Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Системы электроснабжения крупнейших городов и их развитие 7
1.1. Динамика роста городов и электропотребления 7
1.2. Характеристика систем электроснабжения городов и особенности их проектирования 12
1.3. Современное состояние системы электроснабжения г. Москвы 19
1.4. Современные и перспективные решения для надежного и эффективного электроснабжения крупных городов и мегаполисов 27
Выводы по главе 1 36
Глава 2. Глубокий ввод высокого напряжения 38
2.1. Схемы глубоких вводов высокого напряжения 38
2.2. Реализация современных подстанций глубокого ввода в г. Москва 44
2.3. Определение рациональных параметров глубоких вводов как одного из элементов систем электроснабжения городов 51
2.4. Оптимальные параметры элементов глубоких вводов и их реализация 62
Выводы по главе 2 .67
Глава 3. Топологическая и математическая модель системы электроснабжения периферийного района города с применением глубокого ввода 69
3.1. Топологические модели 69
3.2. Математическая модель линий среднего напряжения 75
3.3. Формирование технико-экономической модели 80
3.4. Исследование целесообразности сооружения глубоких вводов для электроснабжения периферийного района крупного города 95
Выводы по главе 3 99
Глава 4. Определение и анализ рациональных параметров глубоких вводов высокого напряжения периферийных районов крупных городов 100
4.1. Оптимизация параметров глубоких вводов по критерию минимума дисконтированных затрат 100
4.2. Оптимизация параметров глубоких вводов по критериям минимума дисконтированных затрат и минимума суммарной длины распределительных линий среднего напряжения 109
4.3. Анализ устойчивости и чувствительности технико-экономической модели дисконтированных затрат 118
4.4. Оценка экономической целесообразности сооружения подземных подстанций 123
Выводы по главе 4 133
Заключение 135
Список литературы 137
- Современное состояние системы электроснабжения г. Москвы
- Определение рациональных параметров глубоких вводов как одного из элементов систем электроснабжения городов
- Математическая модель линий среднего напряжения
- Анализ устойчивости и чувствительности технико-экономической модели дисконтированных затрат
Введение к работе
Актуальность темы.
Характерной чертой развития современного общества является рост числа городов, их территории и численности городского населения.
Городская инфраструктура достигает пределов в росте, поэтому повышение ее эффективности является основной задачей для устойчивого развития городов, а также поддержания экономического и экологического баланса в мире. Комплексное улучшение всех элементов инфраструктуры позволит поддержать качество жизни в городах, обеспечить их экономическую конкурентоспособность и в то же время защитить окружающую среду и природные ресурсы. Для населения это будет означать снижение бытовых затрат и повышение качества коммунальных услуг.
Одним из самых важных аспектов развития инфраструктуры является эффективное и экологически безопасное электроснабжение.
Развитие городов, непрерывное увеличение их численности и территории в сочетании с тенденциями многоэтажной застройки жилых районов и насыщением быта энергоемкой техникой приводит к значительным темпам роста электропотребления.
Для обеспечения электроэнергией современных городских потребителей требуется строительство новых источников питания. При очевидной невозможности сооружения электростанций в черте города, а также строительства множества линий электропередачи 10-20 кВ от внешних источников питания к потребителям, возрастает роль источников питания в виде глубоких вводов высокого напряжения. Сооружение глубоких вводов высокого напряжения является принципиально необходимым и перспективным направлением развития систем электроснабжения крупных городов, входящих в состав региональных объединенных электроэнергетических систем.
В исследованиях предыдущих лет в основном рассматривались глубокие вводы в «центральные районы» города, характеризующиеся значительным удалением от внешних источников питания. Однако в настоящее время территория крупных городов активно расширяется, сооружаются новые современные жилые и промышленные районы, зоны деловой активности (бизнес районы), нагрузки которых достигают достаточно больших значений. В связи с этим, в последнее время в крупных городах актуально сооружение глубоких вводов и в новых «периферийных районах», граничащих с внешними источниками питания.
Таким образом, необходимо провести исследование по определению экономической целесообразности сооружения глубоких вводов в новых периферийных районах крупных городов, а также определить и проанализировать параметры систем электроснабжения крупных городов, выполняемых с применением глубоких вводов высокого напряжения с учетом современных тенденций развития городов.
Диссертационная работа поддержана стипендией Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики (Приказ министерства образования и науки РФ № 948 от 21 ноября 2012 года).
Цель работы.
Определение рациональных параметров системы электроснабжения периферийных районов современных крупных городов, выполняемой с применением глубоких вводов высокого напряжения.
Для достижения данной цели в работе решаются следующие задачи:
-
Формирование топологической модели новых периферийных районов крупных городов и системы их электроснабжения с применением глубоких вводов с учетом современных тенденций развития городских территорий; определение ее основных топологических характеристик.
-
Разработка математической модели системы электроснабжения периферийных районов крупных городов, описывающей критерии оптимизации основных параметров системы и учитывающей ее электротехнические, топологические и экономические характеристики.
-
Определение целесообразности сооружения и оптимальных параметров глубоких вводов высокого напряжения.
-
Оценка целесообразности сооружения подстанций глубокого ввода в подземном исполнении.
Объект исследования – система электроснабжения периферийного района города.
Предмет исследования – определение оптимальной структуры и параметров системы электроснабжения периферийного района города.
Методология исследований, представленных в диссертационной работе, основывается на системном подходе к исследованию рациональных параметров системы электроснабжения как сложной технической системы, теории принятия решений. Исследования выполняются на основе комплексной многопараметрической модели элементов системы электроснабжения с применением глубокого ввода высокого напряжения.
Научная новизна работы состоит в том, что автором диссертационной работы впервые получены следующие новые научные результаты:
-
Сформирована топологическая модель новых периферийных районов крупных городов и системы их электроснабжения с применением радиального глубокого ввода.
-
На основе сформированной топологической модели разработаны математические модели показателей суммарной длины трасс кабельных линий среднего напряжения и дисконтированных затрат на сооружение и эксплуатацию системы электроснабжения нового периферийного района города.
-
Определены рациональные параметры системы электроснабжения периферийных районов крупных городов с применением глубокого вводавысокого напряжения в зависимости от геометрических размеров района и поверхностной плотности нагрузки.
-
Определены условия экономической целесообразности сооружения подстанции глубокого ввода в подземном исполнении.
Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается применением научно-обоснованных методов, корректным использованием математического аппарата и расчетов на конкретных примерах.
Практическая значимость работы.
Разработанные в диссертации теоретические положения, методические подходы, математические модели критериев оптимизации, полученные значения рациональных параметров позволяют принимать решения о сооружении глубокого ввода для электроснабжения периферийного района города, выбирать оптимальные площадки для сооружения подстанции глубокого ввода относительно внешнего источника питания.
Полученные результаты могут применяться в качестве рекомендаций при проектировании или модернизации существующих систем электроснабжения городов, при формировании соответствующих нормативных документов.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Топологическая модель новых периферийных районов крупных городов и системы их электроснабжения с применением глубоких вводов с учетом современных тенденций развития городских территорий.
-
Математические модели системы электроснабжения периферийных районов крупных городов, описывающие критерии оптимизации основных параметров системы: суммарной длины трасс кабельных линий среднего напряжения и дисконтированных затрат на сооружение и эксплуатацию системы электроснабжения нового периферийного района города.
-
Результаты исследования технико-экономической целесообразности сооружения глубоких вводов на территории новых периферийных районов.
-
Результаты оптимизации параметров системы электроснабжения периферийных районов крупных городов с применением глубоких вводов высокого напряжения.
-
Результаты исследования экономической целесообразности сооружения подстанций глубокого ввода в подземном исполнении.
Реализация результатов работы.
Полученные в работе результаты используются:
- в ОАО «НИИЦ МРСК» при разработке схем распределительных электрических сетей напряжением 6-220 кВ в крупных городах и мегаполисах, что подтверждается актом внедрения от 18.03.2013 г.;
- в учебном процессе ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» на кафедре «Электроэнергетические системы».
Апробация работы.
Основные положения диссертации и отдельные разделы докладывались и обсуждались на:
- XVI, XVII, XVIII, XIX ежегодной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА» (г. Москва, 2010-2013);
- XXIV Международной молодежной научно-технической конференции «Инновации в энергетику» (г. Звенигород, 2011);
- конкурсе Юго-Восточного административного округа города Москвы на лучшую инновационную работу студентов и аспирантов в 2010 году (г. Москва, 2010);
- Первой российско-германской недели молодого ученого (г. Казань, 2011);
- конкурсах работ молодых специалистов и аспирантов ОАО «ЭНИН» на лучшую научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу (г.Москва, 2010-2013);
- конкурсе на лучшую работу студентов и аспирантов «ABB University Award 2012» (г. Прага, Чешская республика, 2012);
- семинарах в Чешском техническом университете (г. Прага, Чешская республика, 2012)
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе одна монография, одна статья в издании, рекомендуемом ВАК РФ, одна статья - в зарубежном источнике, 7 работ - в сборниках тезисов докладов.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Весь материал работы изложен на 144 страницах, включает 31 рисунок, 9 таблиц и 1 приложение. Список использованной литературы состоит из 72 наименований.
Современное состояние системы электроснабжения г. Москвы
Городские электрические сети должны выполняться комплексно, с увязкой между собой электроснабжающих сетей 35 кВ и выше и распределительных сетей 6-20 кВ, с учетом всех потребителей города и прилегающих к нему районов. Проектирование СЭС городов в целом должно осуществляться на сроки, согласованные с общим генеральным планом развития города на перспективу (15-25 лет), с учетом динамики и размытости части информации о СЭС и городе. Электрические сети должны выполняться с учетом обеспечения наибольшей экономичности, требуемой надежности электроснабжения (соответствовать требованиям ПУЭ), соблюдения установленных норм качества электроэнергии (соответствовать требованиям ГОСТ 13109-97). При этом рекомендуется предусматривать совместное использование отдельных элементов системы электроснабжения для питания различных потребителей независимо от их ведомственной принадлежности [24].
Проектом должна предусматриваться возможность поэтапного развития системы электроснабжения по мере роста нагрузок в перспективе без коренного переустройства. СЭС должна выполняться так, чтобы в нормальном режиме все элементы системы находились под нагрузкой с максимально возможным использованием их нагрузочной способности. При построении распределительных сетей 10 (20) кВ следует предусматривать возможность их использования для ограниченного взаимного резервирования нагрузки ближайших центров питания. Применение резервных элементов, не несущих нагрузки в нормальном режиме, может быть допущено как исключение при наличии технико-экономических обоснований.В ранее проводимых исследованиях было получено, что по мере роста плотности нагрузки создание питающей сети среднего напряжения (10-20 кВ) и распределительных пунктов становится нерациональным. Введение распределительных пунктов увеличивает затраты на сеть среднего напряжения от 10 до 30%. При этом суммарные затраты возрастают на 3-4% [32]. Поэтому науровне среднего напряжения остается только распределительная сеть.
Электроустановки должны выполняться, как правило, с применением типовых проектов и решений с учетом максимального применения комплектного электротехнического оборудования заводского изготовления [24].
Планировка и застройка селитебной территории городов производится с учетом создания наиболее благоприятных условий для быта и отдыха населения с учетом особенностей окружающей природной среды и местных климатических условий, а также с учетом ограничения уровня шума в пределах санитарных норм.
Рассмотрим современные проблемы развития СЭС мегаполисов на примере СЭС г. Москвы.
Москва - столица Российской Федерации, в которой расположены федеральные органы управления экономикой и обороной страны, и крупнейший научно-производственный и социально-культурный центр. Задачи энергетической безопасности, надежного и качественного энергоснабжения потребителей приобретают здесь особую значимость.
По численности населения и уровню экономического развития Москва является крупнейшим субъектом Российской Федерации. В Москве проживает 8,05 % населения страны. По состоянию на 2010 г. численность населения города составляла 11,5 млн. человек, что на 1,4 млн. человек больше, чем в 2002 г [71].
В городе ведется интенсивное жилищное строительство. Ежегодно вводится порядка 1,5-4 млн. м2 жилой площади. [71]. Факторы, ограничивающие социально-экономическое развитие города [45]: сложная демографическая ситуация, низкая эффективность миграционной политики и старение коренного населения; - высокая степень загруженности транспортных систем; - недостаточно высокая эффективность использования топливно энергетических ресурсов; - сложная экологическая обстановка в ряде районов города, высокий уровень фонового загрязнения атмосферы; - недостаточно высокие темпы модернизации обрабатывающих производств; - высокая степень дифференциации доходов населения. Существенными являются градостроительные ограничения [45]: - дефицит свободных площадей для строительства; - высокая плотность населения 10659 человек на км ; - необходимость сохранения культурно-исторической застройки природного комплекса города, большая часть которого имеет статус особо охраняемых территорий; ограниченные возможности по развитию и поддержанию в работоспособном состоянии инженерной инфраструктуры города и объектов социальной инфраструктуры в условиях продолжающегося роста численности населения. Топливно-энергетический комплекс Москвы - один из крупнейших в России. Энергетика Москвы - одного их крупнейших мегаполисов мира, -построена на концентрированном потреблении тепла, производства электроэнергии на тепловом потреблении и крупных теплофикационных системах на базе ТЭЦ.
Основу электро- и теплогенерирующих мощностей в Москве составляют 14 ТЭЦ ОАО «Мосэнерго», включая ТЭЦ-22 и ТЭЦ-27, расположенные на территории Московской области. В городе действуют также несколько промышленных ТЭЦ, четыре небольших ГЭС.
СЭС Москвы неразрывно связана с электроэнергетическими системами Московской области и всего Центрального региона (ОЭС Центра). Нагрузка потребителей только центральной части Москвы составляет порядка 2000 МВА и покрывается за счет получения мощности по внешним электрическим связям 500 и 750 кВ от питающих центров, расположенных на периферии города (ПС 500 кВ «Очаково», «Чагино», «Бескудниково», крупные ТЭЦ) и за его пределами (ПС 750 кВ «Белый Раст», «Западная», Калининская АЭС, Конаковская и Рязанская ГРЭС, Загорская ГАЭС, ПС 500 кВ «Ногинск») [5].
Московское кольцо 500 кВ является важнейшим звеном ОЭС Центра иЕЭС России. Оно позволяет осуществить транзитные перетоки мощности между различными частями ЕЭС России, принимать недостающую в Москве мощность от избыточных энергосистем и передавать ее в сети 110 и 220 кВ (Рис. 1.4).
Определение рациональных параметров глубоких вводов как одного из элементов систем электроснабжения городов
Глубоким вводом называется СЭС с приближением напряжения 110 кВ и выше к центрам нагрузок потребителей с наименьшим количеством ступеней промежуточной трансформации [24].
Осуществление ГВ высокого напряжения возможно непосредственно от ИП и за счет отпаек от кольцевой сети. ПГВ могут различаться по назначению, так как они используются не только для электроснабжения районов города, но и в системах питания крупных потребителей промышленного и коммунального характера.
Использование ГВ связано с увеличением протяженности сети высокого напряжения. Увеличение стоимости сети высокого напряжения при этом приводит к резкому сокращению затрат, вкладываемых в сеть среднего напряжения, за счет уменьшения ее протяженности. При этом представляется оправданным отказ от сооружения распределительных пунктов и прокладки питающих линий 6 - 20 кВ [57].
Питание ПГВ может осуществляться по различным схемам сети высшего напряжения: по радиальным, по магистральным с одно- или двухсторонним питанием, по петлевым с двухсторонним питанием [13]. На рис. 2.1 приведены основные структурные схемы ГВ, применяемые в СЭС городов.
Практика проектирования электрических сетей крупных городов показывает, что радиальная схема ГВ (рис.2.1,а) является наиболее простой, легко реализуемой и широко распространенной. Построение ГВ по радиально-тупиковому принципуобеспечивает требуемый уровень надежности.
Магистральная схема ГВ (рис. 2.1,6) применяется в основном как продолжение развития радиального ГВ при плотностях нагрузок не менее 30 МВт/км , радиусе территории города более 15 км и высшем напряжении не ниже 220 кВ [10,15]. В крупных городах Российской Федерации,как правило, применяется схема, показанная на рисунке 2.1,г. Применение в данной схемедвухтрансформаторных подстанций и питание их по линиям, проложенным в разных траншеях, обеспечивает требуемый высокий уровень надежности, предъявляемый к надежности электроснабжения крупных городов. Однако реализованная резервнаядвухцепная линия между подстанциями является завышенным требованием надежности. От данной схемы можно полностью отказаться, переходя к другим схемам, приведенным на рисунке 2.1.
Что касается схемы, показанной на рисунке 2.1,д , то данная схема в Российской Федерации не нашла применение, в отличие от зарубежных стран [39]. При использовании этой схемы необходимо на низшем напряжении применять сложно-замкнутую сеть низкого напряжения, опыт проектирования и эксплуатации которой в России неудачен [13].
При проектировании и сооруженииГВ особенно существенными являются вопросы конструктивного выполнения ПГВ, использования нового типа оборудования и выбора той или иной схемы подстанции. В связи с ограниченностью свободных территорий, ее высокой стоимостью и большой плотностью застройки, в современных крупных городах практически нет возможности сооружения ПГВ больших размеров с развитым распределительным устройством высшего напряжения. Кроме того, в условиях города появляются серьезные архитектурно - планировочные требования.
Поэтому, по условиям выполнения СЭС городов распределительные устройства ПГВ должны осуществляться с минимально возможным количеством наиболее компактного электрооборудования высшего напряжения или с полным отказом от него. ПГВ2
В системе ГВ, выполненного по схеме блока линии - трансформатор, два элемента: линия и трансформатор - составляют единое целое. Последнее обусловливает взаимное резервирование блоков, совместный подход к решению вопросов релейной защиты линии и трансформатора, конструктивному выполнению рассматриваемых элементов и т.д.
Идеальный вариант рассматриваемой схемы СЭС представлен на рис.2.2. В указанном исполнении на подстанции полностью отсутствует распределительное устройство первичного напряжения и предусматривается непосредственно соединение линий 110-220 кВ с первичными обмотками трансформаторов. Для осуществления такого соединения используются трансформаторы, конструкция которых предусматривает ввод высоковольтных кабелей в кожух трансформатора без концевых муфт.
Защита линий и трансформатора действует на выключатель линии 110-220 кВ, установленный на источнике питания. При этом зона действия релейной защиты выключателей должна охватывать линию и трансформатор. В ПУЭ регламентируют для этого соответствующие виды релейной защиты.
В России система глухого присоединения линии к трансформатору не принята. Это определяется условиями эксплуатации электрооборудования, требованиями техники безопасности. Поэтому возникает необходимость ввести в схему разъединители, устанавливаемые на подстанции между линией и трансформатором со стороны высшего напряжения. Установка разъединителя позволяет производить необходимые испытания, ремонты и другие эксплутационные работы на линиях 110-220 кВ и трансформаторов подстанции независимо друг от друга [13].
В том случае, когда по местным условиям невозможно осуществить защиту блока линия-трансформатор путем установки устройств РЗА только со стороны источника питания, для подстанции глубокого ввода реализуется схема два блока или мостика (рис.2.3) [30].
Математическая модель линий среднего напряжения
Под оптимизируемыми параметрами ГВ подразумеваются количественные технические характеристики ГВ, определяемые при оптимизационных исследованиях, характеризующие основные свойства, взаимосвязи ГВ с другими элементами и подсистемами СЭС городов.
Как уже было описано ранее, система ГВ имеет связи с внешними питающими сетями и распределительной сетью среднего напряжения СЭС городов. Исходя из этого, в качестве оптимизируемых параметров системы ГВ могут выступать: 1) мощность внешнего ИП; 2) мощность ПГВ; 3) высшее и низшее напряжение ПГВ; 4) сечение кабельных линий высокого и среднего напряжения; 5) количество линий высокого и среднего напряжения; 6) степень заглубления ПГВ на территории питаемого района; 7) схемы питания ГВ (радиальные и магистральные).
В разных работах по исследованию оптимальных параметров ГВ оптимизируемые параметры и их количество различно. Их анализ показал, что определение рациональных параметров источника внешнего питания выходит за рамки рассматриваемой в данной работе задачи, так как внешний ИП относится к модели оптимизации внешней электрической сети города. Также не рассматривается как оптимизируемый параметр напряжение и сечение распределительныхлиний среднего напряжения, так как существующуюсеть среднего напряжения в крупном городе изменить практически невозможно.
В ранее проведенных исследованиях по определению рациональных параметров ГВ [10,12,13,14,17 и других] рассматривались радиальные и магистральные ГВ. В качестве критерия оптимальности того или иного решения в основном использовался минимум приведенных затрат. Количество оптимизируемых параметров в разных работах различно.
В работах [10,11,12,14,38,54] было получено, что при питании района города с поверхностной плотностью нагрузки 10-30 МВт/км от радиального ГВ, выполненного двухцепными линиями высшего напряжения и двухтрансформаторными подстанциями, оптимальная мощность ПГВ составляет от 60 до 250 МВА при высшем напряжении 110 кВ и от 150 до 300 МВА при высшем напряжении 220 кВ. При питании района от магистрального ГВ оптимальная мощность подстанции глубокого ввода при высшем напряжении 220 кВ составляет от 200 до 300 МВА.
В [10,14,38,54] получено, что экономически целесообразно располагать ПГВ в питающемся от нее районе между центром нагрузок и границей, ближайшей к источнику питания, на расстоянии 20-30 % от полной «глубины» данного района.
В [12] также было получено, что выполнение ГВ по радиальной схеме экономически оправдано при напряжении внешнего электроснабжения и ГВ, равном ПО кВ при плотностях нагрузки 5 МВт/км и более при радиусе города, меньшем 15 км; при тех же условиях выполнения ГВ 220 кВ экономически целесообразно при нагрузках 20-25 МВт/км и радиусе города, большем 10-15 км. Выполнение ГВ по магистральной схеме с двумя ПГВ экономически целесообразно при напряжении 220 кВ при плотностях нагрузок не менее 20-30 МВт/км и радиусе города 15 км и более. В работе [53] рассматривались три варианта напряжений ГВ: 220/10, 110/10, 220/110/10. В результате данного исследования получено, что система напряжений 220/110/10 экономически себя не оправдывает.
Экономические сечения кабельных линий высшего напряжения во всех вышеперечисленных работах изменяются в диапазоне от 300 до 2500 мм2.
В исследовании [13] полученные рациональные значения параметров ГВ отличаются от полученных ранее в меньшую сторону на 10 %. В данной работе в качестве критерия оптимальности использовался минимум дисконтированных затрат. Также, что не мало важно, учитывалось развитие нагрузки во времени.
Во всех ранее проведенных работах по определению оптимальных параметров ГВ рассматривались ГВ в центральные районы города. При этом учитывались технико-экономические модели внешних источников питания (ИП), линий и ПГВ, сети среднего напряжения, питаемой от ПГВ.
Также в [60] сформулирован оригинальный подход, заключающийся в отказе от крупных опорных центров питания сети СН и переходе к распределительным подстанциям ПО кВ. Такая распределительная подстанция является ГВ в сеть СН и, как правило, сооружается в районах города с большой концентрированной нагрузкой. На подстанции устанавливается один трансформатор, резервирование которого осуществляется по сети СН от двух соседних подстанций.
Анализ устойчивости и чувствительности технико-экономической модели дисконтированных затрат
В технико-экономических исследованиях рациональных параметров элементов СЭС целесообразно в качестве критерия оптимальности использовать минимум дисконтированных затрат (см.п.2.3). Каноническая формула дисконтированных затрат имеет вид: Зд =І(Ксоор, + И, -Кликв,)(! + )- (50) t=\ Согласно [58] сроки строительства объектов электроэнергетической сети составляют: - кабельная линия 110 кВ длиной до 50 км - 15-40 месяцев; - кабельная линия 220 кВ длиной до 50 км - 16-40 месяцев; - подстанция 110 кВ - 16-20 месяцев; - подстанция 220 кВ - 16-35 месяцев. Больший срок строительства соответствует большей протяженности линий и количеством распределительных устройств на подстанциях более двух.
Современные подстанции ГВ в Москве сооружаются в течение 1-2 лет [70]. Поэтому с учетом того, что в дальнейшем планируется сооружение городских подстанций с применением современного комплектного элегазового оборудования, примем допущение, что сооружение ГВ осуществляется в первый год от начала строительства.
Ликвидационная стоимость элемента электрической сети на момент окончания расчетного срока представляет собой стоимость демонтируемого оборудования, которое не отработало свой нормативный срок службы и пригодно для использования на других объектах. Если время эксплуатации элемента электрической сети больше нормативного срока службы, то ликвидационная стоимость принимается равной нулю [51]. Будем считать, что в данном исследовании ликвидационная стоимость отсутствует. Таким образом, окончательный вид выражения для дисконтированных затрат, применяемого для составления технико-экономической модели исследуемой сети, имеет вид
Отдельные составляющие затрат являются функциями оптимизируемых параметров, плотности нагрузки и технико-экономических характеристик отдельных элементов и частей СЭС, вытекающих из технико-экономической модели.
Математические модели СЭС городов представляют собой аналитические описания основных свойств, структуры и качественного функционирования этих систем с учетом внутренних взаимосвязей элементов, участков, узлов и подсистем, а также внешних взаимосвязей с системами энергетики и города. Математическая модель СЭС городов формируется в функции затрат от оптимизируемых параметров, характеризующих структуру данной системы и ее количественные характеристики.
Технико-экономическая модель СЭС городов формируется на основе: конкретной топологической модели СЭС городов и ее количественных характеристик; технико-экономических моделей конкретных типов линий, подстанций, основного электрооборудования и т.п. [54].
В научно-исследовательской и инженерной практике обычно используются приближенные модели, в которых несущественные факторы учитываются приближенно или совсем не учитываются, то есть стремятся получить инженерное решение, которое позволило бы достаточно просто и быстро оценить влияние одних величин на другие, а также установить ориентировочные границы применения получаемых результатов приближенного исследования. Тем более обосновано использование приближенных моделей в технико-экономических расчетах, в которых многие исходные данные носят лишь предположительный характер и в значительной степени подвержены измеиеииям[59].
При разработке модели СЭС городов используется прием декомпозиции, то есть разделение рассматриваемой СЭС на подсистемы с возможностью независимого оптимизационного исследования каждой из них. Одной из основных структур декомпозиции является структура с подразделением на подсистемы по группам номинальных напряжений, так как такая структура наиболее полно отражает иерархические взаимосвязи по ряду наиболее существенных признаков: по пропускной способности, по количественным параметрам основных электроэнергетических сооружений и электрооборудования, по управлению режимами, по требованиям к иерархии надежности при передаче и распределении электроэнергии и др.
