1.2. О рациональном управлении энергосистемой
Управление энергосистемой производится за счет изменения ее состояния или параметров режима. Состояние ЭЭС определяется схемой системы, генераторным оборудованием, устройствами регулирования, устройствами автоматики и др. Главным параметром управления ЭЭС является активная мощность. Она может изменятся за счет состава включенного генераторного оборудования на станциях и за счет его разгрузки.
Режимные задачи разнообразны. Для нормальных режимов наиболее характерными являются следующие задачи:
- составление балансов мощности и энергии;
- определение перетоков мощности между ЭЭС;
- выбор состава работающих агрегатов на электростанциях;
- распределение нагрузки потребителей между агрегатами, станциями, ЭЭС;
- выбор эксплуатационной схемы электрической сети электрической сети;
- расчет потокораспределения и напряжения в электрической сети;
- выбор и размещение оперативных резервов в ЭЭС;
- регулирование частоты;
- регулирование напряжения;
- настройка систем автоматики и релейной защиты;
- распределение топливных ресурсов;
- регулирование стока водохранилищами ГЭС;
- планирование ремонтов;
- определение технико-экономических показателей.
Приведенный перечень является далеко не полным, причем в каждой из перечисленных задач имеются множество подзадач.
В общем случае задача распределения нагрузки между агрегатами, станциями, энергосистемами сложна, что определяется большими масштабами энергетики, большим различием технических, экономических и режимных характеристик отдельных элементов ЭЭС. Для создания практических методов расчета производится декомпозиция общей задачи на ряд более простых и взаимосвязанных подзадач. Декомпозиция осуществляется на основе иерархических принципов управления энергетикой.
1.3. Оптовый рынок электрической энергии Украины
Среди множества вариантов моделей энергорынков в Украине была принята и развивалась в течение последних лет модель Единого покупателя. Эта модель организации рынка создается на основе многостороннего Договора, который обязывает все крупные генерирующие источники продавать свою электроэнергию оптовому поставщику (ГП «Энергорынок»), а все энергоснабжающие организации покупать свою электроэнергию у оптового поставщика.
Рис. 1.1. Схема оптового рынка электроэнергии Украины
Основные позитивные черты:
- планирование оптимального режима работы генерирующих источников на основе заявок;
- формирование единой усредненной оптовой цены на электроэнергию за каждый конкретный период (час).
Планирование режима работы ОЭС Украины базируется на заявках производителей и поставщиков электроэнергии. Ежедневно до 930 производители и поставщики электроэнергии предоставляют в ГП «Энергорынок» свои заявки на покупку-продажу электроэнергии.
В зависимости от уровня необходимого покрытия графика нагрузки определяется оптимальный состав работающего оборудования на ГЭС, АЭС, ТЭЦ и ТЭС с точки зрения минимизации стоимости производства электроэнергии на последних. При этом обеспечивается минимально необходимый состав работающего оборудования на электростанциях по сетевым ограничениям и надежности работы самих электростанций.
Оптимальное распределение нагрузки между генерирующими блоками достигается за счет нагрузки в первую очередь тех блоков, которые дают минимальный рост затрат на производство электроэнергии по Украине. При этом учитываются ограничения по электрическим сетям, по использованию гидроресурсов, необходимый вращающийся резерв и другое.
Таким образом, с математической точки зрения задача оптимального распределения нагрузки сводится к отысканию минимума функций многих переменных, причем эти переменные не являются независимыми, а имеют целый ряд ограничений или связей.
Для оптимизации режима нужно найти минимум затрат, зависящих от большого числа переменных, связанных условиями ограничения.