Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ состояния региональной энергетической системы (на примере РСО-Алания)... 19
1.1. Системный анализ функционирования субъектов региональной электроэнергетики 19
1.2. Анализ состояния качества электроэнергии в регионе 34
1.3. Анализ функционирования субъектов регионального газоснабжающего комплекса 39
1.4. Системный анализ функционирования субъектов жилищно-коммунального хозяйства региона 44
1.5. Выводы и постановка задачи исследования 61
ГЛАВА 2. Системный анализ основных проблем оптимизации управления региональной энергетической системой «поставщик-потребитель» 64
2.1. Особенности функционирования региональных энергосистем 64
2.2. Системный анализ состояния, особенностей и тенденций развития систем управления энергоснабжением 73
2.3. Особенности системных исследований в прогнозировании энергопотребления 94
2.4. Основные выводы к главе 2 105
ГЛАВА 3. Разработка методологии оптимизации управления региональными энергетическими системами «поставщик-потребитель» 109
3.1. Теоретико-множественное описание региональных энергетических систем «поставщик-потребитель» 109
3.2. Определение критерия управления региональной энергетической системой «поставщик - потребитель» 111
3.3. Методология построения системы оптимального управления энергопотреблением в регионе 120
3.4. Математическая постановка и методы решения взаимосвязанного комплекса задач и диалоговые процедуры управления энергопотреблением в регионе 128
3.5. Оптимизация отношений в региональной энергетической системе «поставщик-потребитель» с использованием тарифного регулирования 136
3.6. Выводы по 3 главе 146
ГЛАВА 4. Прогнозирование потребления энергоресурсов в регионе 149
4.1. Статистический алгоритм долгосрочного прогнозирования случайных процессов потребления энергоресурсов 149
4.2. Алгоритм учёта экспертных прогнозов энергопотребления 162
4.3. Критерии и алгоритмы согласования прогнозов энергопотребления 165
4.4. Краткосрочное прогнозирование потребления энергоресурсов 174
4.5. Функциональные требования к программному обеспечению актуализации расчетной модели региональной энергетической системы 186
4.6. Выводы по 4 главе 189
ГЛАВА 5. Разработка программного комплекса автоматизированной системы управления региональной энергетической системой «поставщик-потребитель» 192
5.1. Мониторинг технического состояния ЭРС 192
5.3. СУБД, используемые при эксплуатации ИСРРЭ 200
5.4. Привязка к комплексам ОИК и АИИСКУЭ 206
5.5. Адаптация программ к технологическим особенностям расчетов в энергосистеме. Необходимость унификации и стандартизации информационного и программного обеспечения 207
5.6. Подготовка объектной информационной структуры хранения данных для расчетов энергопотребления и балансов 209
5.7. Исследование и разработка общей структуры программного комплекса ИСРРЭ 210
5.8. Разработка архитектуры программного комплекса ИСРРЭ 212
5.9. Исследование и разработка архитектуры доступа к данным 215
5.10. Разработка информационного обеспечения программного комплекса ИСРРЭ 217
5.11. Точность краткосрочных прогнозов потребления электроэнергии.. 223
5.12. Точность долгосрочного прогнозирования 226
5.13. Программные средства планирования балансов 228
5.14. Расчет суточных графиков составляющих баланса уровня энергопотребления на основе планового баланса 230
5.15. Выводы 231
Заключение 234
Литература 238
- Анализ функционирования субъектов регионального газоснабжающего комплекса
- Системный анализ состояния, особенностей и тенденций развития систем управления энергоснабжением
- Определение критерия управления региональной энергетической системой «поставщик - потребитель»
- Критерии и алгоритмы согласования прогнозов энергопотребления
Введение к работе
Актуальность темы. В период реформирования и становления энергетического комплекса России одной из общих задач потребителей и поставщиков энергоресурсов в рамках региональных энергетических систем становится создание единой информационной системы, позволяющей решать вопросы формирования графиков нагрузки энергопотребления, балансов интересов и прозрачности регулирования с учетом факторов, включающих особенности развития того или иного региона, важнейшие из которых:
недостаточная обеспеченность энергоресурсами, сдерживающая рост производства;
высокая энергоемкость производства плюс удорожание топливно-энергетических ресурсов, снижающие конкурентоспособность товаров по цене, провоцирующие спад объемов производства;
перебои в энергоснабжении, вызванные задолженностью энергоснаб-жающим организациям;
ухудшение экологической обстановки, вызванное добычей и транспортировкой энергоресурсов, требует немедленного принятия соответствующих решений;
неэффективное распределение энергоресурсов (бюджетные организации, бытовые потребители используют значительное количество энергоресурсов при неполной оплате), дающее серьезную нагрузку на бюджеты регионов.
Основными причинами такого положения можно назвать энергоемкую межотраслевую структуру промышленного производства в России и технологическое несовершенство основных производственных фондов, в связи с чем энергоемкость отечественной промышленности в 2-3 раза превышает энергоемкость аналогичных технологий в развитых странах.
В этих условиях весьма актуальной проблемой становится совершенствование управления энергоснабжением и энергопотреблением региона на основе использования современных технических средств, новых информационных технологий и математических методов.
Для энергетического комплекса региона, производственная структура которого является весьма сложной, характерны следующие признаки, определяющие требования к системному подходу при его регулировании, управлении развитием и функционированием:
-
Тесное взаимодействие составляющих и иерархическая структура.
-
Многочисленные и сильные связи с другими отраслями народного хозяйства.
-
Непрерывное развитие во времени.
-
Развитие под действием детерминированных факторов, с одной стороны, и индетерминированных с другой.
-
Наличие иерархии органов управления, обеспечивающих целенаправленное развитие и функционирование.
Общей особенностью развития региональной энергетики являются системные исследования, состоящие в совершенствовании методологии регулирования, управления и создания автоматизированных систем управления, включая новые технические средства управления.
В развитие методов математического моделирования, ориентированных на решение перечисленных задач, также как и при реализации процедур преодоления неопределенностей, большую роль играют методы оптимизации, разрабатываемые с учетом специфики региональных систем энергетики и формирования балансов энергоснабжения и энергопотребления. В практическом отношении результаты изучения общих вопросов математического моделирования используется в двух направлениях: для автоматизации всех видов системных исследований и для создания автоматизированных систем управления, проектирования и планов расчетов.
Все эти проблемы многоплановые, связанные с теорией информации и кодирования, со статистическими методами обработки информации, с практическим получением количественных данных необходимых при управлении или системных исследований в области энергоснабжения и энергопотребления.
Совершенствованию управления региональным рынком энергоресурсов посвящены работы А. В. Клименко, Б. В. Жилина, Б. И. Кудрина, В. И. Никишина, В. М. Глушкова, В. Я. Сорокина, Г. П. Кутового, И. В. Жежеленко, И. К. Хузмиева, и других авторов, в которых рассмотрены вопросы прогнозирования и планирования энергоснабжения и энергопотребления, регулирования естественных монополий, оценки ущербов от перебоев в энергоснабжении, сокращения потерь энергоресурсов при транспортировке и потреблении.
Основные результаты в области построения сложных систем управления содержатся в работах А. А. Емельянова, А. А. Кукушкина, Б. А. Лагоша, В. А. Горбатова, Г. С. Поспелова, Д. А. Поспелова, Л. Л. Растригина, Н. П. Бус-ленко и других ученых.
Под началом автора с 1998 г. в Северо-Кавказском горнометаллургическом институте (СКГМИ (ГТУ) г. Владикавказ) выполняются исследования по созданию автоматизированных систем регулирования (АСР) естественных монополий и разработке механизмов повышения эффективности функционирования региональной энергетической системы «поставщик-потребитель». Результаты исследований и рекомендации были предложены и использованы в разработке «Правил функционирования розничных рынков электроэнергии в переходный период реформирования электроэнергетики», утвержденных Постановлением Правительства РФ №530 от 31 августа 2006г. В 2001 году впервые в регионе в рамках создания автоматизированных рабочих мест для специалистов и экспертов Региональной службы по тарифам (РСТ) РСО-Алания внедрена АСР предприятий электроснабжения, газоснабжения, водоканала и тепловых сетей г. Владикавказа.
Однако, несмотря на большой объем исследований по управлению энергообеспечением региона:
отсутствует единый методологический подход к построению эффективных систем управления энергоснабжением и энергопотреблением в регионе, основанный на системном анализе и прогнозировании управляемых процессов, максимальном учете динамических факторов развития региона;
не используются взаимосвязанные комплексы математических моделей и методов нормирования, планирования и регулирования отношений между поставщиками и потребителями энергоресурсов, а также механизмы адаптации имеющихся моделей и методов к изменяющимся условиям функционирования топливно-энергетической и жилищно-коммунальных отраслей;
нуждаются в дальнейшей проработке вопросы обеспечения достоверности информации и надежного функционирования региональной энергетической системы «поставщик-потребитель».
Отсутствие действенных мер по совершенствованию управления энергоснабжением и энергопотреблением в энергодефицитном регионе, а также между участниками регионального рынка энергоресурсов определило выбор темы, цели и содержания данной работы.
Работа решает проблемы разработки и применения методов системного анализа к исследованию регионального рынка энергоресурсов, обработки информации, целенаправленного воздействия человека на объекты исследования, включая вопросы анализа, моделирования, оптимизации, совершенствования управления и принятия решений, с целью повышения эффективности функционирования объектов исследования.
Основным содержанием являются теоретические и прикладные исследования системных связей, закономерностей и процессов, связанных с функционированием и развитием регионального рынка топливно-энергетических ресурсов с учетом отраслевых особенностей, ориентированные на повышение эффективности управления энергоснабжением и энергопотреблением с использованием современных методов обработки информации.
Значение решения научных и технических проблем данной работы для народного хозяйства состоит в разработке новых и совершенствовании существующих методов и средств анализа обработки информации и управления сложными энергетическими системами с целью повышения эффективности надежности и качества функционирования энергоснабжающих организаций, а также принятия решений в области оптимального энергоснабжения и энергопотребления.
Цель работы - разработка концепции, принципов, методов и алгоритмов функционирования информационной системы регионального рынка энергоресурсов (ИСРРЭ) для оптимизации процессов управления и обработки технико-экономической информации в процессе взаимоотношений в региональной энергетической системе «поставщик-потребитель» на основе эффективного использования современных информационных технологий и человеко-машинных процедур.
Объект исследований - региональная энергетическая система, в которой с применением разработок способов и алгоритмов оптимального про-
движения информационных потоков с учетом качественной информации из систем контроля и учета потребления (АИИСКУЭ) и качества (АИИСККЭ) и экспертных систем обеспечивается повышение технико-экономического эффекта энергоснабжения потребителей.
Предмет исследований - системы управления энергоснабжением и энергопотреблением в регионе, а также модели, методы и алгоритмы, обеспечивающие повышение эффективности функционирования этих систем.
Направления исследований. Исходя из поставленной цели, определены следующие основные направления исследований:
системный анализ энергетики региона и особенностей системы взаимодействия субъектов регионального рынка энергоресурсов, разработка на его базе методов и алгоритмов, обеспечивающих структуризацию и целостность процесса управления, согласование функций, реализуемых системой управления, и их подчиненность целям управления;
постановка и разработка методов решения задач управления энергоснабжением и энергопотреблением в регионе, обеспечивающих эффективное управление в условиях ограничений, установленных договором энергоснабжения;
построение интерфейса общения лица принимающего решение (ЛПР) с ИСРРЭ;
разработка методов оперативного прогнозирования энергопотребления в регионе, обеспечивающих необходимую точность прогноза в условиях лимитов, ограничений по мощности и штрафов;
разработка подхода к построению автоматизированных информационных систем мониторинга технического состояния энергоснабжения региона, обеспечивающих принятие обоснованных решений по его текущему и прогнозируемому функционированию.
Методы исследований.
Решение поставленных задач базируется на применении классических методов: теории полезности, теории подобия и математического моделирования, теорий оптимального управления и нечеткой математики, автоматического управления, вероятности и математической статистики, операционного исчисления, теорий массового обслуживания, функционального и стоимостного анализов, прогнозирования и обработки случайных процессов и др.
Научная новизна исследований состоит в системном анализе энергетики региона и решении на этой основе актуальной научно-технической проблемы по разработке методов и алгоритмов оптимизации управления энергоснабжением и энергопотреблением в регионе.
Основные научные результаты диссертационной работы:
- информационно-логическая схема региональной энергетической сис
темы «поставщик-потребитель», отличающаяся объединением выполняемых
системой управления функций, распределенных по циклам реализации
управляющих воздействий и организационно-технических средств, в единую
информационную систему, сформированную на основе синтезированных
структур: принятия решения, функционально-дивизиональной, информационно-управляющей и организационно-технической.
способ прогнозирования и оценки эффективности энергоснабжения и энергопотребления с учетом качественной информации из систем АИИСКУЭ и АИИСККЭ, заключающийся в представлении информации в виде суммы трёх составляющих: трендовой, сезонной и температурной, и, учитывающий для корректировки методы экспертных оценок ожидаемой величины потребления энергоресурсов, в основу которых положен метод построения комбинированных прогнозов;
способ оценки качества состояния регионального рынка энергоресурсов, отличающийся тем, что с целью выявления причин определенного уровня потерь энергоресурсов организуется одновременный мониторинг и контроль показателей качества энергопотребления (разности графиков планируемых уровней энергоснабжения региона и суммы уровней фактического энергопотребления), технического состояния энергораспределительной сети и качества продаваемых энергоресурсов потребителям;
метод регулирования энергоснабжения и энергопотребления, базирующийся на применении информации об изменении во времени нагрузок потребления (информация выбирается из систем АИИСКУЭ, АИИСККЭ и экспертных систем) и учитывающий балансы спроса и предложения, производства и потребления энергоресурсов в регионе. Отличие метода - формирования состава потребителей за счет которых выравниваются графики уровней энергопотребления на основе решения задачи целочисленного программирования с булевыми переменными;
алгоритмы, отличающиеся реализацией предложенных методов и положенные в основу расчетной части программного обеспечения.
Достоверность и обоснованность полученных результатов достигается за счет:
корректного применения системного анализа, статистической теории, нечеткой математики и искусственного интеллекта при исследовании процессов энергоснабжения и энергопотребления, разработке методологии построения систем, моделей, методов и алгоритмов управления;
анализа и оптимизации алгоритмов прогнозирования и управления энергопотреблением в регионе путем моделирования на ЭВМ;
апробации результатов работы в составе информационно-управляющих систем энергоснабжающих и энергоемких энергопотребляющих предприятий.
экспериментальных исследований и испытаний в энергораспределительных сетях, сбытовых компаниях и предприятиях - потребителях.
На защиту выносятся методы и алгоритмы оптимального управления энергоснабжением и энергопотреблением в регионе, включающие:
- системный анализ энергетики региона и основанную на нем методо
логию построения систем оптимального управления энергоснабжением и
энергопотреблением;
постановку и методы решения взаимосвязанного комплекса задач планирования и управления энергоснабжением и энергопотреблением, а также методы согласования решений этих задач на основе диалога ЛПР с региональным центром обработки информации, обеспечивающие принятие эффективных решений в реальных условиях функционирования региона;
адаптивные алгоритмы долгосрочного и оперативного прогнозирования энергопотребления, обеспечивающие необходимую точность прогноза и работу в режиме реального времени;
подход к построению автоматизированных систем мониторинга технического состояния системы энергоснабжения, позволяющий повысить достоверность долгосрочного прогнозирования энергопотребления;
результаты апробации методологии, математических моделей, методов и алгоритмов управления, предложенных в работе.
Практическую значимость работы представляют:
результаты проведенных научных исследований, которые легли в основу разработки методических указаний и пакета прикладных машинных программ по прогнозированию и планированию баланса энергоресурсов и формированию предварительных диспетчерских графиков работы энергосетевых и энергосбытовых организаций, для создания автоматизированной системы планирования производственных показателей;
варианты построения информационной системы регионального рынка энергоресурсов в зависимости от энергетических и экономических параметров региона;
модель регионального рынка энергоресурсов, учитывающая закономерности в изменениях балансных характеристик производства и потребления, за счет которых выравниваются графики нагрузок;
методика проведения энергетического аудита на предприятиях энергетики и энергоемких промышленных предприятиях.
созданные методики и прикладные машинные программы легли в основу Концепции развития энергетики РСО-А, нашли отражение в работе Региональной службы по тарифам и Комитете топлива и энергетики РСО-А, применяются в практической работе энергосетевых и энергосбытовых компаний и крупных промышленных потребителей РСО-Алания, а также в учебном процессе кафедр «Организации производства и экономики промышленности», «Информационные системы в экономике» СКГМИ (ГТУ).
Мотивация исследований. Исследования выполнены в соответствии с
планами НИР, проводимых кафедрами «Информационные системы в
экономике» и «Организации производства и экономики промышленности»
(№№ РК 01.990.006033, РК 01.20.02.14566, РК 01.20.2 509491,
РК 01.20.0509492, РК 01.2.00612026, РК 01.2.00612027, РК 01.2.0070097, РК 01.2.00700094, РК 01.2.00606409, РК 01.2.00607976, РК 01.2.00607975, РК 01.2.00607972, РК 01.2.006.12024, РК 01.2.00612025) с 1999 по 2007 гг.
Реализация результатов исследований. Результаты работы внедрены в рамках хоздоговоров, выполняемых Центром энергоменеджмента, энергоаудита и проблем регионального развития СКГМИ (ГТУ): №1571 от 15.12.03 г.
и № 1608 от 1.01.05 г. с ОАО «Севкавказэнерго» г. Владикавказ; №1581 от 1.04.04 г. с РСТ РСО-Алания, г.Владикавказ; № 1605 от 02.08.04 г., №1623 от 01.01.05 г. и №1644 от 01.01.06 г. с ОАО «Электроцинк», г. Владикавказ; № 1609 от 01.01.05 г. с ООО «Захар» г. Владикавказ, № 1621 от 28.03.05 г. с ВМУП «Владикавказэнерго» г. Владикавказ, № 1642 от 20.06.06 г. с Северо-Осетинским филиалом ОАО «Кавказская энергетическая управляющая компания» г. Владикавказ, №1645 от 01.07.06 г. с ООО «ЦСПРУЭ» г. Москва, №1658 от 01.08.06 с ОАО «ЭСКО ЕЭС» г. Москва.
Предложенный подход к построению информационно-управляющих систем энергоснабжением и энергопотреблением в регионе использован при создании АРМ специалистов-энергетиков ОАО «Севкавказэнерго», ОАО «Цинкэнергосбыт», ОАО «Электроцинк», ВМУП «Владикавказэнерго», ОАО «Владикавказгоргаз», МУП ПТС г. Владикавказа. Отдельные результаты исследований использованы в учебном процессе при чтении лекций, выполнении курсового и дипломного проектирования, подготовке кандидатских диссертаций.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на ежегодных заседаниях Правления РСТ РСО-А, круглых столах заседаний Парламента и Правительства РСО-А, получили одобрение на: межреспубликанской научной конференции «Управление в социальных, экономических и технических системах» (г. Кисловодск,
-
г.); международной конференции "Информационная математика, кибернетика, искусственный интеллект в информациологии". (Владикавказ,
-
г.); межвузовской научно-практической конференции «Новые информационные технологии и их применение» (г. Владикавказ, 2001 г.); Международной научно-практической конференции "Развивающиеся интеллектуальные системы автоматизированного проектирования и управления" (г. Новочеркасск, 2002 г.); Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России» (г. Ставрополь 2002 г.); Международной научно-технической конференции «Информационные технологии и системы: новые информационные технологии в науке, образовании, экономике» (г.Владикавказ, НИТНОЭ-2003); V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы и перспективы интеграции науки и образования» (г. Владикавказ, 2004 г.); Третьей международная научно -техническая конференции - выставке «Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях» (г. Москва 2004 г.); Международной научно-практической конференции "Малая энергетика" (г. Москва, 2005 г.); научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (г. Екатеринбург, 2005 г.), Международной научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (г. Пенза, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Экономические и экологические проблемы регионов СНГ» (г. Астрахань, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Ресурсосбережение и инновации: про-
блемы и методы решения» (г. Пенза, 2006 г.), VIII Международной научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (г. Пенза, 2007 г.); II Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии». ( г. Тольятти: ТГУ, 2007 г.); VI Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий» (Владикавказ, 2007г.); Международном научном симпозиуме «Энергетика, Наука и Техника» (г. Стамбул, Турция, 2007г.) научных семинарах кафедры «Информационные системы в экономике» (1997-2006гг.); различных региональных совещаниях, научно-практических конференциях ассоциации «Энергоменеджмента» и вузов РСО-А, ежегодных НТК СКГМИ (ГТУ) (1997 - 2006 гг.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано самостоятельно и в соавторстве 66 работ, включая публикации в изданиях из перечня ВАК РФ и 3 монографии. Основные научные результаты содержатся в публикациях, приведенных в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 242 наименований и содержит 267 стр. машинописного текста, 47 рисунков и 23 таблицы.
Анализ функционирования субъектов регионального газоснабжающего комплекса
В Северо-Осетинском филиале КЭУК наибольшая доля по трудоемкости обслуживания у электросетевого хозяйства по диапазону высокого напряжения (52%). Полезный отпуск из этих сетей относительно их объема обслуживания находится на уровне, свидетельствующем об их достаточной загруженности.
Общая нагрузка электросетевого хозяйства по полезному отпуску потребителям находится на невысоком уровне.
В общей структуре полезного отпуска потребителям через сети Северо-Осетинского филиала КЭУК преобладает отпуск из сетей низкого напряжения (41% в 2005 г.).
В 2006 г. произошел рост полезного отпуска потребителям через сети Северо-Осетинского филиала КЭУК за счет потребителей оптового рынка электроэнергии.
Полезный отпуск потребителям на 1000 условных единиц электросетевого хозяйства находится на уровне, недостаточном для эффективной деятельности по передаче электроэнергии.
Проведем анализ динамики потребления электрической энергии по гарантирующему поставщику ОАО «Севкавказэнерго» за 2000 - 2006 гг. на территории РСО-Алания (таблица 1.7 и рисунок 1.6).
Анализ таблицы 1.7 показывает, что на предприятии нет четкой системы планирования объемов потребляемой электрической энергии. Отклонение фактически поставленной электрической энергии от плановых показателей колеблется от 10 до 1 процента.
Но более достоверную картину качества планирования потребления электрической энергии дает анализ отклонений фактического от планового полезного отпуска, результаты анализа отражают результативность системы планирования и уровень взаимодействия между поставщиком и потребителем электрической энергии (таблицы 1.8 и 1.9).
Качество электроэнергии - это степень соответствия определенных нормативной документацией показателей заданным стандартным значениям. Перечень указанных показатели качества электроэнергии и требования к ним регламентируются ГОСТом 13109-97.
По данным обследований, состояние качества электроэнергии по большинству показателей в распределительных сетях РСО-А не соответствует установленным требованиям.
Для наглядного представления результатов измерений состояния качества в виде диаграмм введем условную единицу, характеризующую степень соответствия каждого показателя качества установленному стандартному значению за длительный (не менее недели) период времени Т (ГОСТ 13109-97) и выраженную как функция: где Т - период, за который было рассмотрено состояние качества электроэнергии (с 2005 по 2007 гг. (два года)), Ни D- переменные, обратно пропорционально зависящие от величин Т\ и Т2 [1] следующим образом:
Значения Т] и Т2 рассчитываются по данным статистической обработки, методика которой описана в [1]. Величина Т] - это процент времени, в течение которого значение показателя выходило за нормально допустимые значения, Т2 - то же для предельно допустимых значений.
Для определения численного значения Es примем формулу: ,(Г) = Я,(Г)хД.(Г)- и = (1...6), (1.3) 35 Таким образом получим переменную Es с областью значений от 0 до 1, характеризующую степень качества электроэнергии по отдельно взятому показателю по результатам длительных измерений. При этом значение Es = О означает, что в течение всего периода измерений значение показателя выходило за предельно допустимые значения, Es = 1 - полное соответствие показателя стандартам. С использованием вышесказанного, изобразим гистограммы состояния (рисунки 1.7-1.13) качества электроэнергии по распределительным сетям РСО-А на 01.01.2007г.
Системный анализ состояния, особенностей и тенденций развития систем управления энергоснабжением
Оптимальная структура новых информационных технологий (ИТ) способна сделать взаимоотношения в системе поставщик-потребитель эффективной, и наоборот, неправильно структурированные ИТ могут стать тормозом на пути их развития. Поставщики энергоресурсов (ПЭ) - это компании, осуществляющие поставку и реализацию энергоресурсов по свободным ценам потребителям, с целью извлечения прибыли [173]. Поставщики покупают и продают права на получение энергоресурсов. Таким образом, право на энергоресурсы отрывается от ее материального носителя, и фактически ПЭ ведет торговлю не энергоресурсами, а имущественными правами. Варианты поставок энергоресурсов в структуре энергетической и жилищно-коммунальной отраслей представлены на рисунке 2.1.
В [178] проведен анализ проблем энергосбытовой деятельности и возможных способов их решения. Для этого использован подход к анализу эффективности сбытовой деятельности на базе процесса metero-cash - «от прибора учета до денег» (рисунке 2.2).
В ходе анализа рассмотрен процесс обслуживания клиентов и процесс работы с дебиторской задолженностью (включая ограничение клиентов за неуплату). По шагам процесса metero-cash в [178] были выделены следующие проблемы функционирования ПЭ: 1. Приборы учета и учет потребления: практически полное отсутствие систем коммерческого учета на розничном рынке энергоресурсов; небольшое количество АИИСКУЭ промышленных потребителей, их автономность; морально и физически устаревший парк приборов учета
Снятие показаний о потреблении: малочисленность, за редким исключением, службы контролеров для регулярного снятия показаний приборов учета; проблемы, связанные с работой контролеров (обходы в разные дни месяца, выдумывание показаний, отказы в допуске к счетчику и т. д.), и, как следствие, противоречивые и недостоверные данные; 3. Расчет потребления: большое количество ошибок из-за противоречивых данных о потреблении. 4. Отсутствие системы мониторинга состояния и единой информационно-управляющей системы регионального рынка энергоресурсов. 5. Начисление: множество льгот и субсидий, структура которых неодинакова в различных регионах; большое количество перерасчетов по обращению потребителей, из-за неправильных значений потребления, неучета льгот и т. п. 6. Прием платежей: отсутствие в регионах современных платежных систем, поддерживающих несколько каналов приема платежей; привязка к качеству сервиса и режиму работы конкретного банка; недостаточное количество пунктов приема платежей; 7. Разнесение платежей: низкий уровень автоматизации; значительная доля ручного труда, что вызывает ошибки и дополнительные затраты времени персонала.
В условиях конкуренции самый ценный актив ПЭ - это ее клиенты, заинтересованные в качественном энергоснабжении. Соответственно, главная компетенция ПЭ - эффективное обслуживание клиентов. Компании, работающие таким образом, как правило, сильно диверсифицированы, поскольку структура затрат поставщика по большей части состоит из затрат на персонал и ИТ-инфраструктуру. Такая модель достаточно популярна в Великобритании, США, Западной Европе. Опыт западных компаний, которые работают в условиях конкурентного рынка, свидетельствует, что ПЭ как система должна содержать следующий минимум подсистем: 1. Биллинговая подсистема - поддержка всего процесса metero-cash, подключение/отключение, обслуживание клиентов. 2. Платежная подсистема — прием платежей по различным каналам: банки агенты, торговые точки, Интернет, платежные терминалы и банкоматы, по телефону через контакт-центр, карточки предоплаты и т. д. 3. Подсистема контакт-центра — предоставление информационных услуг клиентам. 4. Подсистема АИИСКУЭ - АИИСКУЭ периметра. Как правило, принадлежит сетевой компании, но с правом ПЭ к доступу. 5. Подсистема управления энергопотреблением на розничном рынке. Обычно принадлежит сетевой компании, с правом ПЭ к доступу к основным функциям. Таким образом, результаты проведенного анализа приводят к выводу, что сбытовая деятельность является одним из наиболее важных элементов успешности и эффективности всей энергокомпании в целом, обеспечивая доходную составляющую бизнеса. Она должна рассматриваться в комплексе и иметь долгосрочную стратегию и целевую модель. Все проекты, связанные с трансформацией бизнеса и внедрением ИТ, должны быть сведены в единую программу трансформации и служить достижению долгосрочных стратегических целей, поставленных владельцами и руководящим менеджментом компании.
Определение критерия управления региональной энергетической системой «поставщик - потребитель»
Системы управления энергетикой региона невозможно в целом адекватно описать с помощью математического аппарата. Возникает необходимость их расчленения на отдельные подсистемы, для формализации которых корректно могут быть использованы математические модели и методы. Однако и при этом все же остается широкий круг задач, которые с требуемой полнотой не могут быть описаны на основе существующего формализма.
Энергетика региона включает процессы: генерации и покупки IG, передачи и распределения 1Т, сбыта 1Р и потребления 1и топлива и энергоресурсов; обслуживания этих процессов Is и развития ПЭ ID. Управление указанными процессами осуществляется путем реализации множества функций U (сбора щ, преобразования и передачи и2, первичной обработки щ информации; прогнозирования состояний процессов энергоснабжения и энергопотребления щ; выработки управленческих решений и5; вывода этих решений на устройства отображения данных щ; формирования и передачи управляющих воздействий на ПЭ и потребителей и-]), образующих контуры управления. Процессы государственного регулирования монопольных составляющих процессов энергоснабжения и энергопотребления реализуются функциями регулирования R (регулирование энергосбытовой составляющей г\, регулирование транспортной составляющей г2). Эти функции реализуются на различных интервалах времени (с различными циклами управления) Т, соответствующих непрерывному t\, оперативно - диспетчерскому (до 0,5 часа) t2, текущему (в пределах соответственно суток, месяца, года) t3, ґ4, по и перспективному (более года) t6 уровням управления. Пересечение выделенных процессов, функций и уровней управления образует функциональные подсистемы (комплексы задач) управления производством WG a Uu х IG х Т, передачей и распределением WT aUuxITxTxR, сбытом WP aUuxJpxTxR, потреблением Wv aUuxIuxT энергоресурсов, сервисом (обслуживанием) Ws a Uu x Is x T и развитием WDaUux ID x T энергетики региона.
Данный подход к декомпозиции систем управления энергетикой региона позволяет на теоретико - множественном уровне описать структуру систем, выполнить разработку функциональных подсистем управления в рамках единой концепции, обеспечивающей в дальнейшем организацию их совместного функционирования. Такое определение, лежащее в основе общей теории систем, ориентировано на исследование предельно общих свойств региональной энергосистемы.
Основной подсистемой управления энергетикой региона является подсистема управления энергоснабжением, целью L которой является эффективное (надежное и экономичное) снабжение потребителей энергоресурсами. Выполнение этой цели достигается решением общей задачи управления (ОЗУ) {О, F }, где О - описание региональной энергетической системы «поставщик-потребитель», a F - критерий управления этой системой.
Описание региональной энергетической системы «поставщик-потребитель» представляет собой формализацию требований выполнения потребителем договорных объемов энергопотребления, т.е. EN ={ qi =fi[X)\, i = l,N, где qt - формальное описание z -го требования, Х- пространство параметров и характеристик состояний региональной энергетической системы «поставщик-потребитель». Представить описание ENn F аналитически на пространстве параметров и характеристик состояний региональной энергетической системы «поставщик-потребитель» практически невозможно. Поэтому реализуется взаимосвязанная совокупность задач управления (ЗУ), решения которых согласованы и направлены на достижение оптимума критерия F, используемого при этом в качестве оценочного.
Критерии и алгоритмы согласования прогнозов энергопотребления
Для ПЭ уменьшение доходов за счет минимизации платежей потребителей компенсируется сглаживанием графика потребления энергоресурса, что значительно повышает эффективность работы собственных генерирующих субъектов энергосистемы. При этом основными слагаемыми эффекта от выравнивания графика нагрузки можно считать: выравнивание графика закупок энергоресурса; уменьшение объемов внешних закупок энергоресурса; экономия первичного топлива и снижение его удельных расходов на тепловых электростанциях региональной энергосистемы; снижение мощности электрических станций, участвующих в покрытии пика нагрузки; уменьшение регулировочного диапазона генерирующих мощностей; увеличение межремонтного пробега основного оборудования электростанций; снижение максимальных нагрузок в распределительных сетях и уменьшение потерь энергоресурса; стимулирование работы потребителей по энергосбережению и изменению режимов своей работы в интересах региона и АО-энерго.
Необходимо отметить, что при наличии рынка энергоресурса в реальных распределенных электроэнергетических системах могут возникнуть ситуации, приводящие к пересмотру устанавливаемых поставщиками дифференцированных тарифов на энергоресурс, что приведет к естественным изменениям предлагаемых на рынке тарифных меню. В этом случае эффективность работы ПП определяется оперативностью реакции на изменения этих тарифов и своевременного решения поставленной выше задачи минимизации платежей за энергоресурс. Естественно, частота расчетов будет зависеть от частоты изменений в предлагаемых на рынке тарифных меню и условий договора между потребителем и поставщиком энергоресурса.
Проведенный анализ существующей практики управления энергетическими потоками в региональной энергетической системе «поставщик-потребитель», а также проведенные исследования системных связей и закономерностей в процессе управления энергопотреблением на промышленных предприятиях и анализ функционирования системы энергетического менеджмента для повышения эффективности системы управления внутрипроизводственной энергетической системой, показали:
1. Для остродефицитных по энергоресурсам регионов единственной альтернативой трудно осуществимым процессам привлечения крупных инвестиций в строительство генерирующих мощностей является энергосбережение.
2. Одним из главных вопросов повышения эффективности функционирования региональных энергетических систем является разработка системы тарифов (тарифного меню), позволяющей соблюдать баланс интересов поставщиков и потребителей региона с помощью стратегии, основанной на качественно организованных финансовой и информационной поддержках с использованием современных систем АИИСКУЭ и АИИСККЭ.
3. Для решения проблемы эффективного потребления и энергосбережения в региональных энергетических системах необходимо проведение статистического анализа энергоемкости продукции по отдельным предприятиям - потребителям и суточных графиков электрических нагрузок (ГЭН - графиков спроса на электрическую энергию), выявление потребителей - регуляторов. 4. Снижение энергоемкости выпускаемой продукции потребителей основано на эффективном управлении энергопотреблением с помощью регистрация и анализа уровней потребления, что позволяет иметь ясное представление об эффективности использования энергии и принимать адекватные меры в случаях необоснованных потерь. Результатами проведенных исследований являются:
1. Впервые проведен системный анализ энергетики региона, положенный в основу автоматизированного управления региональной энергетической системой «поставщик-потребитель».
2. Построена система автоматизированного управления энергопотреблением в регионе, основой которой является: - представление структуры систем управления в виде взаимосвязанной совокупности структур: принятия решений, функционально дивизиональной, информационной и организационно - технической; - синтез данного множества структур.
3. На базе синтезированных структур построена информационно логическая схема региональной энергетики, отображающая функции, выполняемые системой управления, организационно - технические средства и временные интервалы их реализации. Эта схема служит общесистемной основой для разработки алгоритмического и специального математического обеспечения управления региональным рынком энергоресурсов.
![Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]](/i/i/4409/168295.png "Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс] Склярова Татьяна Петровна")
