1.4. Автоматизация проектирования ээс

Усложнение структуры генерирующих мощностей, схем электрических сетей затруднили поиск лучших вариантов развития и анализ условий работы ЭЭС. Решить эти задачи практически невозможно без применения математических моделей (рис. 9) и ЭВМ.

Математическая модель - это приближенное отображение с помощью уравнений, переменных и ограничений свойств функционирования и развития моделируемой системы.

Накоплен достаточно большой опыт применения математических моделей и ЭВМ для проектирования ЭЭС.

Рис. 9. Математические модели развития ЭЭС

Наибольший эффект может быть получен при создании единого вычислительного комплекса оптимизации развития ЭЭС, входящего как составная часть САПР. В состав этого комплекса должны входить специализированные математические модели и сервисные программы подготовки, ввода, вывода используемой информации.

САПР энергосистем (САПР ЭС) должна обеспечить выполнение следующих работ:

- схем развития ЕЭС, ОЭС, РЭС;

- плана развития отрасли;

- энергетических и электросетевых разделов проектов крупных энергообъектов;

- схем внешнего электроснабжения объектов народного хозяйства, районов, узлов;

- предложений по годовым и пятилетним планам проектирования и строительства электростанций и сетей;

- формирование сводных и справочных данных по развитию ЭЭС и сетей.

Первая очередь САПР ЭС создана в виде 2-х подсистем:

1) подсистема энергетических задач (САПР ЭС), обеспечивающей автоматизацию расчетов для технико-экономического анализа вариантов развития электростанций, подготовки сводных и справочных данных о развитии электростанций и сетей.

Основные задачи:

- прогнозирование уровней и режимов электропотребления ;

- составление балансов мощности и энергии;

- расчеты режимов электростанций в характерных сутках;

- расчеты потребности в топливе;

- определение балансов Р и Q в узлах сети.

2) подсистема электрических задач (САПР ЭТ), обеспечивающая автоматизацию Расчёта электрических режимов, выполняемых при обосновании решений по развитию электросетей и средств управления режимами ЭЭС.

Основные задачи:

- формирование схем замещения и их эквивалентирование;

- расчеты установившихся режимов;

- оптимизация режимов;

- расчеты ТКЗ;

- расчеты перенапряжений.

Основу информационного обеспечения САПР ЭС составляют 2 банка данных:

- по электростанциям;

- по электросетям.

Банк включает в себя словари и технологическую информацию.

Словари - наименование объекта, принадлежность, шифры. При кодировании объектов используется отраслевой классификатор.

Технологическая информация: основные показатели всех электростанций с выделением каждого агрегата мощностью 6 МВт и более.

Банк электростанций содержит информацию за отчетные 10 лет и на перспективу 15 лет.

Банк по электросетям включает словари и справочники узлов сети, основного оборудования п/ст. Технологическая информация содержит основные данные по ЛЭП 220 кВ и выше, трансформаторам, КУ, выключателям, а также основные режимные параметры узлов и ветвей сети. Хранится отчетная информация и перспективная.

Программное обеспечение включает СУРЗ, СУБД, технологические программы, системно-технологические программы, программы ввода-вывода, графические программы.

СУРЗ - управляет последовательностью решаемых задач, памятью, терминалами.

В САПР ЭН использована СУБД ИНЭС (ЭНИН).

В САПР ЭТ - СУБД СЕТОР.

Системно-технологические программы обеспечивают выборку и агрегирование исходной информации для работы технологических программ.

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ

ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ ЭЭС

2.1. Постановка задачи сравнительной экономической

эффективности капиталовложений

При проектировании ЭЭС, т.е. определении состава ее объектов и их параметров заранее должны быть заданы условия тождества эффекта (УТЭ). Под УТЭ понимают заданные одинаково для всех вариантов развития основные показатели производимой продукции: количество, качество, время ее производства (место может иметь множество вариантов). Таким образом в этих задачах задан результат (УТЭ), требуется найти минимальные затраты ресурсов для обеспечения УТЭ.

Оптимальный план развития системы определяют в два этапа. На первом этапе определяют УТЭ, а на втором, на основе принятых УТЭ - параметры системы. Задачи второго этапа получили общее название задач определения сравнительной эффективности использования ресурсов. Решение в два этапа имеет как сильную, так и слабую сторону. Сильная сторона состоит в том, что предварительный выбор УТЭ упрощает решение, т.к. можно выделить ЭЭС из всего комплекса систем народного хозяйства, сократить размерность задачи. Недостатком является то, что нет прямого учета взаимосвязи между УТЭ всех локальных систем.

При формировании задач сравнительной эффективности учитывают следующие положения.

1. Учет ограниченности капиталовложений.

При планировании на расчетный период Т (1, 2, … t … T) приходится иметь дело с использованием суммарных капитальных вложений. Они могут быть приближенно заданы для каждого года. Капиталовложения можно распределить между объектами экономики различными способами. Выбор наилучшего распределения капиталовложений в целом является задачей на определение максимального эффекта использования заданной общей величины капиталовложений. Отсюда термин - сравнительная эффективность капиталовложений.

Для каждого отдельно взятой системы задача развития формулируется как отыскание минимума некоторой функции капиталовложений и издержек при заданных УТЭ.

2. Прогнозы УТЭ и выбор расчетных сроков.

При прогнозировании УТЭ выявляются два противоречивых обстоятельства. С одной стороны всегда желательно задаваться большим расчетным сроком, чтобы учесть возможные отдаленные результаты развития систем. С другой стороны, чем больше Т, тем ниже точность прогноза для более отдаленных лет. Поэтому необходим компромисс, достигаемый с помощью адаптивного скользящего планирования (рис. 10). Его сущность сводится к многократному повторению плановых расчетов со сдвигами на небольшие сроки (год, два, пять).

Расчеты выполняются для довольно большого срока Т, а решение по выбору тех или иных параметров принимается лишь для его сравнительно короткой начальной части Т_Р.

УТЭ

T_P1

T_P1

t

1

2

T_P1

T_P2

T

T+1

Рис. 10. Скользящее проектирование

3. Учет фактора времени.

Целевая функция учитывает не менее двух показателей каждого ресурса:

- относительную ценность единицы ресурса;

- количество ресурса.

На относительную ценность ресурса влияет фактор времени. Под фактором времени понимают влияние двух обстоятельств: более раннее или более позднее начало реализации ресурса и длительность его воздействия на производство. Относительная ценность ресурса тем больше, чем раньше он вовлекается в производство и чем длительнее его воздействие на производство. Фактор времени отражает экономическую эффективность участия ресурса в производстве в условиях динамического развития ЭЭС.

Учет времени выполняют следующим образом. Все подлежащие оценке и сравнению ресурсы или затраты включают в целевую функцию своими стоимостями при известных постоянных их ценах. Затем эти стоимости умножают на коэффициенты учета фактора времени (коэффициент приведения разновременных затрат). Эти коэффициенты тем больше, чем раньше используют данный ресурс и чем больше длительность его использования в производстве.