авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Модели и методы перспективного развития электрических сетей объединенных энергосистем

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ОСТАНИН Андрей Юрьевич

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ

ПЕРСПЕКТИВНОГО РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ОБЪЕДИНЕННЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Специальность 05.14.02 – Электрические станции и электроэнергетические системы

Новосибирск – 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Филиппова Тамара Арсентьевна
Официальные оппоненты: доктор технических наук, старший научный сотрудник Ефремов Игорь Алексеевич
кандидат технических наук Виштибеев Алексей Владимирович
Ведущая организация: ОАО «Управляющая компания Сибирьэнерго»

Защита состоится: 01 апреля 2010 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.01 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан «__» февраля 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Тимофеев И.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие энергетики является важнейшей задачей государства. Россия относится к числу государств, в которых есть много внутренних и внешних причин, делающих эту проблему чрезвычайно важной и актуальной для настоящего и будущего ее положения.

Известно, что после смены экономической формации, в России произошло большое снижение производственного потенциала, примерно на 50%. Образовавшиеся резервы мощности в энергетике, явились причиной того, что за последние 15 лет развитие энергетики шло чрезвычайно низкими темпами. В настоящее время проблема развития энергетики для России стала полномасштабной. Моральный и физический износ основных фондов на энергетических предприятиях составляет сейчас 40…70%. Если не обеспечить интенсивное развитие энергетики, то возникает угроза нарушения энергетической безопасности государства.

В настоящее время принята программа развития на 20 лет для государства, разрабатываются программы для регионов и отдельных предприятий. Программа – это только цели развития, а для достижения этих целей нужны конкретные разработки задач и проектов.

В диссертации рассматривается объект – объединенная энергетическая система (ОЭС), для которого многие вопросы не решены и требуется создание моделей и методов расчета конкретных задач, связанных с развитием энергетики.





Все расчеты в работе выполняются на примере ОЭС Сибири, которая является крупным, территориальным сетевым предприятием России и имеет много индивидуальных особенностей. Во многих работах выполненных к настоящему времени по развитию энергетики, например, докторов технических и экономических наук Н.И. Воропая, А.С. Некрасова, В.Р. Окорокова, В.В. Бушуева, А.А. Макарова и др., отмечается, что именно для отдельных предприятий энергетики наблюдается недостаток научных и инженерных разработок. Для ОЭС актуальность таких работ бесспорна.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка принципов, моделей и методов перспективного развития электрических сетей ОЭС Сибири с учетом программы развития электроэнергетики России на перспективу до 20 лет.

Основными целями исследования являются:

  • определение принципов применения имеющихся научных и практических разработок по перспективным проблемам развития электроэнергетики к ОЭС с учетом общих особенностей этого объекта;
  • разработка формальных математических моделей и методов для решения основных задач развития электрических сетей ОЭС с модификацией их по перспективным срокам. Это позволяет применять компьютерные технологии;
  • разработка методики учета неопределенности как объективного фактора природы и общества, влияющего на развитие, и определения рисков решений по развитию электроэнергетики.
  • разработка принципов и алгоритмических схем решения перспективных задач развития ОЭС на основе применения компьютерных технологий и интерактивного режима принятия решения.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи.

  1. Выявлены требования и особенности расчетов режимов электрических сетей ОЭС в перспективе в контексте программ развития энергетики России.
  2. Разработаны модели и методы прогнозирования электропотребления, графиков нагрузки и характерных параметров мощности, которые являются базовыми для технического проектирования развития электрических сетей
  3. Разработаны модели и методы расчета режимов и параметров электрических сетей, базирующихся на различных целях перспективы на один год, 5, 10 и 20 лет. В них используются ряд предложений, отражающих особенности ОЭС Сибири.
  4. Разработаны теоретические основы учета неопределенности и рисков в задачах развития энергетики. Особое внимание уделено выявлению и оценке рискообразующих факторов.
  5. Рассмотрен ряд вопросов алгоритмизации и компьютеризации поставленных задач.

Объектом исследования является ОЭС Сибири. Особенностью данного объекта является управление оптовым рынком на большой территории России, наличием 8 дефицитных региональных энергетических систем (РЭС), трех избыточных энергосистем с большой долей гидроэлектростанций (ГЭС) – до 50 % электропотребления, наличием международных связей и связей с другими ОЭС России. Все это влияет на модели и методы проектирования сетей.

Предметом исследования являются принципы, модели и методы развития электрических сетей ОЭС для различных перспективных сроков с учетом: программы развития энергетики России в зоне ОЭС Сибири, требований оптового рынка электроэнергии и мощности единой энергетической системы (ЕЭС) и региональных рынков энергосистем.

Методы исследования. В работе используются различный математический аппарат: методы статистического анализа информации, методы моделирования процессов энергетических параметров системы с использованием временных рядов; аппарат регрессионного анализа; имитационные методы проведения вычислительных экспериментов с учетом изменчивости исходной информации; методы экспертного анализа.

Широко используются современные вычислительные инструментарии компьютерных средств: промышленная программа расчета нормальных режимов систем, программы пакта Statistic (линейное программирование, эконометрика, статистический анализ), пакет MS Excel, официальные методики выполнения расчетов по управлению режимами ЭЭС.

Достоверность. Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы приведенными теоретическими положениями, экспериментальными расчетами, тестированием для реальных условий, опытом применения полученных результатов в практике, апробацией результатов на конференциях и семинарах. Результаты внедрены в практику, о чем имеются два акта внедрения.

Научная новизна работы. Научным результатом данной работы является:

  1. Принципы и методы расчета режимных параметров электрических сетей взаимосвязанные для перспективы один год, 5, 10, 15 и 20 лет.
  2. Модели и методы получения прогнозов электропотребления, мощности нагрузки и графиков нагрузки, которые необходимы для инвестиционного, технического и коммерческого перспективных проектов развития электрических сетей.
  3. Системы моделей для расчетов режимов и параметров электрических сетей, модифицированные по срокам и целям.
  4. Принципы учета рисков при прогнозировании электропотребления и выборе технических решений на перспективу.
  5. Схемы компьютеризации перспективных расчетов.

На защиту выносятся следующие основные результаты.

  1. Принципы перспективных расчетов развития сетей ОЭС.
  2. Модели прогнозирования электропотребления и мощности, определяющие перспективные решения на один год, 5, 10 и 20 лет.
  3. Принципы расчетов основных параметров электрических сетей, базирующиеся на развитии традиционных подходов и на энергетических балансах мощностей ОЭС, имеющих различную структуру.
  4. Специальные методы эквивалентирования электрических сетей.
  5. Методика выявления рискообразующих факторов и их количественная оценка на основе экспертного анализа.

Практическая полезность и реализация результатов работы.

  1. Определены факторы, влияющие на инвестиционные, технические и коммерческие проекты выбора перспективных решений по развитию сетей ОЭС. Они развивают и дополняют официальные методики, по которым в настоящее время выполняются расчеты.
  2. Выполнены экспериментальные расчеты, подтверждающие правомочность предлагаемых методов расчета сетей и позволяющие использовать такие методы в практике.
  3. Получен состав и числовые оценки рискообразующих факторов, которые позволяют оценивать риски прогнозов электропотребления.
  4. Предложены схемы компьютеризации расчетов, которые могут быть полезны при полномасштабном проектировании автоматизированных расчетов.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности 05.14.02 – «Электрические станции и электроэнергетические системы» представленная диссертационная работа является исследованием по связям и закономерностям при планировании развития, проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. Так же диссертация соответствует п. 6 «Разработка методов математического и физического моделирования в электроэнергетике», п. 7 «Разработка методов расчета установившихся режимов, переходных процессов и устойчивости электроэнергетических систем» и п. 10 «Теоретический анализ и расчетные исследования по транспорту электроэнергии переменным и постоянным током, включая проблему повышения пропускной способности транспортных каналов» паспорта специальности 05.14.02 – «Электрические станции и электроэнергетические системы».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Автоматизированных электроэнергетических систем» и кафедры «Систем управления и экономики энергетики» Новосибирского государственного технического университета (ГОУ ВПО НГТУ), на международной научно-технической конференции «Энергосистема: Исследование свойств, Управление, Автоматизация», на рабочих совещаниях в Филиале ОАО «СО ЕЭС» и в «Объединенном диспетчерском управление энергосистемами Сибири», на конференции «Перспективы развития электроэнергетики Сибири и роль ОАО «СО ЕЭС» в обеспечении надежности ее функционирования», в трудах которой опубликована статья: Останин А.Ю. Модели и методы расчета режимов и параметров электрических сетей при перспективном развитии объединенной энергосистемы / А. Г. Русина, А.Ю. Останин // Перспективы развития электроэнергетики Сибири и роль ОАО «СО ЕЭС» в обеспечении надежности ее функционирования: сборник докладов конференции. – Кемерово, 2009. – С. 54 -59.

Публикации. Результаты диссертационного исследования отражены в семи публикациях, из них четыре научные статьи, входящие в перечень рецензируемых ведущих изданий, рекомендованных ВАК РФ, две публикации в материалах международных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, состоящего из 148 наименований, и приложений. Работа содержит 185 страниц основного текста, в том числе 57 рисунков и 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы развития энергетики России с перспективой до 20 лет.

В первой главе рассматривались задачи перспективного развития объединенной энергетической системы с учетом современных условий России.

Проблема перспективного развития электроэнергетических систем является чрезвычайно актуальной и в настоящее время в России она активно разрабатывается в научных и практических организациях. Выработаны концепции, цели и принципы ее решения. Представлены концепции ннп основе: стратегического планирования, системного подхода, программно – целевого планирования, моделирования и формализации задач, применения математического аппарата прогнозирования исходной информации (особенно по электропотреблению и нагрузке), показана необходимость использования компьютерных технологий. В последующем эти требования учитываются в рассматриваемых задачах.

В научных работах наибольшее внимание пока уделяется решению стратегических проблем развития энергетики России на макроэкономическом уровне. Эти разработки даются на научном уровне и доведены до промышленных программ расчета. Однако реализация общегосударственных стратегий зависит от решений для конкретных регионов, областей и здесь работы находятся в стадии развития. К объектам ОЭС сейчас привлечено внимание инженерных организаций, так как они являются зонами оптового электроэнергетического рынка, и от развития транспортных возможностей ОЭС зависит энергоснабжение региональных энергосистем.

Определены первоочередные задачи для ОЭС: прогнозирование электропотребления и нагрузки, создание специальных методов перспективных расчетов режимов и параметров развития электрических сетей, определение принципов оценки рисков стратегических решений. В настоящее время полностью не определена методика решения этих задач. В работе указанные задачи исследуются с учетом специфики реального объекта – ОЭС Сибири.

Важнейшим вопросом является прогнозирование исходной информации. Хотя аппарат прогнозирования достаточно хорошо разработан, но применение на практике его требует серьезных методических решений. Отправной точкой большинства стратегических задач является модели и методы прогнозирования электропотребления и мощности нагрузки на перспективу 5, 10, 15, 20 лет.

Большие проблемы вызывает необходимость учета рисков. Риски являются объективной реальностью, и чем больше заблаговременность прогнозов, тем важнее их учет при принятии решения. Эта проблема многогранна, и в диссертации она частично исследуется.

Поскольку объектом прикладных исследований является объединенная ЭЭС, то особое внимание уделяется сетевой задаче. Сетевая задача наименее разработана из задач развития электроэнергетики.

Во второй главе предлагаются методические принципы разработки моделей прогнозирования электропотребления и мощности нагрузки при перспективной деятельности ОЭС.

Прогнозы играют кардинальную роль для планирования и, учитывая неопределенность среды, от их достоверности существенно зависят технические и коммерческие решения. Все расчеты выполнялись по реальным данным ОЭС Сибири.

При проектировании электрической сети главная роль отводится некоторым характерным параметрам:

  • максимальной мощности нагрузки, по которой определяется напряжение, сечение воздушных линий, режимные параметры сети, параметры оборудования;
  • минимальной нагрузки, которая является характеристикой потоков реактивной мощности в определенные периоды;
  • потреблению электроэнергии за определенный период времени, по которой определяются потери в сетях, и которые влияют на параметры оборудования.
  • для коммерческих и экономических расчетов необходимо иметь балансы мощности и электроэнергии, и поэтому нужны графики нагрузки, сезонные характеристики электропотребления и др. информация.

Для всех этих величин разработаны формальные модели прогнозирования. Это регрессионные модели, временные ряды и некоторые другие. В диссертации решаются вопросы: каков вид и достоверность этих моделей; как использовать предложенные модели при прогнозировании различных процессов и параметров.

Методика расчетов. Принята методика, в которой основное внимание уделяется формальным методам прогнозирования и внесение поправок в прогнозы с использованием эвристических методов.

  1. Определялись все модели названных выше величин по статистической информации с использованием соответствующих методов моделирования. Статистические модели не применяют обычно больше чем на пятилетний срок прогнозирования.
  2. Разрабатывалась схема прогнозирования с заблаговременностью 1…5 лет. В ней предусматривается процесс внесения экспертных поправок в статистический прогноз. Тогда
  3. Выполнялись расчеты по прогнозированию с получением численных оценок погрешностей.
  4. Определялась схема использования прогнозов для определенных целевых задач.

Модели с использованием статистической информации «Статистические модели».

Статистические модели отражают только прошлое и поэтому они могут давать неверные прогнозы. Основные различия проявляются в математической форме модели, периоде ретроспекции и интервале дискретности.

Для долгосрочных периодов прогнозирования вид модели зависит от перспективы прогнозирования. Для перспективы 1…2 года могут применяться нелинейные модели, имеющие вид слабо вогнутых функций, а для более длительных периодов – только линейные (рис. 1). Нелинейные модели при их экстраполяции могут привести к большим искажениям процессов изменения параметров и необходимо использовать экспертный аппарат для поправок прогнозов. Использовались также факторные модели, связывающие характерные мощности нагрузки (коэффициент ). Их достоверность достаточно хорошая. Особое внимание уделено моделям прогнозирования графиков нагрузки. Рассматривались статистические модели и модели вероятностного типа.

 Рис 1. Пример статистической модели-2

Рис 1. Пример статистической модели изменения мощности нагрузки для вечернего максимума Омской энергосистемы.

Модели с использованием экспертной информации «Экспертные модели».

Статистические модели отражают только прошлое и поэтому в исходные данные для построения моделей или в прогнозы вносятся экспертные поправки. Чаще всего на основе экспертной информации составляются модели для перспективы на 10 - 20 лет. Но и для периодов 1…5 лет внесение экспертных поправок является правилом, а не исключением. Для линейной статистической модели могут вноситься поправки на нелинейность в прогнозы, а для нелинейных процессов поправки вносятся в исходные данные и по ним определяется новая модель и ее аналитическое выражение.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.