Найвигідніший розподіл навантаження в енергосистемі

Однією з найважливіших проблем оптимального керування енергосистемою у 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 - комунально-побутової, рибної, сільськогосподарської, тощо. Особливу увагу слід звертати на забезпечення екологічної чистоти та безпеки.

Як видно, вказана задача досить складна та об'ємна. Це викликано великими масштабами енергетики, великою різноманітністю технічних, економічних та режимних характеристик окремих елементів енергосистем (різні типи електростанцій, повітряних та кабельних ліній, трансформаторів та автотрансформаторів, тощо). Розв'язання задачі повинно проводитись на різних часових інтервалах і т.п. Тому успішне практичне розв'язання цієї задачі стало можливим лише при використанні сучасних засобів обчислювальної техніки, створенні ефективних автоматизованих систем керування (АСК) енергетикою. Разом з тим, навіть при наявності автоматизованих систем керування (АСК) успішне розв'язання задачі можливе лише при її декомпозиції, тобто розділенні на ряд простіших взаємопов'язаних задач.

Сучасні енергетичні 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 розроблено та впроваджуються в практику оптимізації рішень задач, в тому числі й задач енергетики, методи багатоцільової та багатокритеріальної оптимізації, однак в дійсності у більшості випадків задача оптимізації розв'язується як одноцільова, з врахуванням прийнятої ієрархії управління енергетикою.

Розподіл навантажень споживачів системи у загальному випадку має комплексний характер. Так генерація 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 у 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 та реактивних потужностей, завантаження синхронних та 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: найвигідніший розподіл активних навантажень системи при постійності напруг у вузлах з наближеним врахуванням втрат активної потужності; розрахунок розподілу реактивних навантажень електричних мереж при фіксованих активних потужностях генераторних вузлів. При такому підході спочатку визначаються активні потужності генераторних вузлів з наближеним врахуванням режиму і втрат потужності в електричних мережах. Потім в окремій підзадачі розрахунку режиму електричних мереж фіксуються активні потужності у генераторних вузлах, а реактивні визначаються за критерієм мінімуму втрат активної потужності в мережах. Таким чином, по суті окремо розглядаються та розв'язуються задачі оптимального розподілу активних і реактивних навантажень системи.

Таке розділення задачі суттєво знижує її розмірність, спрощує алгоритм та 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 - проводиться рідко і лише для характерних режимів роботи мережі. Крім того, зараз ще нема задовільних методів прогнозування реактивних навантажень. Суттєво спрощує розв'язання задачі використання ієрархічних принципів побудови та управління енергетикою.