Содержание к диссертации
Введение
1. Потребитель, энергоснабжающая организация; государство - участники процесса компенсации реактивной мощности 12
1.1. Общие сведения о компенсации реактивной мощности (КРМ) в электроэнергетической системе, роль потребителя в этом процессе 12
1.2. Критерии оценки эффективности КРМ в электроэнергетической системе 16
1.3. Критерий минимума затрат на передачу реактивной мощности (РМ) 19
1.4. Роль государства и энергоснабжающей организации (ЭСО) в реализации критерия минимума затрат на передачу РМ 26
1.5. Стимулирующий тариф как средство привлечения потребителей электроэнергии к участию в процессе КРМ 30
1.6. Система государственного управления процессом КРМ потребите лями электроэнергии 32
1.7. Организационная структура управления процессом КРМ 34
1.8. Анализ основных нормативно-правовых документов, реализующих управляющее воздействие на потребителей в части КРМ 38
Выводы 42
2. Критерии оценки принимаемого потребителем решения относительно установки компенсирующих устройств 45
2.1. Установка компенсирующих устройств (КУ) как один из инвестиционных проектов потребителя электроэнергии 45
2.2. Показатели инвестиционного проектакак критерии'оценки принимаемого решения. 49
2.3. Основные показатели; оценки инвестиционного проекта установки КУ 54
2.4. Критериальные значения показателей эффективности инвестиционного проекта установки КУ. 58
2.5. Синтез критериальных функций; используемых в;процессе принятия решения об установке КУ 60
2:5.1. Критериальная функциясрокаокупаемостшКУ 60
2.5:2. Критериальная функциявдохода от установки КУ 61
2.5.:3 Критериальная функция ^коэффициента экономической; обоснован ности доходов ЭСО:.. 62
2.6; Анализ известных управляющих;факторов5 воздействующих:на при нимаемые потребителями решения об установке КУ 65
2.7. Новые (дополнительные) управляющие факторы. 66
2.7.1. Стимулирующая поправка к тарифу на1 РМ1... 66
2.7.2. Корректирующая поправка к абонентскому тарифу на передачу электроэнергии 715
Выводы 78
3; Разработка математической модели системы управления значениями критериальных функций 80
3.1 Управляющие:факторьъ и параметры состояния математической модели ..80
3:2. Дополнительные параметры состояния-математической модели ... 82
3.3. Математическая модель системы управления значениями критериальных: функций 89
3:4. Структурная-схема системы управления значениями критериальных функций 92
3.5. Эффект воздействия новых управляющих факторов на принимаемые решения об установке КУ 95
3.6. Выбор и обоснование математического аппарата для исследования математической модели 97
3.7. Обоснование переменных и постоянных параметров модели 102
3.7.1. Обоснование числовых значений постоянных параметров 106
3.7.2. Обоснование интервалов варьирования переменных параметров 108
Выводы
4. Исследование математической моделисистемы управления значениями критериальных функций 112
4.1. Представление математической модели в виде системы полиномиальных уравнений (регрессий) 112
4.1.1. Оценка статистической значимости коэффициентов регрессий.. 116
4.1.2, Проверка адекватности регрессионных выражений 119
4.2. Анализ коэффициентов в регрессионных выражениях 120
4.3. Оценка управляющего воздействия новых факторов на принимаемые потребителями решения об установке КУ 123
4.4. Выбор значений стимулирующей поправки для группы потребителей ЭСО 127
4.5. Результаты исследования математической модели при отсутствии новых управляющих факторов 135
4.6. Пример расчета значений критериальных функций и новых управляющих факторов для потребителя электроэнергии 139
Выводы 143
5. Практическая реализация новых управляющих факторов 145
5.1. Гибкий тариф как средство реализации новых управляющих факторов в системе управления значениями критериальных функций 145
5.2. Инженерная методика расчета новых управляющих факторов 148
5.3. Особенности использования новых управляющих факторов в ЭСО для групп потребителей 152
5.4. Оценка экономического эффекта предложенных решений 157
Выводы 158
Заключение 160
Библиографический список 162
- Общие сведения о компенсации реактивной мощности (КРМ) в электроэнергетической системе, роль потребителя в этом процессе
- Установка компенсирующих устройств (КУ) как один из инвестиционных проектов потребителя электроэнергии
- Дополнительные параметры состояния-математической модели
- Представление математической модели в виде системы полиномиальных уравнений (регрессий)
Введение к работе
Актуальность темы.
Основным показателем эффективности компенсации реактивной мощности (КРМ) является величина интегральных дисконтированных затрат, связанных с передачей реактивной мощности (РМ) по электрическим сетям всех классов напряжений — от генераторов электрических станций до мест установки компенсирующих устройств (КУ). С точки зрения минимизации этих затрат КУ должны устанавливаться как можно ближе к электроприемникам, т.е. в системах электроснабжения потребителей электроэнергии. В таком случае, потери электроэнергии снижаются как в сетях потребителей, так и в сетях энергоснабжающих организаций (ЭСО).
Величина снижения потерь зависит от многих факторов. Такие из них, как уровень технического совершенства КУ, их технико-экономические характеристики и технологии применения в системах электроснабжения потребителей достаточно хорошо изучены. Большой вклад в решение различных аспектов проблемы повышения эффективности КРМ, внесли такие ученые, как: Веников В. А., Владимиров Ю. В., Гольдштейн В. Г., Железко Ю. С, Зорин В. В., Идельчик В. И., Карпов Ф. Ф., Каялов Г. М., Кирилина О. И., Ковалев И. Н., Копытов Ю. В., Кудрин Б. И., Кузнецов А. В., Лоскутов А. Б., Маркушевич Н. С, Мельников Н. А., Пекелис В. Г., Татевосян Г. М. и многие другие.
Объем проведенных научно-исследовательских работ, в нашей стране и за рубежом, позволил разработать множество различных модификаций КУ (см. прил. 1), а также современные технологии их использования в системах электроснабжения, которые могут обеспечить достаточно высокий уровень эффективности КРМ [25, 27, 31, 32, 55, 89, 91, 95, 101-104]. Однако реализация имеющихся технических и технологических решений сдерживается тем, что потребители, как субъекты рыночных отношений, не заинтересованы приобретать, устанавливать и эксплуатировать в своих системах электроснабжения КУ для того, чтобы снижать издержки на передачу электроэнергии в сетях ЭСО.
В результате творческий и производственный потенциал, работы научных и трудовых коллективов, направленные на совершенствование КУ и технологий их применения, не востребуются.В целом эффективность КРМ в системах электроснабжения, потребителей остается на низком уровне. Проблема ее повышения есть и будет одной из самых значимых и актуальных до тех пор, пока не будет создан и внедрен механизм управления принимаемыми потребителями решениями, обеспечивающий их заинтересованность в снижении издержек на передачу электроэнергии в сетях ЭСО. Критериям, которыми руководствуются потребители в процессе принятия решений относительно установки КУ, а также способам воздействия на значения их критериальных функций до настоящего времени не уделялось должного внимания.
Попытка в 1991 году внедрить механизм скидок и, надбавок к тарифам для того,.чтобы заинтересовать промышленных и коммунальных потребителей со среднемесячным потреблением электроэнергии свыше 30 тыс. кВтч в установке КУ, потерпела неудачу. Внедренный механизм, вызвал большое сопротивление со стороны потребителей, и, при поддержке Антимонопольной службы и Минюста РФ, был отменен как нарушающий принципы государственного регулирования тарифов в условиях естественно-монопольного положения ЭСО [24, 43, 63, 68, 85, 92].
В( настоящее время находится на стадии согласования новый механизм воздействия на промышленных и коммунальных потребителей электроэнергии мощностью свыше 150 кВт посредством установления! повышающих (понижающих) коэффициентов к тарифам на услуги по передаче электроэнергии. По, нашему мнению, этот механизм, так, же как и предыдущий, не учитывает всех особенностей оценки решений, принимаемых потребителями относительно установки КУ,-которая производится на основании определенной совокупности критериев и также вызовет активное неприятие со стороны потребителей. Целью работы является обоснование совокупности критериев оценки принимаемых решений, которыми руководствуются промышленные и коммунальные потребители электроэнергии относительно установки КУ, и разработка управляющих факторов, стимулирующих потребителей к участию в КРМ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. Анализ организационной структуры управления электрохозяйством потребителя, критериев оценки решений, принимаемых потребителями электроэнергии относительно установки КУ, и управляющих факторов, воздействующих на значения их критериальных функций.
2. Разработка структурной схемы и математической модели системы управления значениями критериальных функций для исследования их зависимости от управляющих факторов.
3. Разработка практических рекомендаций по использованию управляющих (воздействующих) факторов на критериальные функции, включая предложения проектов изменений в-нормативно-правовые документы, определяющие порядок оплаты,потребителями услуг по передаче электроэнергии.
Основные положения,, выносимые автором на защиту:
1. Совокупность трех критериев, необходимых и достаточных для оценки решений, принимаемых потребителями относительно установки КУ необходимой мощности, в эксплуатируемых системах электроснабжения — минимум срока окупаемости КУ, максимум дохода от снижения оплаты за электроэнергию, минимум необоснованных доходов ЭСО от оказания услуг по передаче электроэнергии.
2. Совокупность новых управляющих факторов — стимулирующей и зависимой от нее корректирующей поправок к стимулирующей и базовой ставкам абонентскоготарифа соответственно, обеспечивающие эффективное воздействие на значения критериальных функций срока.окупаемости КУ, дохода от снижения оплаты за электроэнергию, коэффициента экономической обоснованности доходов ЭОО и, следовательно, на решения, принимаемые потребителями относительно установки КУ.
3. Математическая модель системы управления значениями критериальных функций и результаты факторного анализа, подтверждающие эффективность воздействия, предложенных управляющих факторов на принятие потребителями решений относительно установки КУ.
4. Практические рекомендации по использованию новых управляющих факторов, включающие в себя предложения проектов изменений в действующие нормативно-правовые документы, определяющие порядок оплаты потребителями услуг по передаче электроэнергии.
Научная новизна выполненных автором работ состоит в следующем:
1. Выявлена и обоснована совокупность критериев оценки принимаемых решений, которыми руководствуются потребители электроэнергии относительно. установки КУ в эксплуатируемых системах электроснабжения, включающая в себя критерий минимума срока окупаемости КУ, максимума дохода от снижения оплаты за электроэнергию, минимума необоснованных доходов ЭСО от оказания услуг по передаче электроэнергии.
2. Обоснована необходимость применения новых управляющих факторов - стимулирующей и корректирующей поправок к абонентскому тарифу на передачу электроэнергии, обеспечивающих эффективное управление значениями критериальных функций и повышающих вероятность принятия потребителями решений относительно установки КУ.
3. Разработана математическая модель, посредством которой исследованы детерминированные связи между значениями критериальных функций и, воздействующими на них, управляющими факторами, включая новые: поправки к базовой и стимулирующей ставкам абонентского тарифа.
Практическая ценность работы:
1. Разработана программная модель расчета значений, критериальных функций, которая может быть использована потребителями электроэнергии для принятия квалифицированных решений относительно установки КУ, а также ЭСО в процессе выбора значений управляющих факторов (стимулирующей и корректирующей поправок) для групп потребителей, подключенных к сетям различных уровней напряжения.
2. Разработаны инженерные методики расчета значений новых управляющих факторов — стимулирующей и корректирующей поправок к абонентскому тарифу.
3. Предложены практические рекомендации по использованию новых управляющих факторов с учетом внесения изменений в действующие нормативно-правовые документы, определяющие порядок оплаты потребителями услуг по передаче электроэнергии.
Достоверность полученных результатов обеспечивается1 корректным применением основных положений системного подхода и анализа, основ теории управления, методов многофакторного планирования эксперимента, статистического анализа значимости коэффициентов регрессионных уравнений.
Апробация результатов работы. Основные результаты, полученные в ходе диссертационных исследований, были представлены и обсуждались, на следующих конференциях:
• Всероссийская научно-техническая-конференция «Энергетика: экология, надёжность, безопасность» (Томск, 2007).
• Всероссийское совещание «Энергоэффективность и использование возобновляемых источников энергии - основные резервы энергетической безопасности регионов России» (Томск, 2007).
• Всероссийская конференция «Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения» (Нижний Новгород, 2007).
Кроме того, результаты диссертационной работы обсуждались на 42-ой и 43 научно-технических конференциях «Вузовская наука в современных условиях» (УлГТУ, Ульяновск, 2008, 2009 гг.). Реализация результатов работы.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс и используются в лекционных курсах, в курсовом и дипломном проектировании кафедры «Электроснабжение» ГОУ ВПО УлГТУ, г. Ульяновск.
Практические рекомендации, полученные в рамках диссертационных исследований, реализованы в процессе принятия решений об установке КУ и при изменении договорных отношений с ЭСО на промышленном предприятии ООО «Тереньгульский завод керамических изделий», г. Ульяновск.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе одна в издании из перечня, утвержденного ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 104 наименований. Объем диссертации составляет 161 страницу основного текста, включая 27 рисунков, 14 таблиц.
Общие сведения о компенсации реактивной мощности (КРМ) в электроэнергетической системе, роль потребителя в этом процессе
К сожалению, результативность энергосберегающих программ в нашей стране остается довольно низкой. Более одной трети потребляемых ТЭР расходуется нерационально [57, 59]. Если несколько лет назад энергоемкость валового внутреннего продукта вдвое превышала среднего показателя стран Западной Европы, то сейчас она почти в 8 раз выше чем в странах Европейского Союза и в 11 раз выше чем в Японии [36]. В некоторых производствах удельный расход ТЭР составляет более 50 % всех затрат, что свидетельствует о существовании скрытых потенциальных возможностей для решения проблемы энергосбережения; в частности огромные энергетические резервы в сфере совершенствования промышленных технологий [57]. Исследования, проведенные разными авторами, показывают, что за счет снижения энергоемкости отечественного производства возможно уменьшить ежегодный рост потребности России в топливе доі 60-70 %. [4, 57, 59, 75].
Известно; что успешное решение проблемы энергосбережения возможно только при ее комплексном рассмотрении, включая анализ всех звеньев единого технологического процесса производства, транспортировки и потребления ТЭР. Сам термин «энергосбережение» является достаточно фронтальным и, относящимся ко всему спектру мероприятий по экономии любого вида ресурсов. В нем можно выделить вполне конкретную и, вместе с тем, доминирующую составляющую «электросбережение», включающую комплекс мероприятий по сокращению ее непроизводительного расхода - потерь электроэнергии [35].
Потери электроэнергии возникают на всех этапах технологического цикла - начиная от производства на электрических станциях и заканчивая преобразованием в. другие виды энергии в-электроустановках потребителей. Анализ показывает, что значительные потери электроэнергии (более 50 %) возникают в процессе ее передачи по электрическим сетям [42, 73; 74] . Как отмечено в [16] электроэнергия является единственным видом продукции, для перемещения которого используется не другие материальные ресурсы, а часть самой передаваемой электроэнергии. Специалистам известно, что с технической точки зрения снизить потери электроэнергии до нулевого значения, невозможно, в силу действия объективных физических законов и явлений. Однако их возможно снизить до такого уровня; при котором экономический эффект будет наивысшим. Этот уровень можно считать экономически обоснованным и оправданным, поскольку дальнейшее снижение потерь нецелесообразно в связи с уменьшением экономического эффекта [16].
Вінастоящее время существует множество технических и организацион-Hbixt решений;, позволяющих в разнот степени: уменьшить потери; электроэнергии при ее передаче поэлектрическим сетям:[4, 16, 29, 77]..Некоторые из них могут использоваться; субъектами электроэнергетики (генерирующими компаниями и ЭС0) бёзшривлеченияшотребйтелей: электроэнергии. Это такие методы,, как: модернизация существующей; электрической сети, оптими-зация режимовїее работы, применение современного высокотехнологического оборудования? и др; Другие методы снижения; потерь. требуют активного участия потребителей;электроэнергии. В"частности;.это методы, направленные на уменьшение: потерь электроэнергии.от. передачи РМ [8; 25, 27].
РМ; являясь І необходимым условием для: создания и поддержания электромагнитных полей; в электроприемниках;, как: физическое явление достаточно хорошо изучена [14 15;. 32, 33;. 55; 56; 79\. Для:производства РМЇ на электростанциях.практически не требуется затрачивать ТЭР, что обусловливает еенизкую стоимость, в отличие от активной мощности. Однако передача этош«практически бесплатной» РМ сопровождаетсязначительными потерями, активной; мощности в электрических сетях ЗЄО [21]. В1 итоге, стоимость РМ;с учетом;ее доставки конечным потребителям существенно возрастает. Поэтому, если активную мощность экономически; выгодно производить централизованно; с. помощью мощных синхронных генераторов; то РМ целесообразно производить рассредоточено, с помощью децентрализованных источников - КУ, устанавливаемых в электрической системе [19; .21-]..Прини 15 мая во внимание, что передача РМ вызывает кроме повышения потерь массу других, более серьезных последствий, вплоть до возникновения аварийных ситуаций в электроэнергетической системе, передача больших объемов РМ не только нерациональна, но и опасна.
При установке КУ внешняя по отношению к ним электрическая сеть разгружается от РМ, что уменьшает в ней потери активной мощности. Минимум потерь достигается при установке КУ в местах потребления РМ, т.е. в системах электроснабжения потребителей. С этой точки зрения, становится очевидным, что от активности каждого потребителя в отношении установки КУ зависит величина потерь электроэнергии не только в его собственной системе электроснабжения, но и во всей внешней сети — от генераторов электростанций и до границы балансовой принадлежности с ЭСО.
Однако низкий уровень оснащенности КУ, достигший в среднем 0,25 квар/кВт, в сочетании с их неэффективным использованием в сетях потребителей привел к тому, что в настоящее время на каждый кВт потребляемой активной мощности дополнительно-потребляется один квар РМ, что существенно выше, чем в годы существования Советского Союза [69, 71]. Согласно расчетам, проведенным в [41], повышение средневзвешенного коэффициента мощности в целом по России на 0,01 позволит ежегодно экономить 1 млрд. кВтч, что эквивалентно экономическому эффекту в680 млн. рублей. Кроме того, повышение коэффициента мощности на указанную величину позволит высвободить около 150 тыс. кВт мощности генераторов электрических станций: Из анализа приведенных цифр нетрудно представить, насколько важным является проведение КРМ потребителями электроэнергии, особенно в условиях надвигающегося дефицита электроэнергии.
Чрезмерная загрузка электрических сетей РМ значительно обострила все негативные последствия для электроэнергетической системы, связанные с ее передачей. Здесь речь может идти не только об экономичности работы электроэнергетической системы, но и о ее устойчивости и живучести.
Установка компенсирующих устройств (КУ) как один из инвестиционных проектов потребителя электроэнергии
Анализ литературных источников [53, 70; 97] показывает, что по различным признакам эти управляющие факторы могут быть классифицированы на административные: (силовые) и экономические (либеральные). Необходимо заметить, что приведенная классификация носит весьма условный характер, поскольку управляющие факторы взаимосвязаны, обладают об-. щими чертами и в связи с этим не могут быть четко обособлены друг от друга [70].
Административные управляющие факторы находят свое отражение в различных законах (например [12, 67]), постановлениях,, приказах, руководящих указаниях и жестко регламентируют деятельность хозяйствующих субъектов; ограничивая; возможности принятия; ими самостоятельных решений [53, 70];. Их применение наиболее характерно для командно-административной системы хозяйствования; Однако/ в определенном соотношении, их целесообразношспользовать и;в условиях рыночной экономики. Применительно к задаче: минимизации суммарных.затрат (1.3) действие административныхуправляющих факторов-направлено і на организацию и поддержание рынка, образовательных, услуг для подготовки квалифицированных специалистов; способных проявить инициативу и эффективно управлять режимом; потребления? РМ;с помощью КУ. Є другой стороны, для регулирования? режимов:» потребления- РМк необходимы соответствующие технические средства .интеллектуальная;продукция: Государствоj.используя административные; управляющие факторы, имеет возможность, воздействовать на соответствующий; товарный рынок; и обеспечить его насыщение: качественной и доступною продукцией;. необходимой? для- регулирования: режимов потребле НИЯіРМ [53];.
В условиях рыночных отношений важнейшее: значение имеют экономические управляющие факторы. 0ни заключаются, ввоздействии на. экономические интересы потребителя и, в отличие от административных, предпо 37 лагают использование стимулов, способствующих проявлению его экономической заинтересованности [70]. В данном случае — проявлению заинтересованности в установке КУ. Реализация на практике этих факторов осуществляется посредством введения платы за услуги по передаче РМ (абонентских тарифов). В годы существования Советского Союза, вводимая посредством системы скидок и надбавок к тарифам плата носила ярко выраженный штрафной характер, поскольку только таким образом можно было привлечь внимание потребителей и контролирующих органов к проблеме КРМ. При переходе к новому механизму хозяйствования стали предъявляться более жесткие требования к обоснованности затрат на продукцию, в том числе затрат на электроэнергию [22].
В настоящее время в зарубежных странах, в частности в Западной Европе и США, управление процессом КРМ осуществляется на рыночной основе [101-104]. Однако в этих странах, в соответствии с рядом нормативно-правовых документов организован специализированный рынок РМ, участниками которого являются поставщики и покупатели РМ. Механизм функционирования такого рынка подобен механизму функционирования рынка активной мощности. Системный оператор выбирает поставщика, продающего РМ по наиболее низкой цене, ив включает его в суточный график [93, 94]. Так или иначе, за рубежом экономические рычаги воздействия на потребителей в отношении КРМ реализованы в форме продажи РМ по цене около 1 % от стоимости активной мощности [104], что положительным образом воздействует на принятие решения» об установке КУ.
Все факторы, влияющие на принимаемые потребителями решения, должны учитываться в, нормативно-правовых документах, которые утверждаются государственными органами на различных ступенях иерархии и являются обязательными для исполнениягкак потребителями, так и ЭСО.г Ниже представлен обзор действующих в нашей стране нормативно-правовых документов в области управления процессом КРМ. 1.8. Анализ основных нормативно-правовых документов, реализующих управляющее воздействие на потребителей в части КРМ
В? нашей стране вопросы управления КРМ начали рассматриваться еще в период индустриализации, когда было предложено совмещать технико-экономические показатели функционирования КУ с показателями электроснабжения предприятий [46]. Bvоснову первых нормативных документов по КРМ были; положены общие оценки экономической целесообразности передачи РМшо электрическим сетям [18]. В соответствии с этими документами в качестве: характеристики, потребления. РМ! использовался средневзвешенный коэффициент мощности; определяемый, на1 границе балансовой принадлеж-ностисЗЄОіЄуществовалошонятие «нормативное значение средневзвешенного коэффициента мощности». Для- потребителя? считалось- допустимым иметь средневзвешенный коэффициент мощности? на уровне 0,85: В дальнейшем,. в связи с развитие энергосистем,, нормативное значение: коэффициента. мощности было повышено до 0;92-0;85; Если- фактический коэффициент мощности был: ниже этой величины то потребитель.оплачивал электроэнергию? с: учетом дополнительно; взимаемой; надбавки, а если выше — с учетом скидки. При этом установка; КУ потребителем осуществлялась только с со-гласия ЗЄ0[46];
Нормирование относительного» показателя, потребления;РМ — средневзвешенного коэффициента мощности — соответствовало предположению о постоянстве во времени экономической плотности: тока; в проводниках, так как с ростом нагрузки, их эквивалентное сечение в связи, с модернизацией электрической сети увеличивается. Однако такой- вывод недопустимо идеа-- лизироващ поскольку напрактике модернизация электрических сетей происходит. через интервалы в десятки:лет;18]. Кроме того; выяснилось, что средневзвешенный коэффициент мощности; не позволяет однозначно охарактерит зовать режим потребления?РМ в; наиболее тяжелые режимы. - периоды максимума и минимума нагрузок энергосистемы.
Дополнительные параметры состояния-математической модели
Перечень воздействующих на критериальные функции факторов-не исключает присутствие других, сопутствующих принятию решения факторов; таких как необходимость применения расчетных методов определения
Ффакт,І при отсутствии у потребителей приборов учета; административных рычагов воздействия СОЇ стороны государственных структур, обеспечивающих развитие рынка образовательных и информационных услуг для специалистов энергетических служб потребителей и др.
Проведенный анализ воздействующих на критериальные функции факторов позволяет сделать лишь предварительный вывод о возможности управления их значениями посредством поправок $і и о2. Учитывая большое число возможных вариантов сочетания параметров, их взаимное влияние друг на друга, окончательный вывод можно сделать только на основании анализа результатов более детальных исследований. В ходе проведения таких исследований необходимо учитывать возможные связи и зависимости между воздействующими факторами, критериальными функциями, а также влияние параметров одного или группы потребителей на значения критериальных функций других потребителей. Последнее очевидно, если рассматривать по 78 требйтеля как элемент системы, в которой содержится некоторое множество других потребителей, объединенных одной ЭСО. Также необходимо принимать во внимание динамичность изменения параметров электропотребления в ЭСО, что вызывается реакцией потребителей на управляющие воздействия и установкой КУ. Указанные исследования могут быть проведены после создания1 структурной схемы, математической,и программной моделей системы управления значениями- критериальных функций и ее исследования. Выводы: Г. Установка КУ для потребителя является одним из; вариантов-инвестиционного проекта. Принятие потребителем решения, o6f установке КУ осуществляется» на- основании определенных критериев, главными из которых являются Три - СрОК ОКупаеМОСТИ КУ ок,КУ,і , возможный доход от их использования , коэффициент экономической обоснованности.дохо дов ЭСО от деятельности по передаче электроэнергии эсо 2. В условиях действия известных управляющих факторов (cg2 S nopMj) срок окупаемости КУ может составлять около восьми лет, а снижение тарифа на потребляемую мощность не превышает одного процента. Заинтересованность потребителей- в установке КУ при этом, оказывается низкой. 3. Необходимо изменить величины- 1 ок,КУ,і и ДКУ ,/ до критериальных, прюкоторых возможно принятие потребителями решения об установке КУ за счет применения нового управляющего фактора - стимулирующей,поправки к абонентскому тарифу Ъх. При этом?увеличивается значение критериальной функции %со что входит в противоречие с принципами государственного регулирования тарифов на передачу электроэнергии. Применение стимулирующей поправки Oj без дискриминации и ущемления интересов потребителей невозможно. 4. Значение коэффициента обоснованности доходов ЭСО эсо можно привести в соответствие с критериальным при введении дополнительно к ог нового управляющего фактора — корректирующей доход поправки о2 к базовой ставке абонентского тарифа. При этом, применение стимулирующей поправки Oj не будет противоречить принципам государственного регулирования тарифов, сделает возможным изменение значений функций 0К,КУ,І И ДКУ,І до критериальных, стимулирующих потребителей к принятию решения об установке КУ. 5. Вывод о возможности применения поправок ot, о2 обоснован с ря дом допущений. Необходимо провести более детальные исследования, в ходе которых необходимо учитывать возможные связи и зависимости между воз действующими факторами, критериальными функциями, а также влияние параметров одного или группы потребителей на значения критериальных функций других потребителей. Это возможно посредством создания и иссле дования структурной схемы, математической и программной моделей систе мы управления значениями критериальных функций. Рассмотренные математические выражения (2.16), (2.18), (2.22) можно представить как систему уравнений, описывающих взаимосвязи между значениями критериальных функций и воздействующими на них факторами. Такая система уравнений может быть охарактеризована как математическая модель системы управления значениями критериальных функций для выделенного (/-того) из общего числа N потребителей в ЭСО. При этом главным управляющим фактором является поправка 8j, значение которой может изменяться произвольным образом лицом (группой лиц), принимающим решение (ЛПР) на государственном уровне. Широкий диапазон варьирования поправки Oj достигается применением управляющего фактора 2 » зависимого от Oj. Выбираемые значения поправок О], о2 должны обеспечить значения функций ТокКУІ и ДКУ,, на уровне критериальных (или близких к ним), при которых высока вероятность принятия потребителем решения относительно установки КУ.
Представление математической модели в виде системы полиномиальных уравнений (регрессий)
С точки зрения ранее поставленных целей эффект воздействия поправки 51 исследуется по отношению к некоторому выделенному в ЭСО потребителю. Поэтому для дальнейших рассуждений целесообразно классифицировать параметры математической модели на две группы — внешние и внутренние. Внешними параметрами являются те, которые описывают свойства смежных потребителей и ЭСО в целом, т.е. параметры, характеризующие внешнюю!по отношению потребителю «среду». Изменять значения этих параметров исследуемый потребитель не имеет возможности. Сам же он характеризуется в модели внутренними параметрами.
В общем случае как внешние, так и внутренние параметры могут принимать различные значения — являться переменными. Проведение исследования в такой постановке, когда все параметры модели являются переменными величинами, позволит оценить эффект воздействия поправки Oj в предельно общем случае, при максимальном абстрагировании свойств самого потребителя и внешней по отношению к нему среды. Однако важно подчеркнуть, что при этом проведение многофакторного эксперимента будет весьма трудоемкой операцией. Поэтому представляется более целесообразным составлять регрессионные уравнения на основе следующих рассуждений.
В рассмотренной выше постановке предполагалось, что свойства рассматриваемого потребителя, других потребителей и ЭСО могут быть произвольными, за счет чего значительно повысилась сложность решаемой задачи. Вместе с тем, если ввести некоторые условия и ограничения на данные свойства, решаемая задача может быть упрощена. При этом важно заметить, что вводимые упрощения не должны быть направлены на сужение всей масштабности решаемой задачи1 «до одной точки». Говоря строго, факторное пространство путем-некоторых упрощений должно, представляться) как совокупность подпространств, каждое из которых может быть описано отдельным регрессионным уравнением. Оценка эффекта воздействия поправки о1 в каждом из таких подпространств.(на.основе анализа соответствующих уравнений регрессий) будет равносильна оценке эффекта воздействия 0\ на всем факторном пространстве. Кроме того, при таком подходе, становится возможным идентифицировать области факторного пространства, в которых наблюдается-увеличение или уменьшение эффекта воздействия, что необходимо учитывать при: определении- условий выбора значений управляющего фактора Oj. Рассмотрим подробнее, какие упрощения могут быть обосновано приняты для адекватного составления уравнений регрессий.
В исходной формулировке задачи предполагается, что потребитель может быть подключен к ЭСО на любом классе напряжения. Однако можно сформулировать начальные условия более детально, например, потребитель подключен к электрическим сетям ЭСО определенного класса напряжения. При этом ряд переменных модели без сомненья могут быть приняты константами. Например, тарифы на передачу РМ CQ CQ2 и нормативный коэффициент РМ t&tynopuj для электрических сетей одного и того же уровня напряжения имеют одинаковые значения (что показано в первой главе). Удельные затраты на КУ Зку и на ПУ РМ Зпу РМ также могут быть приняты константами поскольку, как известно, стоимость электрооборудования, в том числе и удельная, определяется в первую очередь классом напряжения.
Очевидно, что составленные приведенным выше образом регрессионные уравнения будут справедливыми только для потребителей, подключенных к одному классу напряжения. Для других потребителей потребуется повторное составление уравнений регрессий. В целом, получаемая в результате система уравнений позволяет оценить управляющий эффект для потребителя подключенного к любому классу напряжения, что эквивалентно исходной задаче. Следующее допущение может быть связано с особенностями применяемых расчетных методов определения параметров потребления РМ. В предыдущей главе было показано, что расчетный метод предполагает для потребителей с отсутствующими ПУ РМ в качестве фактического коэффициента РМ использовать натуральный tgty,,am,i Этот коэффициент РМ, с учетом ранее изложенного, в большей степени является экономическим показателем, чем техническим, поскольку имеет завышенное по сравнению с Рфакт,і значение и тем самым стимулирует потребителя к установке ПУ РМ. В нашей стране методология его определения исходит из усредненных оценок, без привязки к конкретным потребителям и режимам их электропотребления. Это позволяет использовать одинаковое для всех потребителей значение Также определенные упрощения может внести допущение о постоянстве параметров потребления РМ обобщенным потребителем &ф факт, об В этом случае обоснование может быть следующим. Согласно многократным наблюдениям [17, 18] показатели суммарного потребления РМ имеют более ус-тойчивое значение, по сравнению с показателями индивидуального потребления. Эта закономерность может быть распространена и на обобщенного потребителя, характеристики которого определяются характеристиками эк-вивалентируемых им потребителей. Устойчивость суммарного потребления РМ наиболее сильно проявляется в пределах одного класса напряжения, что подтверждается обзором статистических данных [71]. Поэтому при составлении регрессионных уравнений для определенного класса напряжения пита ния потребителей целесообразно принимать параметр Ї$факт,об константой, характерной для данного класса напряжения.
