ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

Часті зміни розміщення устаткування на таких підприємствах висувають особливі вимоги щодо експлуатаційної гнучкості будівельної частини будівель і електромереж, які повинні бути універсальними й забезпечувати електропостачання за змін розміщення. Ці вимоги не поширюються на випадки зміни важкого устаткування та інші види реконструкції підприємства, коли одночасно виконуються значні будівельні та монтажні роботи, оскільки тут виконують також і відповідні електромонтажні роботи для електропостачання даного цеху чи підприємства.

Під визначення “пересувне устаткування” не підпадають пересувні установки, наприклад мостові крани, піднімально-транспортні споруди, які живляться від контактної мережі, електропостачання якої є стабільним за розміщенням.

1.4Оптимальні режими електропостачальних систем

1.4.1Найвигідніший розподіл навантаження в електропостачальній системі

Однією з найважливіших проблем оптимального керування

електропостачальною системою в нормальних умовах експлуатації є задача оптимального розподілу навантаження між електростанціями (генераторами) системи. При цьому повинне бути забезпечене найбільш ефективне використання енергетичних, трудових та грошових ресурсів системи, надійне та безперебійне енергопостачання якісною енергією споживачів. Повинні бути також враховані вимоги інших галузей народного господарства – а комунально-побутової, сільськогосподарської, тощо. Особливу увагу слід звертати на забезпечення екологічної чистоти та безпеки.

Як видно, задача є досить складною та об'ємною. Це викликано великими масштабами енергетики, великою різноманітністю технічних, економічних та режимних характеристик окремих елементів електропостачальних систем (різні типи електростанцій, повітряних та кабельних ліній, трансформаторів та автотрансформаторів, тощо). Крім того, розв'язання задачі повинно проводитись на різних часових інтервалах. Тому успішне практичне розв'язання цієї задачі

13

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

стало можливим лише з використанням сучасних засобів обчислювальної техніки, створенням ефективних автоматизованих систем керування (АСК) енергетикою. Разом з тим, навіть за наявності АСК успішне розв'язання задачі можливе лише шляхом її декомпозиції, тобто – розділення на низку простіших взаємопов'язаних задач.

Сучасні електропостачальні системи мають властивості великих штучних систем кібернетичного типу. А для них забезпечення надійності та економічності повинно проводитись з народногосподарської точки зору. При цьому задача стає багатоцільовою та багатокритеріальною, має велику кількість розв'язків. І, хоча останнім часом розроблені та впроваджуються в практику оптимізації рішень задач, у тому числі й задач енергетики, методи багатоцільової та багатокритеріальної оптимізації, однак у дійсності в більшості випадків задача оптимізації розв'язується як одноцільова з урахуванням прийнятої ієрархії управління енергетикою.

Розподіл навантажень споживачів системи у загальному випадку має комплексний характер. Так, генерування активних та реактивних потужностей – це взаємопов'язаний процес. Від розподілу реактивних потужностей у системі залежать напруги у вузлах системи, а також втрати активної потужності. Це, в свою чергу, впливає на перетоки активних потужностей і витрати палива на електростанціях. Тобто, в єдиному алгоритмі потрібно розглядати режими агрегатів окремих станцій, розподілу потоків активних і реактивних потужностей, завантаження синхронних і статичних компенсаторів, тощо. Враховуючи складність системи, можна побачити, що задача у такій постановці може бути і нерозв'язною.

Тому часто розв'язують дві простіші підзадачі: першу – найвигідніший розподіл активних навантажень системи при постійності напруг у вузлах з наближеним врахуванням втрат активної потужності; другу – розподіл реактивних навантажень електричних мереж за фіксованих значень активних потужностей генераторних вузлів. За такого підходу спочатку визначають активні потужності генераторних вузлів із наближеним урахуванням режиму і втрат

14

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

потужності в електричних мережах. Потім в окремій підзадачі розрахунку режиму електричних мереж фіксують активні потужності в генераторних вузлах, а реактивні – визначають за критерієм мінімуму втрат активної потужності в мережах. Таким чином, по суті окремо розглядають та розв'язують задачі оптимального розподілу активних і реактивних навантажень системи.

Таке розділення задачі суттєво знижує її розмірність, спрощує алгоритм і зменшує час розв'язання. Другим дуже важливим фактором роздільного розгляду цих підзадач є те, що планування розподілу активних навантажень проводиться щоденно на наступну добу, а реактивних – рідко й лише для характерних режимів роботи мережі. Крім того, наразі ще немає задовільних методів прогнозування реактивних навантажень. Суттєво спрощує розв'язання задачі використання ієрархічних принципів побудови та управління енергетикою.

1.4.2Поточне планування режимів системи

Упрацюючих системах поточне планування є по суті першою стадією вирішення режимних задач. Головна задача поточного планування полягає в отриманні основних рекомендацій щодо використання енергоресурсів та потужностей системи на період від місяця до року. Тому режимні задачі мають характер довгострокової оптимізації. У загальному випадку розв'язуються наступні основні задачі:

1)визначаються запаси гідроресурсів та оптимізується режим їх використання;

2)визначаються паливні ресурси системи, проводиться оптимізація використання палива;

3)складаються баланси потужності та енергії системи;

4)плануються капітальні ремонти енергетичного устаткування;

5)визначаються техніко-економічні показники роботи системи і станцій. Кожна з цих задач є оптимізаційною і в значній мірі визначає економічні

показники системи. Чисельні розрахунки для реальних систем показують, що задачі довгострокової оптимізації дають найчастіше значно більший ефект, ніж

15

ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ

деякі задачі короткострокової оптимізації. Наприклад, оптимізація режиму водосховищ дозволяє підвищити виробіток електроенергії ГЕС на 5-10%; оптимізація капітальних ремонтів знижує на декілька відсотків затрати на їх проведення та помітно збільшує наявні потужності електростанцій, тощо.

На даний час існує низка алгоритмів розв'язання задач довгострокової оптимізації, і вони використовуються на практиці. Деякі алгоритми побудовані на математичних моделях, що застосовують для розв'язання задач короткотермінової оптимізації, наприклад – для складання балансів потужності та виробітку електроенергії системи. Але більшість задач довгострокової оптимізації розв'язують за допомогою спеціальних математичних моделей.

Першою особливістю алгоритмів довгострокової оптимізації є те, що в них у тій чи іншій мірі використовується великий обсяг статистичної інформації. Наприклад, дані про навантаження системи за минулі періоди, про різні показники станцій і систем, гідрологічна інформація, тощо. Це висуває спеціальні вимоги до збирання та переробки статистичної інформації.

Друга особливість пов'язана з необхідністю повного представлення енергетичної системи під час розв'язання цих задач. Так, розв'язуючи задачу паливопостачання, доводиться враховувати всі теплові станції, яким потрібні різні види чи марки палива, потрібно враховувати гідравлічні зв'язки каскадних ГЕС, тощо. Тому математичні моделі і алгоритми складні, а програми розрахунків можуть бути реалізовані часто тільки на потужних ЕОМ.

16