Проблема системной надежности и ее решение при проектировании электроэнергетических систем Бык, Феликс Леонидович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ существующих подходов к развитию .. 12

1.1. Системные исследования в энергетике 12

1.2. Менеджеральный подход 38

13. Критический анализ методов развития и постановка задач работы 56

Глава 2. Методологические основы работы 60

2.1. Картины мира 60

2.2. Понятие «управление» 66

2.3. Концептуальная модель развития 74

2.4. Концептуальная модель управления развитием 82

2.5. Критерий развития и управления им 92

2.6. Выводы 95

Глава 3. Задачи обеспечения надежности ЭЭС 99

3.1. Электроэнергетика и электроэнергетические системы 99

3.2. Системная надежность 112

3.3. Механизмы развития электроэнергетики 121

3.4. Анализ структуры работ по развитию электроэнергетики 141

3.5. Структуризация задач надежности ЭЭС 145

3.6. Выводы 157

Глава 4. Методы обоснования оптимальных резервов энергии и мощности ЭЭС 159

4.1. Методы обоснования резервов концентрированной ЭЭС 161

4.2. Методы обоснования резервов мощности в сложной ЭЭС 175

4.3. Выводы 184

Глава 5. Методы расчетов режимов и анализа устойчивоспособности !87

5.1. Описание области допустимых небалансов 191

5.2. Методы описания плановых небалансов 219

5.3. Метод оценки устойчивоспособности 234

5.4. Выводы 237

Заключение 239

Список литературы 241

Приложения 264

• Критический анализ методов развития и постановка задач работы
• Концептуальная модель управления развитием
• Анализ структуры работ по развитию электроэнергетики
• Методы обоснования резервов мощности в сложной ЭЭС

Введение к работе

Актуальность и степень разработанности проблемы. В результате реформирования электроэнергетика нашей страны качественно изменилась. В настоящее время к ней предъявляются новые требования, от выполнения которых во многом зависит уровень жизни людей и общества, состояние экономики и экологии.

Из многочисленных публикаций ведущих ученых и специалистов можно сделать вывод, что реформы породили множество проблем, решение которых требует развития теоретических положений и методов управления, обеспечивающих:

устойчивое развитие отрасли в условиях разнообразных форм собственности, складывающихся в электроэнергетике;

повышения эффективности электроэнергетики в условиях рыночных отношений между ее субъектами;

требуемый уровень надежности выполнения субъектами электроэнергетики своих функций обеспечения непрерывного и сбалансированного производства и потребления электроэнергии.

Развитие электроэнергетики в нашей стране до последнего времени базировалось на использовании хорошо разработанных методологии системных исследований в энергетике (СИЭ), соответствующих методов прогнозирования, проектирования и планирования, которые были достаточно эффективными для централизованной планово-директивной системы управления. Сегодня они во многом не адекватны электроэнергетике, многоукладной по форме собственности и без вертикальной интеграции по виду организации. Однако в СИЭ заключен достаточно мощный потенциал, заложенный в трудах Арзамасцева Д. А., Веникова В. А., Волкова Э. П., Воропая Н. И., Макарова А. А., Мелентьева Л. А., Руденко Ю. Н. и других последователей научных школ ИСЭМ, МЭИ, УГТУ - УПИ, ЭНИН. Он может и должен быть использован при разработке современных систем управления развитием электроэнергетики.

Необходимо признать, что проблема развития электроэнергетики во многом не решена и за рубежом, хотя в странах с либеральной экономикой она возникла намного раньше. Ориентация на методы стратегического менеджмента, который предназначен решать задачи устойчивого развития компаний и обеспечивать высокий уровень организации, во многом не дает желаемого результата. Работы Акоффа Р., Ансоффа И., Биллинтона Р., Бира Ст., Дойля П., Друкера П., Салливана Р., Шумпетера Й., Хакена Г., Эндрени Дж., Эшби У. и других специалистов, направленные на совершенствование методов стратегического менеджмента, обеспечения надежности ЭЭС, позволяют считать его скорее полезным «витамином», чем обязательной «прививкой», если его рассматривать в качестве «иммунитета» компании от вредных и многочисленных воздействий. Американская статистика фиксирует, что около 40% компаний, составляющих 19 лет тому назад список успешных компаний Fortune 500, в наши дни больше не существует. Все это позволило одному из основоположников менеджмента П. Друкеру задачу управления в современных условиях отнести к проблемам мировоззрения и образа мышления.

Если рассматривать электроэнергетику в соответствии с «Законом об электроэнергетике» как систему экономических отношений составляющих ее субъектов, то электроэнергетическая система (ЭЭС) сегодня стала системой их производственных отношений. Существующие недостатки в части построения системы производственных отношений проявляется снижением эффективности и надежности ЭЭС. Можно наблюдать противоречия интересов субъектов электроэнергетики, которые нарастают и обнажаются, что сопровождается отказами от решений, заложенных в «Генеральной схеме размещения объектов энергетики» и «Программе перспективного развития электроэнергетики», как основы проектирования развития ЭЭС. Отсутствует устойчивое развитие электроэнергетики.

В отечественной науке и практике, благодаря трудам Аюева Б. И., Барино- ва В. А., Беляева Л. С., Бушуева В. В., Васина В. П., Волкова Г. А., Волькенау И. М., Гамма А. З., Ершевича В. В., Зейлингера А. Н., Идельчика В. И., Китушина В. Г., Ковалева Г. Ф., Кощеева Л. А., Марченко Е. А., Манова Н. И, Манусова В. З., Мисриханова М. Ш., Обоскалова В. П., Папкова Б. В., Розанова М. Н., Роко- тяна С. С., Совалова С. А., Тимченко В. Ф., Хабачева Л. Д., Шлимовича В. Д. и др., была сформирована методологическая база и разработаны методы проектирования развития ЭЭС, где важную роль играют методы обеспечения надежности. Во многом благодаря этому была создана и функционирует единая энергетическая система России.

Сложившаяся методология проектирования позволяет извлекать системные эффекты ЭЭС в интересах государства, но ориентирована на организацию электроэнергетики с централизованной системой управления ее функционированием и развитием. Однако с окончанием реформ централизованной осталась только функция оперативно-диспетчерского управления, а развитие электроэнергетики и ЕЭС в основном определяется субъектами отрасли, интересами их собственников.

Этим определяется необходимость наполнения новым содержанием понятий «развитие электроэнергетики», «управление развитием электроэнергетики», «системная надежность электроэнергетики», разработки методов и способов их обеспечения. Требуется переосмысление и совершенствование методологии проектирования надежных ЭЭС, разработка новых и адаптация известных методов, опирающихся на понятия «развитие» и «управление», которые надо наполнить современным сущностным содержанием, позволяющим осуществлять деятельность, направленную на достижение целей в электроэнергетике.

Цель и задачи диссертационного исследования, развитие теории и методов проектирования надежных электроэнергетических систем для современных условий.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. 1. Анализ проблемы развития ЭЭС в современных условиях.

   2. Построение концептуальной модели и механизмов развития электроэнергетики.

   3. Построение концептуальной модели и механизмов управления развитием.

   4. Построение понятия системной надежности электроэнергетики, определение средств и способов ее обеспечения.

   5. Разработка инструментальных средств обеспечения надежности ЭЭС, включающих:

   средства и способы резервирования;

   методы описания и учета сетевых ограничений;

   методы оценки возможных и планируемых состояний.

   Объектом исследования является электроэнергетическая система.

   Предметом исследования является управление развитием надежных

   электроэнергетических систем.

   Методы исследований. Использованы системный и мыследеятельностный подходы, естественнонаучная и деятельностная картины мира, методы математического моделирования, теория управления, теория надежности, теория режимов ЭЭС.

   Научная новизна и результаты, выносимые на защиту:

   1. 6. Обоснована смена парадигмы развития электроэнергетики. Показано, что произошедшие преобразования электроэнергетики привели к ее превращению из производственной в социотехническую систему, принципиально отличающуюся тем, что развитие может осуществляться только на основе самоорганизации за счет внутренних сил, формирующихся под влиянием внешних условий.

      7. Предложена концептуальная модель развития, построенная на основе теории самоорганизации, в соответствии с которой устойчивое развитие электроэнергетики обеспечивается непрерывным поддержанием в ней триединых процессов стабилизации, упорядочивания и хаоса, создающего многообразие и свободу выбора путей развития.

      8. Показано, что управление изменениями и управление развитием - принципиально разные виды деятельности. Управление изменениями - «внутренний» процесс, который при определенных условиях может привести к развитию системы, а управление развитием - «внешний» процесс, который при определенных условиях может привести к изменению направления и хода развития.

      9. Предложены механизмы развития, предназначенные обеспечить взаимосвязь и согласованность социальной, экономической и технической политики в электроэнергетике, представлена их структура и состав задач, решение которых определяет появление синергетического эффекта.

      10. Развито понятие системной надежности электроэнергетики. Определены способы и средства ее обеспечения. Предложена система и формулировки задач, решение которых является предметом различных стадий проектирования электроэнергетических систем и направлено на формирование ее свойства эмерд- жентности.

      11. Показано, что основными средствами стабилизации развития электроэнергетики являются резервы генерирующей мощности и запасы пропускной способности связей, определяющих ее потенциал развития.

      7. Разработаны модели и методы интегрального описания режимов работы электроэнергетической системы, позволяющие определять:

      оптимальный размер и структуру резервов мощности и энергии в ЭЭС с учетом особенностей режимов ГЭС;

      размещение резервов мощности в ЭЭС с учетом ограничений пропускной способности межсистемных связей;

      режимные характеристики ЭЭС в виде узловых небалансов по активной мощности для анализа ее устойчивоспособности;

      области допустимых режимов (ОДР) с учетом нелинейного характера их границ на основе достаточных условий существования режимов.

      Теоретическая и практическая полезность результатов работы диссертационной работы заключается в разработке и совершенствовании основных положений теории развития электроэнергетики, направленных на решение проблемы обеспечения системной надежности на стадии проектирования ЭЭС в рыночных условиях. Получены результаты, позволившие:

      выявить сущность, структуру, состав и характер протекания развития в открытых, неравновесных, диссипативных и операционально-замкнутых системах, к которым относится электроэнергетика в современной форме ее организации;

      определить назначение, состав и структуру механизмов развития, одним из которых является проектирование ЭЭС, и предназначенных обеспечить бескризисное, эволюционное, устойчивое развитие электроэнергетики;

      дополнить критерии эффективности и разработать методологическую основу проектирования ЭЭС как деятельности по обеспечению требуемой системной надежности электроэнергетики;

      определить способы и средства формирования системной надежности электроэнергетики, предложить модели и методы решения задач на стадии проектирования, предназначенных обеспечить надежность ЭЭС;

      предложить методы, предназначенные для использования при проектировании надежных ЭЭС, систем противоаварийного управления и позволяющие получать системные эффекты в интересах субъекта надежности.

      Результаты работы использованы при проектировании схем развития ЭЭС и систем противоаварийной автоматики объединенной энергосистемы Сибири (подтверждено актами внедрения от «Сибирского института проектирования энергетических систем» ОАО "Сибирский ЭНТЦ" и ЗАО «Институт автоматизации электроэнергетических систем», г. Новосибирск). Методы обоснования резервов мощности и составления балансов электроэнергии для ЭЭС с большой долей ГЭС включены в справочник по проектированию электроэнергетических систем под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро (М.: Энергоатомиздат, 1985 г.).

      Теоретические положения управления развитием и обеспечения надежности, изложенные в работе, используются в учебном процессе на энергетическом факультете Новосибирского государственного технического университета (ГОУ ВПО НГТУ), о чем имеется акт внедрения.

      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, п. 7 и п. 10 паспорта специальности.

      Апробация и реализация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Автоматизированных электроэнергетических систем» и кафедры «Систем управления и экономики энергетики» ГОУ ВПО НГТУ; Всероссийской конференции «Энергетика России в переходный период: проблемы и научные основы развития и управления» (Иркутск, 1995 г.); Всероссийской конференции «Энергетика России в XXI веке: проблемы и научные основы устойчивого и безопасного развития» (Иркутск, 2000 г.); Всероссийской конференции «Энергетика России в XXI веке: развитие, функционирование, управление» (Иркутск, 2005 г.); международных научных семинарах им. Ю. Н. Руденко «Методические вопросы надежности больших систем энергетики» (в 1982, 1984, 1989, 1999, 2002, 2004, 2009 ? 2010 гг.); конференции «Объединённая энергосистема Сибири: Современное состояние и перспективы развития» (Новосибирск, 1996 г.); Всероссийской конференции «Энергосистема: управление, конкуренция, образование» (Екатеринбург, 2008 г.); открытом семинаре УРАН института народнохозяйственного прогнозирования «Экономические проблемы энергетического комплекса» (Москва, 2010 г.).

      Публикации. Результаты диссертационного исследования отражены в 32 публикациях, в том числе трех монографиях, 12 - в изданиях, включенных в Перечень рекомендованных ВАК РФ (7 из которых по направлению «энергетика»), 11 - в сборниках научных статей и трудов, 2 - в материалах международных конференций, 3 - в материалах российских конференций и одна в центральном журнале.

      Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Объем работы составляет 274 страницы основного текста, 58 рисунков, 7 таблиц и 3 Приложения. Список использованной литературы содержит 219 наименований.

      Критический анализ методов развития и постановка задач работы

      В общепринятых в менеджменте подходах к развитию, с одной стороны утверждается, будто «микромир» и «макромир» находятся Б СОСТОЯНИИ постоянного динамического равновесия. Однако относительно устойчивое состояште окружающее среды является лишь переходом к следующему. Окружающий мир постоянно меняется, и вместе с ним меняется все его наполнение. Этим самым утверждается, что изменения, в том числе и развитие, - объективный процесс и подчиняемая каким-то естествешіьім законам, а роль человека сводится к их изучению и освоению, С другой стороны, обладая знаниями и ставя перед собой цели, мы постоянно стремимся к какому-то совершенству, осуществляем соответствующую деятельность. Но, почти достигнув то, что мы считаем совершенством, вдруг обнаруживается, что это совсем не то, и мы продолжаем свое развитие. То есть мы что-то делаем:, но это оказывается не то, и называем эту деятельность развитием.

      В итоге при изучении методов- принятых в менеджменте, создастся представление о развитии как о некотором процессе в организации, протекающем при определенной внутренней деятельности менеджмента, работников организации, учитывающих изменения внешнего окружения. При этом, к сожалению, не даются кригерии этой деятельности или протекающих процессов, которые гарантировали бы ю, что идет процесс развития, а не движение к краху организации. Видимо, это м является причиной того, что многие предприятия в результате такого «развития» через некоторое время исчезают с поля своей деятельности. Кроме того, неоднозначное понимание «развития» объясняет и многообразие методов его обеспечения, которые скорее являются методами построения выбранной стратегии.

      Примерно такое же положение с понятием «развитие» в системных исследованиях энергетики, С одной стороны, утверждается, что задачей системных нсследоваЕшй в данной отрасли является исследование тенденций и закономерностей развития систем энергетики, т. е. признается, что развитие присуще системам энергетики естественным образом її существует объективно, его можно исследовать. С другой стороны, управление в энергетическом хозяйстве, в том числе развитием, выступает основным предметом системных исследований в энергетике. Так что же представляет собой-развитие: объективный естественный процесс или результат целенаправленной деятельности человека?

      Не лучше ситуация и с понятием «управление» ц «управление развитием». В обоих подходах под управлением понимается выработка управляющих решений (на основе прогнозирования, планирования, проектирования и.т. д.) и их реализация путем воздействия управляющей подсистемы на управляемую систему с изменениями ее параметров. При этом управлении развитием изменяются параметры системы. Возникает вопрос: если развитие системы объективный, естественный и закономерный процесс, то, что означает управление этим процессом? Как это возможно? Может быть, все современные проблемы управления и заключаются в том, что мы вмешиваемся в естественные процессы развития и разрушаем его?

      Не менее существенно, возможно и то, что ряд проблем обусловлен тем, как MLI определяем понятия «энергетика», «электроэнергетика», «энергетические системы», как формулируем цели развития этих систем.

      Наконец, о понятии «системная надежность». Сегодня оно требует дополнительного изучения, В то время, когда электроэнергетика представляла собой единый производственно-хозяйственный комплекс, системная надежность определяла надежность этого комплекса по отношению к потреби гелям электроэнергии, которая обеспечивалась единым управляющим субъектом ЭЭС. Сегодня, когда электроэнергетика представляет собой совокупность большого количества хозяйствующих субъектов, владеющих генерацией, электрическими сетями, сбытом, в результате чего ЭЭС уже не является субъектом, то исчезает и субъект, обеспечивающий систем нута надежность при развитии электроэнергетики. Ряд других факторов также аістуализируют рассмотрение понятия системная надежность в современных условиях

      Вторая проблема - методологическая, В менеджералъиом подходе действие метода рационального инкрементализма исходно ограничивается размером систем. Метод революцію иных изменений позволяет осуществлять разовые изменения и пригоден не для любыч систем. Единственным обнадеживающим остается метод самообучения.

      Концептуальная модель управления развитием

      Термин «управление развитием» по смыслу предполагает, что уже имеется какое-то развитие, которое не уеттшжает по каким-либо причинам определенных субъектов, что и вызывает потребность в управлении этим процессом. С другой стороны, развитие представляет процесс самоорганизации в открытых (для вещества, энергии и информации), неравновесных» но операшюнально-звмкнутых системах. Такие системы в силу операциональной замкнутости не поддаются внешним управляющим воздействиям, ЕЮ ИХ поведение зависит от состояния среды, в которой происходит УЮ развитие и от изменен ли этой среды, Поэтому управление развитием - деятельность, направлением, ла изменение среды, е которой находится самооргантующаяся система, а таким обра зом влияние через нее на ход развития с цепью удовлетворения интересов определенных. субъектов- Это главное, чем управление развитием отличается от других известных видов управления, которые обычно относятся к операционально-открытым системам, в том числе и от стратегического менеджмента-Более наглядно отмеченное различие можно пояснить рисунком 2.5.

      Исходно управление вообще направлено на появление определенных изменений. Если это управление осуществляется «внутри» какой-то системы, т. е. производится оперирование системой, и таким образом меняется ее внутреннее устройство п поведение с определенными целями, то при определенных условиях такое управление изменениями в системе может привести к появлению самоорганизации, т. е. к развитию.

      Можно привести примеры человеческой деятельности, которые иллюстрируют такое управление изменениями. Прежде всего, это относится к большим и сложным техническим системам в области информационных технологии. Например, современный Интернет, как исходно искусственная система вышел из-под іралшпіонного управления, он превратился в самоорганизующуюся систему, мы можем наблюдать процесс ею развития.

      Можно привести-примеры в части управления изменениями естественных систем, когда за счет операциональной деятельности (управления изменениями) возникали новые виды организмов, способных к развитию. К ним можно отнести ген номодифицир о ванные продукты ч гибриды и прочее.

      Важным с позиций управления изменениями тут является, феномен появления новых самоорганизующихся систем, обладающих собственным потенциалом развития, и процесс развития в них направлен на освоение этого потенциала. Там же отмечалось, что одно из основных отличий постиндустриального общества от индустриального состоит а появлении самоорганизующихся со-цнотсхиичееких систем, как результат «внутреннего» управления изменениями.

      Если управление изменениями обращено к «внешним» условиям, т. е. к изменениям в среде, в которой находится самоорганизующаяся система, то оно может повлиять на процесс развития, протекающий в этой системе, и стать управлением развитием.

      Цель такого управления - изменить ход развития, направить его на освоение определенной части потенциала развития, полезной субъектам среды,

      В этом плане широко известны примеры человеческой деятельности, к которым, прежде всего, относится селекция (искусственный отбор). Задачей селекции был выбор из известных самоорганизующихся систем тех из них. где проявились полезные направления развития. Для таких систем создавались соответствующие внешние условия, т. е. изменялась среда, и таким обратом актуализировалось развитие в нужном направлении. Это управление развитием позволило человечеству решить од try ыэ основных проблем - расширенного воспроизводства продуктов питания, что в конечном итоге позволило высвободить время для занятия наукой и искусством, создать и совершенствовать орудия труда и средства производства, освоить новые территории для своей жизнедеятельности и приступить к освоению пространства за пределами планеты.

      Анализ структуры работ по развитию электроэнергетики

      Сгрукгурз механизмов и решаемых зада1: upедтголатает вьшолнеігие определенных работ. [Тсходно они должны содержать обоснование решении гго развит! г ю элек грозі ie pre тики. Как следует из схемы механизма, эти решения должны не противоречить законам природы и общества, а быть с ними в согласии, Эти законы выступают в виде некоторых ограничений при выработке решений по раз виті сю электроэнергетики, задают определенные рамки. Все эти ограничения можно разделить на четыре группы: ограничения по экономическим возможностям общества; физико-технические ограничения а используемой технике и технологии; ограничения по экологии; временные ограничения.

      Схематично все эти ограничения, как условия развития представлены на рис, 3,16. Принятый закон РФ «Об электроэнергетике» закрепляет это организационно тем, что устанавливает перечень тех работ, которые должны выполняться и обосновывать решения по развтггию (рис. 3.17).

      На рис. 3.18 качественно показан график силы влияния экономических и надежностных ограничении на вырабатываеьтые решения ло развитию. Чем на более далекую перспективу мы вырабатываем решения по развитию, тем более значимую роль їгграют экономические факторы. И наоборот, чем ближе рассматриваемый интервал временя, тем более значнінуго роль играют надежностные факторы,

      Представленная схематизация работ но развитию электроэнергетики, предписанная Законом РФ «Ой Электроэнергетике», позволяет сформулировать следующее. В Генеральной схеме размещения объектов энергетики; и «Программах перенектиИНОГО развития электроэнергетики» решаются экономические задачи развития электроэнергетики с учетом надежности, а в «Мероприятия, технологические схемы и программы развития ЕЭС России» решаются задачи обеспечения надежности в условиях развития электроэнергетики.

      На рис. 3.19 представлена структура работ, вытекающая из Закона РФ «Об электроэнергетике» и опыта проектирования развития электроэнергетики. При этом сплошными линиями указаны работы, прямо обозначенные н Законе, а пунктирным и - логически, вытекающие из прошлого опыта иерархии проектных работ. Однако не зависимо от характера рыночных отношений, складывающихся в отрасли, от роли государства в регулировании этих отношений, основными в части ЕЭС останутся требования по обеспечению системной надежности. Размер и формы этих требований является предметом научных разработок, что, в частности, и является содержанием следующей главы настоящей работы.

      Задача обеспечения надежного энергоснабжения ниляется задачей целенаправленной деятельности в искусственно создаваемой системе и поэтому может быть отнесена к управленческой. С этих позиций в самом общем-виде она может быть сформулирована как выработка управленческих решений по определению параметров энергосистемы и их реализации в соответствии с заданными критериями и средствами,

      Здесь под «средствами» будем понимать, с одной стороны, методы, при помощи которых решается задача, а с другой, - информацию о теч материалах, оборудовании и т, д., которая может быть использована при выработке управленческих решений и адекватно отражать характеристики (физические, технические, экономические и др.) располагаемого материала, оборудования и т. д, Далее преимущественно рассматриваются первые.

      Очевидно» первым и основным методическим средством должен стать системный подход, который позволяет весьма сложную и многообразную задачу представить в виде системы подзадач. Такая декомпозиция уже осуществлялась различными авторами. Переход хозяйства страны к рыночной организации іреоуеї пересмотра чтоіі декомІНУ-ЛЦИИ, что \\ нклнется предметом Н&СтавШЙ работы. Подразделение общей задачи на систему подзадач возможно различными способами. Естественное желание и требование к такому разделению -обеспечение максимальной независимости получающихся подзадач между собой. Рассматриваются возможные подходы к такой декомпозиции общей задачи.

      Если опираться на системный подход и представить анализируемый объ-ект как систему процессуально, то с позиции интересующего нас вопроса целесообразно выделить две группы существенных процессов. Первая — физические процессы в объекте: преобразование, передача, распределение, потребление энергии, характеризующие функции объекта; износ и старение, восстановление ресурса, утилизация оборудования, характеризующие использование материала объекта- Вторая — управленческие процессы: целеполагание и выработка

      Методы обоснования резервов мощности в сложной ЭЭС

      Оптимизационная задача экономического обоснования резерва мощности для многоузловой ЭЭС становится настолько многомерной и многофакторной, чю до сих пор не нашла своего решения для, повседневной инженерной практики. Опираясь на сложные программно-технические комплексы она решается на стадии исследований, и полученные результаты позволяют вырабатывать рекомендации [167,168, 169, 170 и др]. В полной оптимизационной постановке требуется определение как величины оптимальных величин аварийных резервов по узлам (ЖД так и оптимальны пропускных способностей связей электрической сети ( Рф дія целей взаиморезервирования генерации узлов. Влияющие факторы: различные стоимости резервной мощности по узлам ЭЭС, различные величины удельного ущерба потребителей по узлам ЭЭС или нормативы надежности бездефицитною баланса мощности, различные политики, взаиморезервирования (например, должен ли резервироваться соседний узел, если в ЭТО время возник дефицит, мощности в своем узле) И Тг д. Ниже предлагается достаточно простая модель и метод расчета резервов, в основе которой лежит идея определения оптимального узлового резервирования, обеспечиваемого как резервом мощности своего узла, так и мощностями взаимопомощи соседних, связанных с ним узлов. Полная оптимизационная задача решается в два этапа. На первом этапе решается задача определения оптимальных резервов пп узлам ЭЭС при заданных возножігостях взаиморезервироваипя другими уздами. На втором этапе огь тим нитруются и сами пропускные способности межузловых связей ЭЭС Определение величины отними, і иного аварийного резерва и его распре деление по у там ЭЭС Представим расчет чую схему ЭЭС так, как 300 показано на рисунке 4.5. На рис, 4.5 кружками обозначеїш зоны свободных перетоков мощности, где JV; - с\ мы ар пая располагаемая мощность станций /-го узла, Pj - суммарная максимальная потребляемая мощность /-го узла, /? - он гимальная величина аварийного резернз мощности /-го узла, Рц,Ри — мощности изаиморезерви ровання между /-ым и -ым узлами. Если считать, что отсутствует возможность взаиморезсрвігрованни, то аварийным резерв каждого узла Rf определяется при его представлении отдельной концентрированной ЭЭС. Очевидно, что такое моделирование можно принять за основу и предложить методику его уточнения, путем постепенного свертывания ЭЭС, учитывая существующие возможности взаиморезервирова-ffltfL При заданных значениях предельной пропускной способностью связи Q(j и балансового перетока мощности по этой СВЯЇИ 5 , , имеется возможность использования резервов, размещенных в /-ом узле, для резервирования j-то узла в размере Pjj и наоборот Pji. При балансовом перетоке Зц , размер аварийною резерва j-ro узда Rj может быть снижен на величину Рц = тІТі [ Rf, \Qij ijJr а аначе пне Rf-на неличину Pjt = mm(Qj, Rf). Для расчета Rf (аварийный резерв выделенного узла) или R% (аварийный резерв совокупности двух и более узлов) предлагается использовать известные методы, например метод удельных резервов [150] или с использованием аппроксимации дефицита мощности нормальным законом [142] и др. Метод определения оптимального аварийного резерва и его разнесение по узлам сложной ЭЭС базируется на свертке двух взаимосвязанных: сетью узлов. Каждая свертка позволяет определить значение аварийного резерва й у и его распределение между узлами R[ и R\: при условии, что где R jf - оптимальный аварийный резерв ЭЭС, состоящей из (-го иу-го узлов, рассматриваемой как одна концентрированная энергосистема Если условие (4.25) не выполняется, то требуется увеличение узловых аварийных резервов до выполнения условия R +Rj =R%,j и уточняются значе ниє требуемых мощностей вэвиморезервирования Яу и Р , При невыполнении условия (4,25) предлагается увеличить резерв в избыточном узле. В этом случае не меняется вел і пиша пропускной способности связи Qij и не требуется внесение изменений в балансовые перетоки Sn в ЭЭС Допустим, что избыточным узлом был f-ый узел, т. е. балансирующий переток Slf 0. Тогда значение R t = R%tJ - Щ и PfL - (Rf - Я ). Имей результаты первой свертки (R И R\, PL иР) и соответствии с рис. 4.5., можно приступить к следующему шагу - определению суммарного резерва не по распределении между взаимосвязанными і-им и к-ым узлами. при условии, что Бели условие (4.28) не выполняется, то R или ЛЛ увеличиваются до вы ПОЛНЄННЯ УСЛОВИЯ Д; -f Рп + /?jj = yjfc И УТОЧНЯЮТСЯ НСОбхОДИМЫе Pfo или Осушествляя определение оптимального размера аварийного резерва мощности в соответствии с предложенным методом можно найти его суммарную величину и распределение между узлами, с учетом возможностей взаимо-резервировапия, ко трое допускает схема связей, ограничения по се пропускной способности и степень ее загрузки балансовыми перетоками. Дія «-узловой ЭЭС, где существуют ограничение кд взапморезервирова-ние, в общем случае будет выполняться условие где /?2 - оптимальный размер аварийного резерва сложной ЭЭС при представлении ее концентрированной системой.

      Похожие диссертации на Проблема системной надежности и ее решение при проектировании электроэнергетических систем

      Разработка схемотехнической и конструкторской подсистем системы автоматизированного проектирования вторичных цепей низковольтных комплектных устройств электростанцийСтогний, Татьяна Анатольевна

      Методы и алгоритмы компьютерного проектирования и анализа режимов систем электроснабженияЭль Кассуф Жорж Ибрагим

      

      Методы компьютерного моделирования для проектирования и анализа режимов систем электроснабженияРындина Ирина Евгеньевна

      Интегрированные информационно-управляющие системы мощных электроэнергетических объектов (анализ и проектирование)Кириленко, Александр Васильевич

      Проблемы функционирования региональныхэлектроэнергетических систем и их решенияв системе ,,Ростовэнерго"Кушнарев, Федор Андреевич

      

      Проблема использования возобновляемых источников энергии для системы тягового электроснабженияЖуматова Асель Акановна

      

      Проблемы обеспечения эффективности и надежности триботехнических систем роторов авиационных двигателей и их решениеПонькин Владимир Николаевич

      Основы комплексного решения проблемы повышения износостойкости, надежности и долговечности уплотнений насосов магистральных нефтепроводовГолуб, Михаил Владимирович

      Система поддержки принятия решений в проектировании компонентов систем управления автоматизированным производствомДемчук, Ирина Валентиновна

      

      Разработка и исследование гибридных методов решения задач проектирования систем и устройств информатики, моделируемых графовыми моделямиСтаростин Николай Владимирович