Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса и обоснование задач исследования..9
1.1. Состояние электроэнергетики Народной Республики Бангладеш .9
1.1.1. Социально-экономическая характеристика Бангладеш 9
1.1.2. Энергоресурсы Бангладеш 11
1.1.3. Состояние электрификации Бангладеш 15
1.2. Современное состояние и основные тенденции развития систем электроснабжения промышленных предприятий Бангладеш 28
1.2.1. Особенности систем промышленного электроснабжения 28
1.2.2. Актуальные вопросы оптимизации параметров систем электроснабжения промышленных предприятий 29
1.2.3. Краткий обзор основных исследований вопросов оптимизации систем электроснабжения промышленных предприятий 31
1.2.4. Вопросы применения вычислительной техники при оптимизации параметров систем электроснабжения .33
1.3. Обоснование задач исследования 37
1.4. Выводы 40
Глава 2. Разработка методических принципов оптимизации систем электроснабжения промышленных предприятий Народной Республики Бангладеш 41
2.1. Выбор метода оптимизации и его анализ... 41
2.2. Основные положения критериального программирования для исследования технико-экономических моделей 45
2.3. Технико-экономический анализ элементов систем электроснабжения промышленных предприятий 52
2.4. Определение аппроксимирующих функций стоимостных показателей элементов систем электроснабжения промышленных предприятий..55
2.5. Построение технико-экономической модели системы электроснабжения промышленного предприятия 68
2.6. Выводы 76
Глава 3. Исследование технико-экономической модели систеы электроснабжения промышленного предприятия методом критериального программирования 77
3.1. Анализ основных факторов, влияющих на технико-экономические решения при выборе оптимальных параметров СЭС 77
3.2. Исходные данные для проведения исследований технико-экономической модели СЭС промышленного предприятия 81
3.3. Построение решения двойственной задачи критериального программирования 83
3.4. Исследование экономической устойчивости технико-экономической модели при отклонениях параметров от оптимальных значений 89
3.5. Определение экономически целесообразных параметров системы электроснабжения промышленного предприятия и их анализ 101
3.6. Выводы 106
Глава 4. Рационализация систем электроснабжения промышленных предприятий Народной Республики Бангладеш на основе многокритериальной модели 108
4.1. Методика многокритериальной модели оптимизации систем электроснабжения 108
4.2. Разработка оптимальных стратегий систем электроснабжения промышленных предприятий округа Куштиа Бангладеш 121
4.3. Выбор рациональных параметров схем электроснабжения промышленных предприятий по многокритериальной модели 128
4.4. Выводы 141
Заключение 143
Список литературы 145
Приложение., 154
- Состояние электрификации Бангладеш
- Основные положения критериального программирования для исследования технико-экономических моделей
- Построение решения двойственной задачи критериального программирования
- Разработка оптимальных стратегий систем электроснабжения промышленных предприятий округа Куштиа Бангладеш
Введение к работе
Актуальность работы: На протяжении последних тридцати лет (1972-2002 гг.) суммарная установленная мощность всех электростанций Народной Республики Бангладеш возросла почти в 8 раз и к 2003 г. достигла 4680 МВт. Однако этот показатель для Бангладеш, где высокая плотность населения, явно недостаточен по сравнению с потребностями страны. В последние годы потребление электроэнергии в народном хозяйстве увеличилось, особенно вследствие электрификации сельской местности и ускоренного роста промышленности. Строительство новых электростанций по сравнению с динамикой роста нагрузки значительно отстает, в результате создается дефицит электроэнергии. В настоящее время производимая электроэнергия обеспечивает всего лишь 16% потребности населения страны. На долю промышленности приходится более 50% всей потребляемой в стране электроэнергии.
Следует отметить, что увеличение производства электроэнергии не сопровождалось соответствующей модернизацией существующих систем электроснабжения Бангладеш. Кроме того, энергосистема страны испытывает серьезные управленческие трудности, которые ведут к высоким потерям электроэнергии, достигающим 40%, значительным простоям потребителей электроэнергии из-за многократных отключений, которые за последние 10 лет составляли 1500-2800 часов в год. В результате недоиспользуются производственные мощности предприятий, что приводит к нарушению нормальной работы системы, которое сопровождается отрицательными последствиями, большими материальными и финансовыми потерями.
Таким образом, основной причиной народнохозяйственного ущерба являются ограничения из-за длительного дефицита электроэнергии в энергосистеме или отдельных ее узлах вследствие отставания развития энергосистемы от роста электропотребления. Причинами появления нерациональных систем электроснабжения в промышленности являются их постоянный рост и реконструкции при локальном решении задач электроснабжения всякий раз, когда наступает необходимость реконструкции этих систем. Главной проблемой в энергосистеме Бангладеш является создание рациональных систем электроснабжения с учетом перспективы развития промышленных предприятий.
Для принятия решения о дальнейшем развитии электроэнергетической системы Бангладеш необходимо увеличивать производство электроэнергии, при этом иметь обоснованные расчеты и комплекс решении и рекомендации по выбору оптимального варианта системы электроснабжения для улучшения ее технико-экономических показателей. При решении оптимизационных задач систем промышленного электроснабжения необходимо применять современные методы технико-экономических расчетов, которые должны учитывать сопутствующие эффекты, как-то, надежность системы электроснабжения и обеспечение качества электроэнергии, т. к. они являются основополагающими свойствами этих систем. Главной задачей по повышению уровня надежности электроснабжения является максимальное уменьшение показателей низкой надежности, а именно, количества и времени перерывов отключений потребителей в году. Управление качеством электроэнергии, направленное на уменьшение ее потерь в системах электроснабжения, а также на повышение производительности механизмов и качества выпускаемой продукции, обеспечивает повышение эффективности народного хозяйства.
Наряду с разработкой новых и совершенствованием существующих элементов систем электроснабжения особое внимание следует уделять вопросам рационального построения схем электроснабжения, строгого экономического обоснования принимаемых технических решений. При этом основное внимание должно уделяться разработке научно-обоснованных методов оптимизации параметров систем электроснабжения, выявлению основных технико-экономических факторов и установлению их зависимостей на основе широкого применения математических моделей, обеспечивающих рациональное сочетание параметров систем электроснабжения промышленных предприятий Бангладеш, что является актуальной научной задачей, которая чрезвычайно важна для развития промышленности и экономики страны в целом.
Целью работы является установление аналитических зависимостей между электротехническими параметрами отдельных элементов систем электроснабжения от их стоимостных показателей и на этой основе разработка технико-экономической модели, позволяющей обосновать рациональные параметры систем электроснабжения промышленных предприятий Бангладеш.
Идея работы заключается в совершенствовании схем электроснабжения промышленных предприятий за счет использования многопараметрической модели, обеспечивающей рациональное сочетание параметров систем электроснабжения с соответствующей экономической эффективностью.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:
Аналитические выражения, определяющие зависимости между электротехническими параметрами отдельных элементов систем электроснабжения от их стоимостных показателей.
Математические модели, позволяющие определить область рациональных соотношений затрат по отдельным элементам систем электроснабжения при изменении воздействующих факторов и установить характер экономической устойчивости приведенных затрат в системе электроснабжения предприятия при отклонениях ее параметров от расчетных оптимальных значений.
3. Многокритериальная модель оптимизации для разработки рацион альных схем электроснабжения промышленных предприятий Бангладеш.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются представительным объемом теоретических и экспериментальных исследований, применением математического аппарата теории подобия и теории размерностей, а также хорошей сходимостью результатов математического моделирования с результатами экспериментальных исследований (погрешность не более 10%).
Научное значение работы состоит в установлении аналитических выражений, определяющих зависимости между электротехническими параметрами систем электроснабжения и их стоимостными показателями; в разработке математических моделей, позволяющих определить область рациональных соотношений затрат по отдельным элементам системы при изменении ее параметров, а также в установлении характера экономической устойчивости приведенных затрат от расчетных оптимальных значений.
Практическое значение работы состоит в обосновании нормативных материалов по рациональным параметрам систем электроснабжения, в разработке рациональных схем и рекомендаций по выбору оптимального варианта систем электроснабжения промышленных предприятий Бангладеш.
Реализация результатов работы. Методология и результаты исследований диссертации рекомендованы использовать в вузах Бангладеш при подготовке специалистов по электроснабжению и на курсах повышения квалификации работников топливно-энергетического хозяйства Бангладеш.
Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и были одобрены на научных семинарах кафедры "Электрификация горных предприятий" МГГУ и на научно-практических семинарах, проводимых в рамках "Недели горняка".
Публикации: По теме диссертации опубликованы три печатные работы.
Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, включает 50 рисунков, 19 таблиц, список литературы из 75 наименований и I приложение.
Состояние электрификации Бангладеш
Бытовые и сельскохозяйственные отходы могут дать около 30 млрд. м3 биогаза в год, который можно использовать для производства электроэнергии [34, 72, 75].
Благодаря географическому расположению Бангладеш имеет колоссальный запас ветроэнергетических ресурсов. На побережье Бенгальского залива (длина 725 км) и многочисленных островов, принадлежащих Бангладеш, стабильная скорость ветра составляет 5-8 м/с которая идеально подходит для выработки электроэнергии. Строительство ветровых энергоустановок является наиболее выгодным с экономической точки зрения. Запасы ветроэнергетических ресурсов Бангладеш имеют большие перспективы для развития производства электроэнергии [34, 71].
По географическому расположению территория Бангладеш находится в зоне, где солнечная радиация попадает практически без наклона в течении большого количества дней в году. За день солнечное сияние на земную по-верхности территории страны достигает до 7,5 кВт.ч/м , По экспертным оценкам, солнечная радиация имеет большую перспективу для выработки электроэнергии. Научные исследования показывают, что целенаправленное использование солнечной радиации для производства электроэнергии может обеспечить около 40% потребности электроэнергии Бангладеш [34].
Бангладеш не очень богата полезными ископаемыми, однако, если подходить к оценке запасов, даже только топливно-энергетических ресурсов, с точки зрения полезности для промышленности, то в Бангладеш имеется полная возможность для развития промышленности и различных сфер социально-экономической жизни населения страны.
Производство и потребление электроэнергии - важнейшие показатели уровня экономического роста и промышленного развития страны. После достижения независимости, развитие электроэнергии получило высокий приоритет. На протяжении последних тридцати лет (1972-2002 гг,) суммарная установленная мощность всех электростанций Народной Республики Бангладеш возросла почти в 8 раз и к 2003 г. достигла 4680 МВт. Однако этот показатель для Бангладеш, где высокая плотность населения, явно недостаточен по сравнению с потребностями страны, В последние годы потребление электроэнергии в народном хозяйстве увеличилось, особенно вследствие электрификации сельской местности и ускоренного роста промышленности. Строительство новых электростанций по сравнению с динамикой роста нагрузки значительно отстает, в результате создается дефицит электроэнергии. В настоящее время производимая электроэнергия обеспечивает всего лишь 16% потребности населения страны [34, 75]. На долю промышленности приходится более 50% всей потребляемой в стране электроэнергии.
Основная часть производимой электроэнергии в Бангладеш вырабатывается в восточной части страны на тепловых электростанциях (ТЭС), работающих на природном газе, а также на гидроэлектростанции (ГЭС) на реке Карнофули, вырабатывающей 4,1% электроэнергии. В западной части Бангладеш действуют дизельные электростанции (ДЭС), работающие на жидком топливе, которые полностью зависят от импорта. Поэтому в этой части страны недостаточно генерирующих мощностей, что препятствует экономическому развитию этих районов.
В стране существовало две энергетические системы, т.к. территория разделена рекой Джомуной. С целью рационального распределения электо-энергии восточная и западная части страны были объединены между собой линией электропередачи напряжением 230 кВ. Благодаря этому была образована единая энергосистема страны, что позволяет компенсировать дисбаланс распределения энергии между западными и восточными системами электроснабжения. На рис. 1.3 показаны основные существующие электростанций, производящие электроэнергию на основе различных видов топлива и основные распределительные линии электропередачи (ЛЭП).
Суммарная установленная мощность всех электростанций составляет 4680 МВт, из них: гидроэлектростанции - 230 МВт (4,91%), паровые турбины-2228 МВт (47,61%), газовые турбины — 764 МВт (16,32%), комбинированные станции— 180 МВт (3,85%), дизельные —18 МВт (0,39%), независимые энергопроизводители (1РР)-1260 МВт (26,92%). Однако в связи со старением оборудования и неблагоприятными природно-климатическими условиями реально выработанная электроэнергия оказалась существенно меньше. Генерирующая мощность в 2002 году составила 4368 МВт.
С 1975 г. генерирующие мощности на электростанциях возрастают. При этом рост потребления электроэнергии остается неизменным и во много раз превышает рост генерирующих мощностей. Потребление электроэнергии за последние годы заметно выросло и к 2003 г. количество потребителей составило 1,65 млн. На рис. 1.4 показана динамика роста установленных мощностей электростанций с 1977 по 2002 г., а на рис. 1.5 показана характеристика потребления электроэнергии.
Распределение электроэнергии осуществляется линиями электропередачи 230, 132 и 66 кВ, общая длина их составляет 3206 км, а также распределительными линиями напряжением 33 и И кВ длиной 42 тыс. км. В таблице (табл.) 1.1 приведены данные существующих ЛЭП в Бангладеш с различными видами опор.
В 2002 году количество подстанций составило 159 единиц с общей мощностью 7202 МБ А, из которых: на напряжение 230 кВ-36 ед., 132 кВ-116 ед., ббкВ - 7 ед. В стране функционируют подстанции различных типов напряжением 230/132, 132/33, 66/33, 66/11, 11/0,4 кВ и мощностью 150; 125; 75; 40; 16; 15; 10; 5; 1,5 МВА и т.д. (таблица 1.2).
В стране установлены две дизельные электростанции, изолированные от централизованной системы электроснабжения. Распределение электроэнергии от них осуществляется по ЛЭП напряжением 11; 11,5; и 15,5 кВ.
Основные положения критериального программирования для исследования технико-экономических моделей
Минимизируемая функция в задаче оптимизации СЭС является сложной линейной функцией большого числа неизвестных, часть которых является дискретными (число подстанций, напряжение и сечение линии электропередачи и др.).
Найти оптимальное решение при построении СЭС - это значит найти большое количество оптимальных параметров, характеризующих эту систему. При этом должно быть учтено все многообразие факторов, влияющих на оптимизируемые параметры, должны быть учтены свойства и взаимосвязи между параметрами, должна быть предусмотрена динамика развития предприятия.
В настоящее время эта задача при точной ее формулировке практически неразрешима даже при применении современных ЭВМ. Поэтому приходится принимать ряд упрощающих допущений, позволяющих создавать математические модели, решающие задачу с достаточным приближением.
Для решения математических моделей могут быть применены различные методы математического программирования для установления оптимизационных задач различного класса путем разработки алгоритмов, выяснения условий сходимости и единственности решения. Достаточно широкое распространение при решении оптимизационных задач электроснабжения получили методы линейного программирования [60]. Они используются при линейной зависимости минимизируемой функции от исходных неизвестных и линейном характере всех равенств и неравенств ограничений, составленных для неизвестных. Это значительно сужает область применения методов линейного программирования.
Одним из методов нелинейного программирования является градиентный метод. Он применим при любом виде минимизируемой функции и уравнений ограничения, если минимизируемая функция дифференцируема, а также, если зависимые переменные дифференцируемы по неизвестным переменным.
Метод границ и ветвей позволяет решать нелинейные многоэкстре-мальные задачи, определять глобальный экстремум (например, минимум). Основное назначение метода - решение комбинаторных экстремальных задач.
Динамическое программирование является также одним из методов нелинейного программирования. Этот метод предназначен для решения задачи минимизации или максимизации нелинейной функции многих неизвестных. Сущность динамического программирования сводится к рассмотрению многошагового процесса, в котором на каждом шаге оптимизируется функция только одного переменного.
Широкую популярность в технико-экономических расчетах электроснабжения приобретает метод теории планирования эксперимента [14, 44]. С помощью данного метода при минимальном количестве опытов (расчетов) удается получить наибольшую информацию об интересующем нас объекте (параметре СЭС), При этом информация подается в компактном виде, она достоверна и удобна для дальнейшего использования.
В [14] представлены математические модели оптимальных значений сечений жил кабеля и уровня напряжения для внутризаводского электро-снабжения. По приведенным моделям можно без особых затрат времени определить рациональные параметры для интересующей нас сети.
Неудобством применения метода планирования эксперимента в технико-экономических расчетах, которое нетрудно преодолеть, является то, что для отыскания оптимального значения параметра (функции отклика) в каждом плановом опыте необходима расчетная модель. В этой модели в качестве функции должен быть критерий оптимальности параметра СЭС, например, приведенные затраты, а в качестве аргумента - искомый параметр.
Необходимо отметить, что перечисленные методы оптимизации требуют большого объема информации, которая должна быть задана с достаточной степенью точности. Обычно при проектировании некоторая часть информации носит предположительный характер. Особенно это относится к стоимостным показателям вновь проектируемого электрооборудования, которые известны лишь ориентировочно. В этих случаях применение указанных выше методов затруднительно.
В связи с этим в настоящее время находит все большее применение метод критериального программирования для решения оптимизационных задач электроэнергетики.
Основным преимуществом данного метода является возможность исследования целевой функции в окрестности точки минимума, определения влияния различных факторов, ограничений изменения оптимальных параметров и затрат без проведения многократных повторных расчетов.
Выбор оптимального варианта тесно связан с технико-экономическим анализом в котором переплетены две основные стороны: качественная и количественная. В настоящее время при решении технико-экономических задач в основном используется качественная оценка оптимальности варианта: чем меньше величина затрат, тем оптимальной считается вариант, причем не рассматривается влияние того или HHOFO оптимизируемого параметра на величину затрат. Эту оценку при применении данного метода можно произвести и количественно, выразив значения параметров и затрат в долях от экономического значения. Преимущество количественной оценки заключается в том, что об оптимальности можно судить по изменению не только затрат, но и каждого параметра рассматриваемой задачи. Если математическая модель исследуемого объекта (целевая функция) удовлетворяет условиям каноничности, то данный метод называется критериальным анализом. В этом случае данный метод позволяет обобщить и распространить результаты расчета одной модели на целое множество Других подобных моделей и производить технико-экономический анализ, не зная численного значения коэффициентов целевой функции. Никакие перечисленные ранее методы такой возможности не предоставляют.
Построение решения двойственной задачи критериального программирования
Передача и распределение электрической энергии требуют принятия большого многообразия технических и экономических решений, как выбор способа канализации электрической энергии и конструктивных исполнении основных элементов СЭС, рациональное размещение подстанций с определением оптимальной загрузки трансформаторов, выбор оптимальных уровней напряжений на всех ступенях распределения электроэнергии с учетом перспективы развития предприятия и т.п.
Так, при проектировании линий электропередачи в системах электроснабжения необходимо принять такой вариант, который бы обеспечил передачу электроэнергии с минимальными приведенными затратами. Одновременно, линии электропередачи должны быть выбраны такими чтобы выполнялись и определенные технические условия эксплуатации. В частности, должны обеспечиваться требуемая надежность электроснабжения, хорошее качество электроэнергии, безопасность и удобство в эксплуатации.
Чтобы обеспечить выполнение указанных требований, необходимо провести расчеты на допустимый нагрев проводов, определение потерь напряжения в линиях, расчет прочности опор и проводов воздушных линий. Необходимость учета этих факторов накладывает дополнительные условия на выбор напряжения СЭС, на выбор сечения и числа ЛЭП. Вместе с тем, эти расчеты не устраняют необходимости выбора указанных параметров, прежде всего по экономическим соображениям. Таким образом, сечения проводов и жил кабелей в системах электроснабжения должны выбираться, исходя из ряда факторов. Эти факторы делятся на технические и экономические,
К техническим факторам, влияющим на выбор сечений проводов и жил кабелей, следует отнести: - полная расчетная электрическая мощность, передаваемая по линии, которая обуславливает нагрев проводника; - протяженность линии электропередачи, которая вместе с величиной полного расчетного тока обуславливает потери напряжения; - нагрев от кратковременного выделения тепла токами короткого замыкания; - коронирование - явление, зависящее от величины номинального напряжения, сечения проводов и состояния окружающей среды. При выборе проводов и жил кабелей по условиям экономической целесообразности необходимо в качестве расчетного принимать нормальный режим работы ЛЭП. Так, например, экономически целесообразные параметры двухцепной линии должны определяться, исходя из того, что по каждой ее цепи передается половина всей мощности.
Экономичность СЭС в основном зависит от ее первоначальной стоимости и от расходов, связанных с ее эксплуатацией. Величина эксплуатационных расходов в значительной мере определяется стоимостью электроэнергии, теряемой на нагрев элементов СЭС. Так, увеличение напряжения ЛЭП в квадратичной зависимости уменьшает потери энергии в ней. Одновременно с ростом напряжения ЛЭП увеличивается капитальные затраты на ее сооружение. С увеличением сечения проводников линии снижаются потери электроэнергии, а, следовательно, снижаются и эксплуатационные расходы. Одновременно с увеличением сечения возрастает стоимость, линии. Эти обстоя-тельства наглядно иллюстрируются на рис.3.1 и рис.3.2, на которых привед-ны кривые изменения капитальных затрат (К), эксплуатационных расходов и расчетных годовых затрат (3) в зависимости от напряжения (С/) и сечения линии электропередачи (s). Характер кривых указывает на необходимость нахождения в каждом отдельном случае исполнения линий, характеризующихся величиной передаваемой мощности и расстоянием, оптимальных величин напряжения и сечения проводников линий.
Очевидно, что такие параметры ЛЭП, как уровень напряжения и сечение проводников, исходя из технико-экономических соображений, находятся в тесной взаимосвязи. Поэтому на выбор величины уровня напряжения ЛЭП существенное влияние оказывают такие технические факторы, как полная передаваемая мощность и протяженность линии [19, 22, 24, 50]. Кроме того, на уровень напряжения распределительной внутризаводской сети существенное влияние может оказать такой фактор [21, 23, 50] , как /?- отношение нагрузки потребителей 6(10) кВ ко всей нагрузке предприятия.
Недостатки данного варианта: снижение надежности при неселективном действии защиты от замыканий на землю; возможность многоместных повреждений в электрически связанной разветвленной сети; повышение опасности при определенных токах замыкания на землю и необходимость их компенсации. Сюда следует добавить также трудности отыскания места повреждения, что усугубляется при внедрении более чувствительной защиты.
При увеличения числа подстанций их разукрупнение и питание потребителей от индивидуальных ТП устраняют недостатки, присущие предыдущему варианту электроснабжения.
Однако принять то или иное количество подстанций в СЭС можно только при строгом технико-экономическом обосновании. От решения этого вопроса зависит правильный выбор СЭС предприятий. Следовательно, количество подстанций определяется таким фактором, как общее число единиц мощного технологического оборудования, что определяет в основном электрическую нагрузку предприятий, необходимую для покрытия технологических нужд.
Разработка оптимальных стратегий систем электроснабжения промышленных предприятий округа Куштиа Бангладеш
Электроснабжение промышленного предприятия является большой сложной системой, обладает характерными свойствами: иерархичность построения и управления; управляемость; динамика развития; множество целей функционирования; неопределенность исходной информации.
Свойства иерархичности больших систем проявляются в построении и управлении СЭС. Система должна быть экономичной, обеспечивать полное и надежное снабжение потребителей электроэнергией и не должна вредно влиять на окружающую среду. К этим важнейшим глобальным целям добавляется еще множество других - большей частью локальных целей. Каждая система имеет более или менее сильные прямые и обратные связи с другими системами: вертикальные и горизонтальные уровни [1],
В состав системы электроснабжения промышленных предприятий Бангладеш входят питающие линии 230, 132, 66 кВ; распределительные линии напряжением 33, 11 кВ; районные трансформаторные подстанции 132/66, 132/33, 132/66/33, 66/11 33/11, кВ; потребительские трансформаторные Подстанции 33/0,4 кВ, 11/0,4 кВ, а также линии низкого напряжения 0,38 кВ. Перечисленные элементы схемы электроснабжения находятся на различных иерархических уровнях и связаны между собой технологическим процессом передачи, распределения, преобразования и потребления электроэнергии, а также информационными потоками, которые лежат в основе управления и развития системы.
Для обеспечения сбора, обработки и анализа информации разработаны информационные системы, которые повышают уровень и качество управления функционированием систем электроснабжения.
Главная цель функционирования СЭС - обеспечить потребителей электроэнергией высокого качества, высокой надежности с разумно минимальными капиталовложениями. При этом система должна быть электробезопасной. Таким образом, она имеет множество целей функционирования, главными из которых являются высокие уровни качества электроэнергии, надежности и безопасности электроснабжения и технико-экономических показателей.
Выбор целей функционирования является неопределенностью первого рода и в соответствии с большинством литературы по сложным системам [6, 7, 8, 9, 10, 28, 29,30] определяется лицом, принимающим решения (ЛПР).
В настоящее время достигнуты несомненные успехи в анализе сложных систем для решения проблемы многоцелевой оптимизации. Среди всех целей выделяют одну главную доминирующую — например, экономичность, которая удовлетворяет обязательным требованиям надсистемы. При анализе метода многокритериальной оптимизации [28, 30] установлено, что цели функционирования определяются, с одной стороны, полезностью показателей системы, а другой стороны, оценкой эффективности системы с позиций надсистемы (надежность электроснабжения, качество электроэнергии, приведенные затраты на систему).
Неопределенностью второго рода является неопределенность части исходной информации. В системах электроснабжения — это, в первую очередь, электрическая нагрузка.
Динамика развития электрической системы заключается в том, что система не остается постоянной во времени. Появляются новые потребители, изменяется электрическая нагрузка, меняются надежность элементов схемы, климатические условия и т.д. Во всех этих ситуациях система адаптируется к внешним воздействиям, обладает инерцией и гибкостью к изменившимся условиям среды, в которой она функционирует.
В данной главе рассматривается задача выбора варианта развития СЭС промышленных предприятий Бангладеш с позиций системных исследований, то есть на основе многокритериальной модели с учетом неопределенности исходной информации, с использованием разработанных методов многокритериальной оптимизации.
Традиционно, до последнего времени все оптимизационные задачи выбора инженерных решений решались по единственному критерию - минимуму приведенных затрат. При такой оценке исключались из рассмотрения другие показатели, например, надежность электроснабжения и качество электрической энергии, полагая, что они находятся в нормированных пределах, а рассматриваемые варианты сопоставимы по этим показателям. На самом деле надежность электроснабжения и качество электроэнергии, даже если они соответствуют нормам, неодинаковы для рассматриваемых вариантов. Учет фактических показателей функционирования и развития системы приводит к усложнению модели и в результате - к повышению экономической эффективности выбираемого решения.
В пользу реализации таких .методов при оптимизации параметров СЭС говорит факт появления вычислительной техники (персональных компьютеров) и наличие программного обеспечения для решения сложных оптимизационных задач для СЭС.
Современные методы технико-экономических расчетов предлагают кроме приведенных затрат учитывать сопутствующие эффекты (надежность, расход металла, удобство эксплуатации, электробезопасность и др.). Фактически это переход к многокритериальной оптимизации.
Суть ее заключается в следующем. Сначала выбирают частные критерии оценки степени достижения целей функционирования. Затем уточняют границы интервала неопределенности величины от минимума до максимума. Прикладывают усилия для снятия неопределенности внутри интервала. Для этого собирают дополнительную информацию статистического или экспертного характера и на ее основе получают распределение вероятностей или функцию принадлежности неопределенной величины.
Следующий этап - разработка стратегий (вариантов), а затем проведение имитационного моделирования и получение технико-экономических параметров и режимных показателей. Фактически это значения частных критериев для рассматриваемых стратегий при различных значениях неопределенного фактора. Имитационное моделирование целесообразно проводить с помощью ПЭВМ.
В дальнейшем производят свертку значений частных критериев в единый оценочный функционал мультипликативным или аддитивным способом и по матрице оценочного функционала выбирают лучшее решение на основе Байесовского подхода или на основе аппарата теории нечетных множеств.
При выборе варианта развития СЭС промышленных районов Бангладеш по изложенной методике следует напомнить, что набор критериев должен быть полным, действенным, разложимым, не иметь дублирующих оценок и минимальным.
