Содержание к диссертации
Введение
1 Модель и правила рынка 15
1.1 Структура рынка электроэнергии и мощности. Взаимоотношения на рынке электроэнергии и мощности 15
1.1.1 Структура отрасли. Участники процесса 15
1.1.2 Рынок мощности 19
1.1.3 Рынок «на сутки вперед», балансирующий рынок 28
1.2 Системный и Коммерческий операторы 30
1.2.1 Задачи Системного оператора 31
1.2.2 Задачи Коммерческого оператора 34
1.3 ЦЗ на рынке электроэнергии и мощности в задачах краткосрочного планирования 34
1.4 Выводы по главе 41
2 Планирование электроэнергетических режимов в рыночных условиях 42
2.1 Целевая функция, область допустимых значений варьируемых переменных 43
2.2 Методы оптимизации электроэнергетических режимов 47
2.3 Двойственные переменные. Множители Лагранжа. Узловые цены 55
2.3.1 Альтернативный подход к определению узловых цен 66
2.4 Решение задачи оптимизации в среде MS Excel. Алгоритм и программа на VBA. Область применения. Тестовые расчеты 72
2.5 Выводы по главе 75
3 Стратегии производителей электроэнергии и мощности в задачах краткосрочного планирования 76
3.1 Основы экономического функционирования электростанций 76
3.2 Технико-экономические показатели режимов работьиэлектростанций ... 82
3.2.1 Расходные характеристики энергетических агрегатов характеристики относительных приростов и удельных затрат 86
3.2.2 Учет в ЦЗ относительных приростов и удельных затрат 92
3.3 Стратегия производителя электроэнергии 98
3.3.1 Целевая функция ОРЭМ. Учет технико-экономических характеристик в ЦЗ и их влияние на режим работы энергосистемы 105
3.3.2 Стратегия формирования ЦЗ электростанции 120
3.3.3 Формирование ЦЗ в условиях вероятностно определенных исходных данных 134
3.4 Выводы по главе 143
4 Выбор состава включенного генерирующего оборудования 145
4.1 Действующая технология ВСВГО. Основные положения 146
4.2 Решение задачи выбора состава включенного генерирующего оборудования. Алгоритм и программа на VBA. Область применения ... 158
4.3 Подходы к планированию режимов на РСВ и ВСВГО. Критерий выгодности включения/отключения генерирующего оборудования. Учет в ЦЗ пусковых затрат 162
4.3.1 Критерий выгодности включения/отключения генерирующего оборудования 167
4.3.2 Учет в ЦЗ пусковых затрат 180
4.4 Упрощенная модель выбора состава 186
4.4.1 Математическая модель 187
4.5 Альтернативные модели выбора состава 193
4.5.L Алгоритм «интервальная разбивка» 195
4.5.2 Алгоритм «окраски ценовых ступеней» 199
4.5.3 Комбинаторная модель 203
4.6 Выводы по главе 212
Заключение 214
Библиографический список использованной литературы 219
Приложение А 235
- ЦЗ на рынке электроэнергии и мощности в задачах краткосрочного планирования
- Альтернативный подход к определению узловых цен
- Расходные характеристики энергетических агрегатов характеристики относительных приростов и удельных затрат
- Решение задачи выбора состава включенного генерирующего оборудования. Алгоритм и программа на VBA. Область применения
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Проблема развития электроэнергетики в последние годы стала одной из ключевых. В настоящее время перед электроэнергетической отраслью поставлены такие стратегические задачи, как надежное обеспечение населения и промышленности электроэнергией, сохранение целостности и наращивание потенциала Единой энергетической системы России (ЕЭС), повышение эффективности её функционирования и устойчивого развития на базе новых современных технологий. Одним из направлений обеспечения развития ЕЭС является повышение эффективности работы генерирующей компании (ГК) в условиях рынка электроэнергии и мощности. Новые условия предопределяют необходимость и актуальность разработки соответствующего инструментария, обеспечивающего устойчивую и эффективную работу генерирующей компании в составе Единой энергетической системы России.
Степень разработанности проблемы. Изучение результатов исследований по тематике диссертации показывает, что в работах зарубежных и отечественных ученых уделяется большое внимание процессам, связанным как с реструктуризацией, так и планированием режимов работы предприятий электроэнергетической отрасли. Среди современных работ по рассматриваемой в диссертации проблеме необходимо отметить труды Б.И. Аюева, П.И. Бартоломея, Н.И. Воропая, А.З. Гамма, И.И. Голуб, Л.Д. Гительмана, П.М. Ерохина, В.М.Летуна, Л.Б. Меламеда, В.Г. Не-уймина, В.П. Обоскалова, СИ. Паламарчука, Б.Е. Ратникова, B.C. Самсонова, А. Старостюка, А.А. Тукенова, Л.В. Ширяевой, Н.Г.Шубина, R. Allan, A.J. Arroyo, J.W. Bialek, R.E. Bohn, M.C. Caramanis, F.D. Conejo, A.L. Galiana, R. J. Green, H. Rudnick, F.C. Schweppe, S. Stoft, R.D Tabors, F.F. Wu и др.
В настоящее время опубликован значительный ряд работ, посвященных практическим аспектам реформирования энергетики. В центре внимания большинства исследователей находятся вопросы совершенствования методик и принципов планирования режимов работы электроэнергетических систем (ЭЭС), формирования цен на электроэнергию, а также поиска способа их снижения, выявления и оценки социальных и экономических последствий изменения стоимости электроэнергии. Между тем, недостаточно внимания уделяется проблемам участников оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЭМ) при формировании и выборе стратегий, связанных с планированием режима работы ГК в новых рыночных условиях. Существующие технологии формирования режимов работы электростанций зачастую не позволяют ГК построить адекватную их коммерческим интересам рыночную стратегию. В силу ряда особенностей не может быть в полном виде применим и опыт зарубежных энергокомпаний. Российскому участнику ОРЭМ требуется свой инструментарий с учетом особенностей российского рынка.
Целью диссертационной работы является разработка теоретических положений и практических рекомендаций по формированию рыночных стратегий генерирующими компаниями ОРЭМ. В работе критически переосмысливаются подходы к планированию состояния и режимов работы генерирующего оборудования (ГО) на ОРЭМ и даются рекомендации по совершенствованию данного процесса. Показывается, что повышение эффективности работы ГО может быть достигнуто при формировании грамотной стратегии поведения ГК на ОРЭМ. Для
достижения поставленных целей объективной необходимостью является решение ряда взаимосвязанных задач, а именно:
-
Анализ специфики планирования режимов работы ЭЭС в современных условиях.
-
Анализ существующих механизмов ОРЭМ, в том числе механизма ценообразования и разработка рекомендаций по его совершенствованию.
-
Развитие механизмов планирования состояния и режима работы ГО электростанции в задачах краткосрочного планирования (КП).
-
Формирование рыночных стратегий ГК на рынке «на сутки вперед» (РСВ).
-
Разработка оптимальных ценовых заявок (ЦЗ) на ОРЭМ при КП.
-
Стратегии ГК в задаче выбора состава включенного генерирующего оборудования (ВСВГО). Разработка упрощенных алгоритмов формирования оптимального плана состояний ГО с целью определения оптимальной ЦЗ ГК в задаче ВСВГО.
Объектом исследования является оптовый рынок электроэнергии и мощности и генерирующая компания.
Предмет исследования - стратегии поведения ГК при краткосрочном планировании режимов работы ЭЭС и отношения, возникающие между участниками ОРЭМ.
Методы исследований. Использованы такие общие методы научного исследования как наблюдение, формализация, абстрагирование, сравнение, моделирование, а также методы математического и экономического анализа.
Научная новизна и результаты, выносимые на защиту:
-
Дана сопоставительная оценка механизмов маржинального и средневзвешенного ценообразования на ОРЭМ. Показано, что существующая система маржинальных узловых цен часто не отвечает интересам, как потребителей, так и производителей электроэнергии. Обоснована целесообразность полного или частичного перехода к средневзвешенному ценообразованию, как способу саморегулирования ОРЭМ.
-
Показано, что при формировании ЦЗ участниками ОРЭМ необходимо руководствоваться не столько относительными приростами стоимости, сколько удельными затратами на производство электроэнергии.
-
Разработан алгоритм формирования оптимальной ЦЗ участника ОРЭМ для технологий КП режима работы ЭЭС, в том числе в условиях вероятностно определенного прогноза цены электроэнергии на ОРЭМ.
-
Показано, что монотонно возрастающий характер ЦЗ является дискриминационным для генерирующей компании и подлежит изменению на произвольный вид ЦЗ.
-
Разработан алгоритм формирования результирующей ценовой характеристики ЭЭС на основе произвольных трехступенчатых ЦЗ производителей электроэнергии.
-
Отмечена необходимость изменения существующей технологии ВСВГО при учете функциональных особенностей энергооборудования электростанций.
-
Предложены и рекомендуются к использованию разработанные алгоритмы упрощенной процедуры выбора состава включенного генерирующего оборудования на ОРЭМ.
-
Разработано математическое обеспечение для оптимизации электроэнергетических режимов (ЭЭР) работы ЭЭС и проведения процедуры ВСВГО, а также формирования оптимальной ЦЗ участника ОРЭМ при вероятностной прогнозной цене.
Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке и совершенствовании стратегий ГК в рыночных условиях
в задачах КП. Предложен механизм формирования оптимальной для ГК ЦЗ на РСВ и ВСВГО. Разработаны экспресс-методы выбора состава включенного генерирующего оборудования в рамках недельного, суточного и оперативного планирований режимов работы ЭЭС.
Достоверность результатов работы. Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов, результатов и рекомендаций подтверждается расчетными экспериментами.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности 05.14.02 - «Электростанции и электроэнергетические системы» представленная диссертационная работа является исследованием по связям и закономерностям при планировании развития, проектировании и эксплуатации электрических станций, электроэнергетических систем. Диссертация соответствует п. 6, п. 7 и п. 13 паспорта специальности.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на VIII региональной научно-практической конференции «Энергосберегающая техника и технологии», Екатеринбург, 2005, VI научно-практической конференции «Проблемы и достижения в промышленной энергетике» с международным участием в рамках выставки «Энергетика и электротехника. Светотехника» Екатеринбург, 2006, Всероссийской научно-практической конференции «Технология управления режимами энергосистем XXI века», Новосибирск, 2006, III международной научно-практической конференции «Энергосистема: управление, конкуренция, образование», Екатеринбург, 2008, и Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи», Екатеринбург, 2010.
Публикации. Результаты научных исследований нашли отражение в 14 публикациях, в том числе, в 2 статьях в изданиях, рекомендуемых ВАК для опубликования результатов диссертационной работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем работы составляет 239 страниц основного текста, включает 85 рисунков, 28 таблиц, 2 приложения; список использованной литературы состоит из 205 наименований.
ЦЗ на рынке электроэнергии и мощности в задачах краткосрочного планирования
Технологически единый процесс производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии немыслим без централизованного управления. Функция управления указанным процессом возложена на Системного оператора. Системный оператор является независимой от субъектов электроэнергетики и потребителей электроэнергии технологической инфраструктурной организацией ОРЭМ. В своей деятельности Системный оператор руководствуется прежде всего принципами надежности снабжения потребителей электроэнергией и рыночной целесообразности (минимизация суммарных затрат на покупку электроэнергии) [15].
В процессе своей деятельности Системный оператор решает три основные группы задач [55 — 57]: 1) управление технологическими режимами работы объектов ЕЭС России в реальном времени; 2) обеспечение перспективного развития ЕЭС России; 3) обеспечение единства и эффективной работы технологических механизмов оптового и розничных рынков электроэнергии и мощности. Надежное функционирование энергосистемы обеспечивается при точном соответствии объемов произведенной и потребленной электроэнергии в каждый момент времени, а также нахождении всех технических параметров системы в области допустимых значений. Для обеспечения такого соответствия, с одной стороны, необходимо точное планирование потребления электроэнергии, топологии и пропускной способности сети, а с другой стороны, необходимо наличие генерации, способной покрыть это потребление, на любом интервале времени — на секунду, на сутки, на годы вперед.
Системный оператор определяет перечень объектов диспетчеризации - объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок потребителей электроэнергии, технологический режим работы и эксплуатационное состояние которых влияют или могут влиять на электроэнергетический режим работы энергосистемы.
Обеспечение эффективной работы технологических механизмов оптового рынка основывается на выполнении трехстороннего Договора о присоединении к торговой системе оптового рынка [38] как участниками ОРЭМ, так и инфраструктурными организациями рынка. Условно рыночные механизмы могут быть разделены на плановые и фактические механизмы. К плановым механизмам относятся процедуры планирования ремонтов генерирующего и сетевого оборудования, проведения формализованной процедуры выбора состава включенного генерирующего оборудования (см. раздел 4), планирования электроэнергетического режима работы энергосистемы (см. раздел 2, 3), планирования вида и объемов услуг на рынке системных услуг, а также сбор необходимой для планирования информации от участников ОРЭМ. К фактическим механизмам относятся процедуры формирования показателей готовности генерирующего оборудования к выработке электроэнергии и мощности на основе данных телеметрии и заявленных плановых параметров генерирующего оборудования, оценка качества соблюдения оперативно-диспетчерской дисциплины, контроль участия в регулировании реактивной мощности и т.д. Для примера на рисунке 1.5 приведена схема некоторых информационных потоков при краткосрочном планировании, в которых задействован Системный оператор, при выполнении свойственных ему задач.
Как правило, в задачах планирования Системный оператор использует единую расчетную модель, которая на апрель 2011 года содержала 7989 узлов, 12343 ветви, 2304 турбоагрегатов и 672 сечения [58]. Нетрудно представить с какой объемной задачей имеет дело Системный оператор на этапах краткосрочного планирования. Для планирования электроэнергетических режимов Системным оператором используется специализированное программное обеспечение (ПО). Математический аппарат предлагает ряд методов, предназначенных для решения оптимизационных задач большой размерности, некоторые из которых более подробно рассмотрены в разделе 2.
Основой для любого вида планирования служат: 1. Прогноз электропотребления, формируемый Системным оператором на период планирования с учетом метеорологических прогнозов [12]. Методы формирования графиков электропотребления достаточно полно изложены в работах [59, 60]. При формировании прогнозов электропотребления, как правило, используется специализированное ПО, а также экспертная оценка специалистов Системного оператора, что позволяет формировать прогнозы электропотребления с погрешностью не более 2%. 2. Уведомления о составе и параметрах генерирующего оборудования на период планирования [61, 62], которые включают в свой состав информацию о состоянии (включен / отключен) и технических параметрах генерирующего оборудования (максимальное / минимальное значение активной мощности генерирующего и котельного оборудования, значение максимальной допустимой скорости увеличения снижения активной нагрузки генерирующего оборудования и т.д.). 3. Ценовые показатели, в качестве которых, в зависимости от этапа планирования, могут выступать ценовые заявки участников ОРЭМ или тарифы, утвержденные Федеральной службой по тарифам. Реформирование отрасли диктует новые правила и требования, как к механизмам планирования, так и к методическим материалам, используемым при пла-нировании Системный оператор как субъект надежности, но в тоже время и ОАО не всегда может оперативно реагировать и вносить изменения в процедуру функционирования рынка электроэнергии и мощности, что, безусловно, является отрицательным фактором. Учитывая, что 100% акций ОАО «СО ЕЭС» принадлежит государству и то, что в России управление энергосистемой не является конкурентной отраслью, можно говорить о целесообразности расширения полномочий Системного оператора в части наделения его полномочиями по разработке механизмов функционирования и методологической базы для функционирования ОРЭМ. Делегирование дополнительных функций со стороны Министерства энергетики не только упростит процедуру внесения изменений в действующие рыночные механизмы, но и позволит повысить надежность и оптимальность режимов работы Единой энергосистемы России в целом.
Альтернативный подход к определению узловых цен
Учитывая вышеизложенное, можно с большой долей уверенности говорить, что, как правило, реальная энергосистема работает в зоне высоких нагрузок. Таким образом, применение при ценообразовании модели финансового баланса позволит снизить узловые цены и, как следствие, суммарные затраты потребителей электроэнергии. Однако у данной модели найдется и не мало противников ведь она не только снижает затраты потребителей, но и снижает сверхприбыль производителей электроэнергии- что не соответствует их коммерческим интересам. Кроме того, данная модель требует проведения процедуры определения оптимального состава включенного генерирующего оборудования для исключения случаев необоснованно завышенных значений резервов активной мощности. Более подробно механизм определения оптимального состава включенного генерирующего оборудования будет рассмотрен в разделе Л.
Резюме. Ценообразование на основе модели финансового баланса позволяет достаточно просто определять узловые цены в энергосистеме. Основным достоинством метода «узлового финансового баланса» является прозрачность и логичность механизма формирования узловых цен; По мере удаления потребителей от электростанций происходит увеличение узловых цен, что обуславливается ростом потерь мощности в передающей сети. Кроме того, приведенный метод, позволяет определять реальную стоимость действующих сетевых ограничений в энергосистеме. Использование метода «узлового финансового баланса», как отражение идеологии средней цены, позволит снизить затраты покупателей электроэнергии, а дать корректные ценовые сигналы как производителям, так и потребителям электроэнергии при рассмотрении задач перспективного развития энергосистемы.
Задача расчета электроэнергетических режимов работы энергосистем, а также оптимального распределения нагрузки между параллельно работающими агрегатами серьезная и важная задача, от решения которой зависит не только надежность работы энергосистемы, но и показатели функционирования как ЕЭС России, так и отдельных участников ОРЭМ.
Данная задача разрабатывалась в уральской (кафедра АЭС УрФУ), новосибирской (НГТУ), иркутской (ИСЭМ), московской (МЭИ, МГУ) научных школах и нашла отражение в таких промышленных программных комплексах, как RastrWin [105], Мустанг, Дакар, Линкор, LincorWin, ОПаМ [48], а также в ряде других программных комплексов. Указанные программные комплексы успешно используются организациями энергетики в задачах краткосрочного, долгосрочного и перспективного планирования режимов работы энергосистем, в задачах оценивания состояния, в исследовательских и проектных работах.
Несмотря на наличие уже успешно применяемых программных комплексов, зачастую требуется наличие некоего альтернативного программного продукта, легко адаптируемого к постоянно изменяющимся рыночным реалиям электроэнергетической отрасли, позволяющего оценить как режим работы энергосистемы, так и оптимальную рыночную стратегию конкретного участника ОРЭМ и т.д. Альтернативой в данном случае может являться офисное программное обеспечение, которое, как правило, включает в свой состав программы-сольверы, предназначенные для решения всевозможных оптимизационных задач. К их числу относятся, например, сольверы нелинейного программирования, которые лежат в основе оптимизационных расчетов. Добавление программных модулей, разработанных, например, в среде Visual Basic for Applications (VBA), и их открытая архитектура практически неограниченно расширяют возможности исследователя. Поэтому актуальна проблема формирования универсального банка специализированных стандартных процедур и функций, которые могут быть использованы в большинстве офисных программ. Не менее актуальна и вторая составляющая технологии решения инженерных задач -алгоритмизация и проектирование структуры расчетного поля.
В данной работе ставится задача показать структуру и основные специфические особенности решения задач оптимального распределения нагрузки между параллельно работающими агрегатами и формирования узловых цен на электроэнергию в отличающихся рыночных условиях. Сопоставление математических методов требует мобильного математического обеспечения. Именно поэтому все представленные в диссертационной работе методы и алгоритмы апробируются в среде MS Excel. На первый взгляд, казалось бы, сложная задача, достаточно просто может быть решена с помощью офисного программного обеспечения.
Поскольку Excel-сольверы оперируют не с формулами, а числовыми значениями (используемые для получения решения градиенты и элементы матрицы Якоби определяются методом конечных приращений), то появляется большая свобода выбора при задании целевой функции (форма, максимизация минимизация).
При решении задачи в среде MS Excel форма записи уравнений установившегося режима принципиального значения не имеет (баланс токов или мощностей, полярной или прямоугольной системе координат). Однако при работе с комплексными числами соответствующая библиотека функций MS Excel является недостаточной (например, не хватает таких функций, как умножение и обращение комплексных матриц, сумма массива комплексных чисел). На кафедре АЭС УрФУ разработан, в том числе с участием автора, открытый для доступа модуль комплексных функций достаточный для решения уравнений установившегося режима, но, несмотря на это, приоритет отдается оперированию с действительными числами.
Важным моментом при решении уравнений установившегося режима является формирование матрицы проводимостей. Безусловно, ее можно записать на рабочем листе и вручную, но для реальных электрических сетей большой размерности это потребует много времени с большой вероятностью трудноуловимых ошибок. Для этих целей автором в среде VBA была разработана процедура формирования матрицы проводимостей на базе списков ветвей, и узлов, представленных в общепринятой форме. Получение вектора небалансов токов или мощностей в узлах с помощью матричных преобразований в среде MS Excel не представляет каких либо проблем. Следует заметить, что оперирование с матрицей проводимостей У в явной форме (а не в форме, например, связных списков), без учета ее слабой заполненности, существенно увеличивает длительность расчетов (оптимизация режима 24-х узловой электрической сети при расчете в среде MS Excel занимает 8 сек, в то время как в ПО «Lincor» [158] — 4 сек). Однако, учитывая исследовательскую направленность программного комплекса, с этим можно мириться, поскольку исследовательские задачи, как правило, имеют относительно небольшую размерность и, кроме того, часто бывает необходима матрица узловых сопротивлений Z=Y l, получить которую при наличии полной матрицы Уне представляет какого-либо труда с помощью существующих в программном обеспечении MS Excel функций обращения матриц.
Расходные характеристики энергетических агрегатов характеристики относительных приростов и удельных затрат
Переход к рыночным отношениям в энергетике изменил критерий оптимальности с минимизации суммарных затрат на производство электроэнергии на максимум функции благосостояния участников ОРЭМ (см. раздел 2). В период централизованного планирования в электроэнергетике основным критерием оптимальности являлась минимизация суммарных затрат на производство электроэнергии. Стоимость поставляемой электроэнергии определялась тарифами, которые устанавливали энергетические комиссии. Для формирования тарифа участник ОРЭМ подает в энергетическую комиссию заявку, содержащую объективные оценки переменных и постоянных затрат на производство электроэнергии и мощности. Поступившие документы изучаются членами энергетической комиссии на предмет обоснованности, после чего принимается решение об установлении тарифа. В данных условиях участник ОРЭМ не был заинтересован в модернизации производства, так как его доход регулируется государством через тариф. Государство через министерство энергетики регулирует не только производство электроэнергии, но и процессы строительства, реконструкции И модернизации объектов электроэнергетики.
Ценовые заявки производителя электроэнергии могут иметь как трехступенчатый вид, что соответствует действующему регламенту ОРЭМ [68], так и квадратичный вид, что соответствует по форме и физическому смыслу реальной расходной характеристике генерирующего оборудования.
Функция (3.4) достаточно полно отражает свойства характеристики затрат. В частности здесь учитывается постоянная составляющая у затрат ВдРд) = аРд + ВР + у. Не исключается и возможность представления характеристики затрат нелинейной функцией; Все это требует иных (в отличие от тарифного) механизмов ценообразования. Как было отмечено ранее; мировая практика предлагает большое разнообразие таких механизмов, в том числе и принятое в нашей стране маржинальное ценообразование:
Врыночных условиях стратегией генерирующей компании является максимизация прибыли; причём прибыль складывается как от продажи электроэнергии и мощности, так и тепловой энергии:доход электростанции от продажи;электроэнергии; В%{Рд, Qmem) -суммарные реальные затраты на производство электрической и тепловой энергии; Тмощ — тариф на мощность участника ОРЭМ; Ррасп — располагаемая мощность участника ОРЭМ; Tmeiu — тариф на тепловую энергию участника ОРЭМ; Qmem - объем тепловой нагрузки участника ОРЭМ.
В силу комплексного характера функции прибыли задача формирования ЦЗ на электроэнергию, мощность и тепло является комплексной, решаемой в рамках единого вычислительного комплекса. Однако реально оплата мощности производится по ценам, определенным по результатам проведения конкурентного отбора мощности (см. раздел 1), а тепловой энергии утвержденным тарифам РЭК. Таким образом, формирование оптимальной ЦЗ на электроэнергию, в основном за счет завышения цены электроэнергии, является единственным способом увеличить прибыль на этапах краткосрочного планирования. Логично предположить, что стремление к максимизации прибыли привело бы к лавинообразному росту цен на энергию. Для противодействия указанному явлению в условиях неэластичного спроса и низкой платежеспособности населения государство осуществляет контроль по недопущению манипулирования ценами как на электроэнергию, так и на мощность [153 - 156].
Коммерческий оператор осуществляет мониторинг и выявление случаев манипулирования ценами на электроэнергию на оптовом рынке. Сигналом для проведения более детального рассмотрения ситуации на рынке является превышение равновесных цен на 10% над предельными ценами зон свободного перетока, установленными ФСТ России [111]. Выявление факта манипулирования ценами осуществляется ФАС России путем сравнения цен, указанных участниками ОРЭМ в ЦЗ, с их фактическими затратами на производство электроэнергии исходя из технических характеристик генерирующего оборудования, ограничений по теплофикационной нагрузке, топливной обеспеченности, а также с учетом дифференцированных по типам электрических станций уровней максимальных экономически обоснованных расходов на производство электроэнергии (без учета мощности), определяемых ФСТ России. При подтверждении факта манипулирования ценами на участника ОРЭМ накладываются штрафные санкции.
В рыночных условиях участник ОРЭМ для получения максимальной прибыли будет стараться в ЦЗ завышать реальные расходную характеристику [1]. Учитывая, что ЦЗ, а также плановый график нагрузки для суточного планирования формируется в отношении режимных генерирующих единиц (см. раздел 1), которые в свою очередь могут содержать разнотипное оборудование, то участник ОРЭМ будет оптимизировать свои режимы работы путем распределения заданного Системным оператором графика нагрузки между турбогенераторами электростанции по критерию равенства относительных приростов с учетом возможной работы оборудования в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергий. Таким образом, при формировании ЦЗ участнику ОРЭМ необходимо руководствоваться параметрами расходной характеристики и рыночной стратегией, а при внутристанционной оптимизации - критерием минимальной себестоимости (равенства относительных приростов стоимости). Пример. 3.1. Участник ОРЭМ электроэнергии в зоне свободного перетока представлен одной режимной генерирующей единицей (РГЕ; группа турбогенераторов, работающая в одном узле расчетной модели, в отношении которой участник ОРЭМ подает единую ЦЗ, а Системный оператор рассчитывает диспетчерский график в отношении РГЕ), состоящей из двух турбогенераторов с реальными расходными характеристиками вида
Решение задачи выбора состава включенного генерирующего оборудования. Алгоритм и программа на VBA. Область применения
Как было показано выше, при переходе к рыночным отношениям, можно говорить о том, что согласно интересам генерирующей компании заявляемая ЦЗ должна быть не меньше удельных затрат на производство электроэнергии Ь(Я) = В(Р)/Р и относительного прироста г(Р) = В (Р), то есть с{Р} тах{є(Р), Ь(Р)}. Отсюда, как было отмечено в разделе 1, монотонно возрастающий вид ЦЗ является дискриминационным по отношению к участнику ОРЭМ, а в ряде случаев приводит к прямым финансовым убыткам предприятия.
Действующий механизм подачи ЦЗ, а также общие требования, предъявляемые кЦЗ производителя электроэнергии, приведены в разделе 1. Попробуем отойти от существующего на данный момент требования на монотонно возрастающий вид ЦЗ и посмотреть, а какой же вид ЦЗ наиболее оптимален для производителей электроэнергии. В случае, когда точка пересечения характеристик удельных затрат и относительного прироста лежит внутри регулировочного диапазона (рисунок 3.21), возникает парадоксальная ситуация, когда левее точки пересечения участнику ОРЭМ не выгодно работать с ценой ниже, чем удельные затраты, а правее точки пересечения — ниже чем относительный прирост. При учете ограничений на величину нормы прибыли [99] будет ситуация манипулирования Трехступенчатый вид Ц3! также накладывает существенное ограничение на осуществление ценовой стратегии, участниками ОРЭМ. С помощью трех ступеней участник ОРЭМ не может с должной точностью описать характеристики \удельных затрат и относительных приростов (см. рисунок 3.21) стоимости электроэнергии с учетом плановой нормы прибыли.
Другим, часто практикуемым подходом при формировании ЦЗ, является использование утвержденного ФСТ тарифа на электроэнергию. Учитывая, что контроль рыночного поведения участника ОРЭМ, осуществляемый ФАС [99], ведётся именно от тарифа, то его применение при формировании ЦЗ и, как следствие, вырождение ЦЗ1 в одноступенчатую, видится наиболее простым, но не всегда оптимальным решением (см. рисунок 3.21).
Предлагается изменить вид ЦЗ производителя электроэнергии с монотонно возрастающего нашроизвольный. Это изменение в сочетании с государственным контролем в сфере ценообразования в первую очередь позволит участникам ОРЭМ в зоне низких нагрузок компенсировать затраты на производство электроэнергии, а в зоне высоких нагрузок снизить стоимость производства электроэнергии. Однако возникает ряд вопросов, таких, например, как построение суммарной ЦХ участников ОРЭМ и определение единой равновесной цены электроэнергии. Проанализируем более подробно рыночную ситуацию, которая будет складываться при переходе к произвольному виду ЦЗ.
В существующей практике функционирования ОРЭМ верификация ЦЗ и распределение нагрузки между производителями электроэнергии реально реализуется с помощью программ, в основу которых положен сольвер нелинейного программирования (Rastr, LincorWin). Отсюда искусственная аппроксимация нелинейных функций кусочно-постоянной ЦЗ кажется не вполне уместной. В зарубежной практике имеются модели ЦЗ, представляемых полиномами [192]. По мнению автора, такой вид представления ЦЗ является более уместным для нашей страны. Также может быть сохранен уже существующий подход к формированию ЦЗ (трехступенчатый вид), с той лишь разницей, что необходима ликвидация дискриминационного ограничения на монотонно возрастающий вид ЦЗ. Именно о таком модернизированном подходе к формированию ЦЗ будет говориться ниже.
Предлагается переход к использованию в качестве ЦЗ «-степенных функций, с помощью которых, как правило, может быть описано большинство технологических процессов, как производителей, так и потребителей электроэнергии. В отношении производителя, перспективным выглядит использование квадратичных функций, описывающих реальную расходную характеристику, причем для формирования ЦЗ участнику ОРЭМ будет достаточно отстроиться от реальной расходной характеристики на некоторую величину нормы прибыли: где Нп (%) — норма прибыли, которая на данный момент не может превышать величины, установленной государством. При переходе к полностью рыночным отношениям, указанная величина будет принимать произвольное значение и будет определяться лишь применяемой участником ОРЭМ рыночной стратегией.
При снятии ограничения на монотонно возрастающий характер ЦЗ, участник ОРЭМ при построении ЦЗ будет руководствоваться критерием максимальной прибыли. При этом в зависимости от точки пересечения графиков Ь(Р) и є(Р) можно выделить три возможных вида Как было показано в разделе 1, каждому значению величины электропотребления соответствует то или иное рыночное равновесие, характеризуемое балансом спроса и предложения и некоторой рыночной ценой. Учитывая переменный характер ЦЗ, возникает задача, связанная с построением суммарной ценовой характеристики (ЦХ).
