УДК 621.311:618.5

Н.В.Мищенко

Научн. рук. доц., канд. тех. наук О.И.Александров (кафедра автоматизации технологических процессов и электроники, БГТУ)

Векторно-параметрическая оптимизация режима ээс

Процесс выработки и потребления электрической энергии тре-бует правильной организации передачи и распределения ее между потребителями. С помощью выбора оптимальных вариантов эксплуатации энергетических систем возможно получение значительного количества дополнительной электроэнергии или существенная экономия ресурсов.

Выбор оптимального режима работы энергосистемы представляет собой сложную многокритериальную задачу принятия решения, постановка которой должна учитывать множество разнообразных факторов.

Целевая многокритериальная функция должна включать в себя следующие основные составляющие: затраты на топливо на электростанциях, значение потерь активной мощности в основной сети, величину ущерба от недоотпуска электроэнергии, интегральный показатель уровня надежности электроснабжения потребителей. Целевая функция задачи определяется в некоторой допустимой области ее существования, границы которой зависят от системы ограничений, в их числе: баланс мощности в энергосистеме, режимные и экономические ограничения, ограничения по запасам топлива на электростанциях, характеристика ущербов энергоемких промышленных предприятий, выступающих в роли потребителей-регуляторов.

В качестве главного критерия оптимизации примем минимум затрат энергетических ресурсов. Условия экономичного распределения активных мощностей в ЭЭС при наличии только тепловых электростанций, определенном составе оборудования и заданном значении суммарной нагрузки имеют вид:

, для , (1)

,

где  – значение относительного прироста системы; – величина удельного прироста часового расхода топлива на единицу дополнительно активной мощности i-й ЭС; – относительный прирост потерь активной мощности по i-й электростанции; n – число генерирующих узлов (генерирующих групп).

Характеристики относительных приростов генерирующих узлов (эквивалентные характеристики электростанций) в общем случае задаются аналитической зависимостью:

, для , (2)

Нагрузки узлов потребления на первом этапе расчета учитываются долевыми коэффициентами k_j:

, для , (3)

где – суммарная прогнозируемая нагрузка потребительских узлов; N – общее число узлов сети, не считая балансирующего.

Коэффициенты k_j можно вычислить, если ориентировочно задать нагрузки. Мощности генераторных узлов двусторонне ограничены:

, для , (4)

где , – нижняя и верхняя границы мощностей генерирующих узлов.

Для любого момента времени должно выполняться условие баланса мощности:

. (5)

В матричной форме суммарные потери в сети приближенно можно выразить в виде квадратичной функции активных мощностей:

, (6)

где P^* = [ ] – строчная матрица активных узловых мощностей; P_i – вектор-столбец активных мощностей генераторных узлов; P_j – вектор-столбец активных мощностей нагрузочных узлов; В – квадратная симметричная положительно определенная матрица коэффициентов потерь, элементы которой суть действительные безразмерные числа.

Так как , то  = 2  B P,

где  – вектор-столбец частных производных потерь мощности. Разобьем матрицу B а клеточные субматрицы, а векторы и  –на подвекторы:

; ; ,

где B_ii, B_jj – квадратные матрицы, порядка n и m соответственно; B_ij, B_ji – прямоугольные матрицы размером n  m и m  n соответственно; m = (N – – n) – число нагрузочных узлов; векторы P_i и _i имеют размерность n.

С учетом симметрии матрицы В получим:

. (7)

Или с учетом (3) выражение (6) запишем в виде:

.

Обозначим

. (8)

. (9)

Тогда получим:

. (10)

.

Далее необходимо найти оптимальное значение данной функции. Традиционный подход к оптимизации предполагает, прежде всего, экономичное распределение нагрузок между генерирующими источниками энергии. Но больший эффект может быть получен при решении полной задачи оптимизации с учетом оптимальной загрузки потребителей, т.е. необходимо более правильно учитывать влияние выбранного оптимального режима на работу потребителей.

В силу несовпадения режимных интересов электрогенерирующей и электропотребляющей систем организация их взаимодействия сводится к отысканию компромисса, т.е. некоторой системы взаимных уступок, сущность которых состоит в допустимых отклонениях каждой из взаимодействующих сторон от своего оптимума.

В результате решения этой задачи необходимо найти вектор-столбец оптимальных величин снижения мощности каждого потребителя, дающий в целом минимальный ущерб энергоузла в течение соответствующего временного диапазона.

ЛИТЕРАТУРА

1. Арзамасцев Д.А., Бартоломей П.И. Холян А.М. АСУ и оптимизация режимов энергосистем. – М.: Высшая школа, 1983. – 208 с.

2. Отчет о НИР. Разработка и внедрение программного комплекса для минимизации расхода топлива, потерь мощности и энергии в объединенной энергосистеме Республики Беларусь с учетом экономичного регулирования электропотребления. Рук-ль темы к.т.н. Александров О.И– М.: 2000. – 82 с.

3. Отчет о НИР. Разработка методологии взаимодействия электростанций энергосистемы с энергоемкими промышленными предприятиями в условиях рыночных отношений и дефицита энергоресурсов. Рук-ль темы к.т.н. Александров О.И– М.: 1997. – 28 с.

УДК 681.5

О.М. Жуковская, Е.Н. Меленько

Научн. рук. доц. Д.А. Гринюк (кафедра автоматизации производственных процессов и электротехники, БГТУ)