Введение к работе
Актуальность работы.
В современных энергосистемах гидроэлектростанции выполняют многие ответственные функции, участвуя в реализации балансов мощности и энергии, покрывая пиковую часть графиков нагрузок, обеспечивая резервы мощности и энергии, регулирование частоты и перетоков мощности.
Большинство отечественных ГЭС работают в составе водохозяйственных систем, обеспечивая помимо энергетики нужды и неэнергетических водопотребителей и водопользователей, что также необходимо учитывать при расчете и анализе режимов работы ГЭС.
Гидростанции с помощью своих водохранилищ осуществляют регулирование речного стока как в краткосрочном и оперативном циклах (недельных, суточных и внутрисуточных), так и в долгосрочных циклах (сезонных, годовых и многолетних) . Соответственно различают задачи краткосрочного и долгосрочного планирования и оперативного управления режимами ГЭС.
Гидростанции являются элементами энергосистем и поэтому их режимы работы должны определяться в увязке с режимами работы других типов электростанций.
К настоящему времени усилиями многих отечественных и зарубежных ученых созданы достаточно эффективные методы и алгоритмы расчета и анализа долгосрочных, краткосрочных и оперативных режимов ГЭС. Из отечественных работ следует указать на работы основоположников В.М.Горнштейна, Н.А.Картвелишвили, В.И.Обрезкова, а также на работы А.Ю.Александровского, А.Л.Великанова, С.Б.Елаховского, В.Г.Журавлева, Н.К.Малинина, Б.П.Мирошниченко, В.А.Вуколова, Н.В.Лелюхина, А.Ш.Резниковского, М.Г.Тягунова, Т.А.Филипповой, Е.В.Цветкова и др.
Однако в связи с постоянным усложнением современных
энергосистем, переходом к рыночным отношениям в
электроэнергетике, значительным прогрессом в развитии
вычислительной и информационной техники актуальным является дальнейшее развитие методов расчета и анализа режимов работы ГЭС. При этом большое значение имеет как совершенствование
собственно методов оптимизации режимов, обеспечивающих получение дополнительного экономического эффекта, так и развитие информационного обеспечения.
Развитие информационного обеспечения необходимо для более эффективного обеспечения оптимизационных задач, а также для автоматизации многочисленных функций управления работой ГЭС и повышения эффективности работы эксплуатационного персонала, что составляет значительную часть автоматизированных систем управления (АСУ), над созданием которой работали и работают многие коллективы и ученые.
Как показывает отечественный и зарубежный опыт, внедрение
АСУ повышает надежность и экономичность управления режимами
работы ГЭС, способствует повышению ее маневренности в
обеспечении потребностей энергосистемы. Тем более, что с
применением нового поколения вычислительной техники, развитием сетевых технологий появляются широкие возможности для реализации более перспективных решений в этой сфере.
Основное направление диссертационной работы связано с решением комплекса вопросов, входящих в общую структуру задач по управлению режимами работы ГЭС в составе АСУ ГЭС, т.е. автоматизация функций эксплуатационного персонала при решении задач планирования, контроля и анализа режимов работы ГЭС на уровнях управления гидростанциями, каскадами, энергосистемами и энергообъединениями. Эти вопросы соответствуют отраслевым научно-техническим программам (ОНТП) 0.05 "Гидроэлектростанции и гидротехнические сооружения" и 0.06 "Развитие интегрированной автоматизированной системы управления "ИОАСУ-ЭНЕРГИЯ".
Цель работы.
Целью данной работы является разработка методов,
алгоритмов, информационного и программного обеспечения для
реализации режимных информационно-справочных задач, а также отдельных задач оптимизационных расчетов суточных режимов ГЭС, с учетом особенностей решения этих задач на различных организационных уровнях управления.
Методика исследования.
Для анализа организационной структуры, информационных потоков и функциональных обязанностей различных звеньев управления эксплуатационными режимами ГЭС на различных иерархических уровнях управления при проведении исследований были использованы элементы системного анализа.
При реализации алгоритмов расчетов оптимальных суточных режимов ГЭС применялся аппарат нелинейного программирования, а также методы целочисленного программирования.
Для реализации интерфейса, информационных и расчетных задач при разработке программного обеспечения использовался язык программирования СИ; для организации базы данных по водно-энергетическим режимам ГЭС были использованы программные средства системы управления базами данных DBASEIIIPLOS.
Научная новизна.
Основными научными результатами, полученными в ходе выполнения диссертационной работы, можно назвать следующее:
выполнен анализ потоков режимной информации по ГЭС, выделены и систематизированы функции персонала технологических служб на уровне ГЭС и диспетчерских управлений, определен состав типовых задач по контролю и анализу режимов работы ГЭС;
разработана структура информационно-справочной системы контроля и анализа режимов ГЭС для различных организационных уровней управления; определены основные разделы базы данных по водно-энергетическим режимам ГЭС и разработана структура информационных таблиц;
разработаны методы расчетов суточных режимов ГЭС на основе их дооптимизации с учетом выпуклых и невыпуклых характеристик агрегатов и дополнительных ограничений по водному балансу.
Практическая ценность.
Проведенные в работе исследования по анализу
технологических функций персонала и состава решаемых им задач по управлению режимами ГЭС использованы для адаптации информационно-справочной системы по контролю и анализу режимов ГЭС на различных уровнях организационной иерархии, что обеспечивает взаимосвязанное решение соответствующих задач в целях повышения эффективности управления эксплуатационными режимами ГЭС.
Разработанные в диссертации методы суточной оптимизации
водно-энергетических режимов ГЭС применены в задачах
планирования краткосрочных режимов ГЭС на различных уровнях
диспетчерского управления, поскольку предлагаются различные
модели расчетов исходя из конкретных условий работы ГЭС в
энергосистемах (расчет начального режима ГЭС на основе
алгоритма вписывания с учетом водохозяйственных ограничений, дооптимизация режимов ГЭС в составе гидротепловой системы за счет выравнивания относительных приростов ТЭС, дооптимизация режимов ГЭС с учетом невыпуклых характеристик).
Реализация результатов работы.
Комплекс программ в составе информационно-справочной системы контроля и анализа водно-энергетических режимов ГЭС в настоящее время внедрен в практику эксплуатации НДЦ Украины, АО Ленэнерго, управления каскадом Свирских ГЭС, на Нарвскои ГЭС и Волховской ГЭС.
Разработанные программы оптимизации краткосрочных водно-энергетических режимов ГЭС используются при расчетах суточных режимов ГЭС АО Ленэнерго и АО Дагэнерго.
Программа дооптимизации режимов ГЭС по критерию
выравнивания относительных приростов системы реализована и
адаптирована для включения в комплекс программ планирования долгосрочных режимов энергосистем (ПРЭС), функционирующий в ЦДУ ЕЭС РФ, в ОДУ Сибири.
Апробация работы.
По результатам разработки программы расчета оптимальных суточных режимов ГЭС автором получено свидетельство об официальной регистрации (1997г.).
Разработанное по теме диссертации программное обеспечение в составе программного комплекса демонстрировалось на тематической выставке «Вычислительная техника в энергетике» и обсуждалось на семинаре на ВВЦ (1998г.).
Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на заседании научно-технического Совета ВНИИЭ, секция «АСУ в энергетике и режимы работы энергообъединений» (2000г.).
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 143 страницы, включая 120 страниц основного текста, 7 рисунков, 8 страниц приложения и список литературы (90 наименований).
