Введение к работе
Актуальность работы
Балансы электрической энергии (мощности) являются основой для планирования и оптимизации режимов работы электростанций, запасов топлива, графиков ремонта оборудования, для расчета тарифов на услуги по передаче электрической энергии.
Под балансом электроэнергии (мощности) в электрической сети понимается равенство поступившей в электрическую сеть (субъекта оптового или розничного рынка) электрической энергии (мощности) и переданной потребителям электрической энергии (мощности) с учетом фактических потерь электрической энергии (мощности) на ее передачу и распределение и производственных нужд сетевой организации.
Размер фактических потерь электрической энергии в электрических сетях определяется как разница между объемом электрической энергии, поставленной в электрическую сеть из других сетей или от производителей электрической энергии, и объемом электрической энергии, потребленной энергоприни-мающими устройствами, присоединенными к этой сети, а также переданной в другие сетевые компании.
Фактические потери электроэнергии на ее передачу и распределение по электрическим сетям являются важнейшим показателем экономичности работы сетей, наглядным индикатором состояния системы учета электрической энергии, эффективности энергосбытовой деятельности и ее взаимодействия с электросетевой деятельностью.
В условиях реформирования электроэнергетики и ее разделения по технологии и видам бизнеса на многочисленные структурные подразделения - филиалы ОАО «СО ЕЭС» (РДУ, ОДУ) и ОАО «ФСК ЕЭС» (магистральные электросетевые компании, филиалы ФСК), региональные и межрегиональные распределительные сетевые компании (РСК, МРСК), генерирующие компании -территориальные (ТГК) и оптовые (ОГК), энергосбытовые компании (ЭСК) существенно усложнились задачи формирования структурных составляющих баланса электрической энергии и фактических потерь электроэнергии, поскольку эти составляющие «разошлись» по разным хозяйствующим и технологическим субъектам.
На сегодняшний день отсутствуют нормативные документы, регламентирующие порядок определения баланса электрической энергии в электрических сетях, а также порядок расчета его структурных составляющих, хотя требования к обоснованности и достоверности таких расчетов существенно возросли.
Важность и сложность решения перечисленных задач заключается в следующем. Сетевая компания обязана компенсировать (оплатить) фактические потери электрической энергии в своих сетях путем их покупки на оптовом (розничном) рынке электрической энергии. При расчете тарифа на оплату услуг по передаче электрической энергии по электрическим сетям сетевых компаний учитывается величина нормативных технологических потерь электрической энергии. В большинстве сетевых компаний фактические потери электрической
энергии превышают нормативные технологические потери. Соответственно, сетевая компания, оплачивая все фактические потери электрической энергии и получая при оплате услуг на передачу электрической энергии по сетям компенсацию в размере стоимости нормативных технологических потерь электрической энергии, терпит финансовые убытки из-за наличия «сверхнормативных» потерь электрической энергии. «Сверхнормативные» потери электрической энергии обусловлены погрешностями системы учета, неучтенным потреблением электрической энергии, низкой платежеспособностью потребителей, недостаточной мотивацией персонала к снижению потерь электрической энергии в сетях и многими другими причинами.
Основные направления диссертационной работы связаны с разработкой методик определения фактических потерь электрической энергии, методов расчета неучтенной потребленной электрической энергии, методов построения типовых профилей нагрузки для определения количества потребленной электрической энергии. Эти разработки позволят более подробно и обоснованно вычислить фактические потери электрической энергии в электрической сети, определить структуру сверхнормативных потерь электрической энергии, с большей эффективностью разработать программу по снижению потерь и уменьшению убытков сетевой компании по оплате сверхнормативных потерь.
Актуальность диссертационной работы подтверждается Федеральным законом Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации", Постановлением Правительства Российской Федерации от 27.12.2004 г. № 861 «Правила недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг» (в редакции Постановления Правительства РФ от 21.03.2007 г. № 168) и Постановлением Правительства Российской Федерации от 31.08.2006 г. № 530 «О Правилах функционирования розничных рынков электрической энергии».
Цель работы
Целью диссертационной работы являются повышение обоснованности и достоверности расчетов баланса электрической энергии в электрических сетях различного уровня напряжения, структурных составляющих баланса, в том числе фактических потерь в условиях неполной информации о потребленной электрической энергии.
Для достижения указанной цели поставлены следующие основные задачи:
проведение анализа динамики потерь электрической энергии в электрических сетях Российской Федерации и зарубежных стран;
проведение анализа методов расчета фактических потерь электрической энергии и количества неучтенной потребленной электрической энергии в рыночных условиях;
разработка методов определения фактических потерь электрической энергии для электрических сетей Единой национальной (общероссийской) электри-
ческой сети (далее - ЕНЭС) (220 кВ и выше) с учетом внутренних перетоков электрической энергии, а также для распределительных сетевых компаний (далее - РСК) (110-0,4 кВ);
разработка методов расчета неучтенной потребленной электрической энергии с учетом имеющейся в условиях эксплуатации исходной информации;
разработка методов расчета типовых профилей нагрузки и типовых объемов потребления с учетом имеющейся в условиях эксплуатации исходной информации;
оценка суммарных потерь электрической энергии в электрических сетях Российской Федерации;
оценка резервов снижения потерь электрической энергии в электрических сетях Российской Федерации;
разработка методики анализа факторов, влияющих на уровень потерь электроэнергии и эффективность мероприятий по их снижению;
оценка погрешностей расчета одной из составляющих фактических потерь электрической энергии в электрических сетях - переменных потерь электрической энергии в воздушных линиях из-за неучета влияния метеоусловий на активные сопротивления линий.
Методы исследования
При решении поставленных задач в работе использованы методы теории вероятностей и статистической обработки информации, структурно-балансовые методы расчета и анализа электрических сетей, классические методы теоретической электротехники.
Научная новизна
Основные научные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы:
результаты анализа потерь электрической энергии в электрических сетях Российской Федерации, в странах дальнего зарубежья и СНГ;
методика определения фактических потерь электрической энергии для электрических сетей Единой национальной (общероссийской) электрической сети (220 кВ и выше);
методика определения фактических потерь электрической энергии для распределительных сетевых компаний (0,4 - ПОкВ);
методы расчета неучтенной потребленной электрической энергии для сетевых компаний:
- по среднестатистическому потреблению электрической энергии;
по типовому профилю нагрузки;
по числу часов использования и величине мощности;
в зависимости от ошибок и отклонений от норм в системе измерений электрической энергии;
по установленной мощности электроприемников или договорному значению максимальной нагрузки, числу часов потребления электрической энергии;
методы и алгоритмы построения типовых профилей нагрузки и типовых объемов потребления с учетом имеющейся в условиях эксплуатации исходной информации;
методика анализа факторов, влияющих на уровень потерь электроэнергии и эффективность мероприятий по их снижению;
методика и алгоритм расчета погрешности определения переменных потерь электрической энергии в воздушных линиях электропередачи из-за неучета влияния метеоусловий на активные сопротивления проводов.
Практическая ценность
Разработанные методы позволяют более обосновано и достоверно рассчитывать:
фактические балансы и потери электрической энергии в ЕНЭС с учетом внутренних оборотов электрической энергии, как в целом по сети так и по уровням напряжения;
фактические балансы и потери электрической энергии в электрических сетях РСК;
количество потребленной электрической энергии при отсутствии приборов учета или при нарушении системы учета электрической энергии;
переменные потери электрической энергии в воздушных линиях электропередачи.
Полученные с помощью разработанных методов и методик результаты расчетов позволили провести оценку резервов по снижению потерь электрической энергии и эффективности мероприятий по снижению потерь электрической энергии и впервые оценить резервы снижения потерь электрической энергии в электрических сетях Российской Федерации.
Реализация результатов работы
Методика определения неучтенной потребленной электрической энергии и методы расчета типовых профилей нагрузки включены в Правила коммерческого учета на розничных рынках электрической энергии (Приложение 10 к проекту документа «Основные положения функционирования розничных рынков электрической энергии»), разработанных во исполнение Постановления Правительства Российской Федерации от 31 августа 2006 г. № 530 «Об утверждении Правил функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики».
Методические указания по расчету и применению типовых профилей нагрузки для групп потребителей на основании данных автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электрической энергии и мощности (АПИС КУЭ) и интервальных приборов учета электрической энергии разработаны в соответствии с Приказом ОАО «ФСК ЕЭС» № 245 от 03.08.07 г. Основные положения Методических указаний также включены в Правила коммерческого учета на розничных рынках электрической энергии.
Методические указания по формированию развернутого баланса электрической энергии по электрической сети распределительной сетевой компании с
разбивкой по диапазонам напряжения, внедрены во всех распределительных сетевых компаниях ОАО «Холдинг МРСК». Балансовые таблицы Методических указаний реализованы в «Инструкции об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям», утвержденной приказом Минэнерго РФ № 326 от 30.12.2008 г. и зарегистрированной в Минюсте России № 13314 от 12.02.2009 г.
Апробация работы
Основные положения диссертации докладывались на 3-й, 4-ой, 5-ой, 6-ой международных научно-технических конференциях - выставках «Нормирование, анализ и снижение потерь электрической энергии в электрических сетях» (Москва, 2004, 2006, 2007, 2008), семинаре «Потери электрической энергии. Методы расчета. Мероприятия по снижению потерь» (Москва, 2005), 10-й научно-практической конференции - выставке «Метрология электрических измерений в электроэнергетике» (Москва, 2007), 4-ом и 5-ом специализированных научно-технических семинарах «Современные методы и программные средства анализа и планирования электропотребления, балансов мощности и электрической энергии» (Москва, 2006, 2007), 2-ом международной электроэнергетическом семинаре «Современные методы оценки технического состояния и способы повышения надежности электрических сетей и энергосистем» (Москва, 2006 г.), , 3-й научно-технической конференции «Разработки молодых специалистов в области электроэнергетики 2008», (Москва 2008), 3-й международной научно-технической конференции «Энергосистема: управление, конкуренция, образование» (Екатеринбург, 2008), конференции ОАО «Холдинг МРСК» «Распределительный сетевой комплекс РФ: состояние, проблемы, пути решения» (Санкт-Петербург, 2010).
Публикации
По результатам выполненных исследований опубликовано 16 работ, в том числе две в центральных журналах, входящих в список ВАК.
Структура и объем работы
