Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Сапрыкин Г.С. Исследование операций в энергетических расчетах учеб. пособие для слушателей фак. повышения квалификации преподавателей теплотехн. каф., аспирантов и студентов специальности 0305

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.03 Mб
Скачать

Рассмотрим топливно-энергетический комплекс (р и с.4-12 ) , со­ стояний из 7 угольных карьеров и 10 электростанций. Каждая ТЭс имеет мощность 4 .млн.кВт с потреблением 17 млн.тонн угля в год.

Комплекс размещается в пределах сравнительно небольшого по тер­

ритории участка, причем выбор площадок

по* ТЭС уже произведен.

 

 

 

 

 

Обозначим через Ху

 

 

 

 

 

- количество топлива, J

 

 

 

 

 

отправляемого

из

L

-го

 

 

 

 

 

карьера

 

на

j

-

ую

 

 

 

 

 

электростанцию

 

 

 

 

 

 

 

 

С I = 1 . 2 . . . ' щ , j = 1 , 2 . .И).

 

 

 

 

 

Неотрицательные

перемен­

 

 

 

 

 

ные Х ()

,

Х ^2 ,...^

 

 

 

 

 

 

 

С ЧИСЛОМ ttxm )

ДОЛЖНЫ

 

 

 

 

 

удовлетворять следующим

 

 

 

 

 

условиям

:

 

 

 

 

 

 

 

 

I .

Суммарное коли -

 

 

 

 

 

чество топлива, направ­

Р и с.4 -12 .

Размещение

угольных

ляемое из каждого карье­

ра на все

станции.долж­

карьеров

и ТЭС в

топливно -

но равняться производи­

энергетическом

комплексе

тельности

карьера.

Это

венств

 

 

 

 

дает YYI

условий -

ра­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хД.,2

•■•+Х т - й , ,

 

 

 

 

 

 

 

х г Г х 1г* . . . + X ltl = йг>

 

 

 

 

 

ИЛИ

•^пц + -^тг+ •••+ ^ т п ~0-\

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ы

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ы

г

а , ,

 

 

 

 

(4 -9 3 )

I X m.j - Qт

2. Суммарное количество топлива, доставляемое на каждую стан­

цию из всех карьеров, должно быть равно количеству топлива, ожи -

гаемого на электростанции, что дает п. условий - ' равенств

100

 

ЗС-ц +

+ ■••+X пн ' ,

 

 

ЭС-^2*' ‘ ' •+ ЗС*ni = &£,

ИЛИ

Х<п. + ^"Zn+ •

'hi

 

 

 

 

£ x u 4 „

 

 

Ы

- к ,

(4 -9 4 )

 

 

^im - fin

3 . Суммарная стоимость всех перевозок должна быть минимальна то есть

 

W ' С(| Х н + С(гХ,л+ .. ■+C(rtX<ft+Ci<X l<

‘ ’ ' +

 

 

+ ^zn^-zn+ ' ■•+ СццХ^(+ Стг Х ^ 4- ■•- +

Хщп ""

>

или

m п.

СмЗСп— - W in ,

 

 

 

Z

Z

 

(4 -9 5 )

 

w

j -(

d i

 

 

где

Cij

- стоимость

перевозки топлива, включая затраты на его

 

’У

добычу, из

карьера

i

на

электростанцию

J

 

Кроме того,

Х ц * 0

и предполагается,

что

Б

' - а

 

то есть имеем задачу чз " правильным балансом

 

 

Стоимость потребляемого топлива каждой станцией определена

 

как сумма затрат на его

добычу

С

С<|

= 2 , 2 5 руб/т

) и на трано

-

порт

 

 

 

 

 

 

 

Т"

 

 

 

 

 

С=С^.+Ст ,

 

 

 

руб/т

 

 

 

 

Стоимость транспортировки

топлива

( Ст

, руб/т )

различными

способами

в зависимости

от дальности перевозок и грузооборота

,

использовавшаяся в

расчетах, представлена л табл.

4-14

С данные

[ 63 ] ) .

6

каждой ячейке

первая

цифра -

стоимость

перевозки же

-

лезнодорожным транспортом, вторая

-

гидротранспортом,

третья -

 

ленточным конвейером, четвертая - канатно-ленточным транспорте -

ром.

 

 

 

 

 

 

-

 

 

В рассматриваемом

гипотетическом примере о

, fi. = 17 .106

т/год, мощность карьеров: Q, =

1 7 .ГО6

т/год;

ttt = 3 4 .1 0 ” т/год ;

a s =

I 8 . I 0 6

т/год

;

I 7 .I 0 6

т/год;

Q.s =

3 0 .Юб

т/год ;

0. .

1 9 .106

т/год

;

3 6 .Ю3 т/год.

 

 

 

101

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4-14

Р а с с т ' тние,

 

 

 

 

 

t

 

 

 

кы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Грузообйч.

 

 

 

20

 

 

5 °

!

70

 

100

 

рот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

млн. т/год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

0 , 1 8 ; 0 , 1 5 0 , 2 8 ; 0 , 3 б 0 , 2 0 ; 0 , 2 6

0 . 1 3 ; . 0 , 1 8

 

 

 

 

0 , 3 2 ; 0 , 1 7

0 , 8 0 : 0 , 4 4

 

0 , 5 6 ; 0 , 3 2

0 , 4 0 ; 0 , 2 0

10

 

 

 

0 , 1 4 ; 0 , 1 4

0 , 2 3 ; 0 , 2 4

 

0 . 1 5 ; 0 , 2 3

0 , 1 0 ; 0 , 1 7

 

 

 

0 , 2 6 ; о ,2 0

0 , 6 4 ; 0 , 5 0

 

0 , 4 6 ; 0 , 3 6

0 , 3 2 ; 0 , 2 4

 

 

 

 

 

15

 

 

 

0 , 1 2 ; о , 1 4

0 , 1 9 ; 0 , 3 2

 

0 . 1 4 ; 0 , 2 2

0 , 0 9 ; 0 , 1 6

 

 

 

0 , 2 2 ; 0 , 2 2

0 , 5 5 ; 0 ,5 4

 

0 , 3 8 ; 0 , 3 8

0 , 2 7 ; О .с б

 

 

 

 

 

20

 

 

 

0 , И ; о , 1 4

0 , 1 7 ; 0 , 3 2

 

0 , 1 2 ; . 0 ,2 2

0 , 0 8 ; 0 , 1 6

 

 

 

0 , 1 8 ; 0 , 2 4

0 , 4 9 ; 0 , 5 6

 

0 , 3 4 ; 0 , 4 0

0 , 2 5 ; 0 , 2 9

 

 

 

 

 

25

 

 

 

0 , 1 0 ; о , 1 3

0 , 1 б ; 0 , 3 2

 

о . п ; 0 , 2 2

0 . 0 7 ; 0 , 1 6

 

 

 

0 , 1 8 ; 0 , 2 5

0 , 4 6 ; 0 , 5 8

 

0 . 3 2 ; 0 , 4 2

0 . 2 2 ; 0 , 3 0

 

 

 

 

 

Независимо от вида транспорта оптимальный план перевозок вы­

глядит следующим образом (в

скобках подача топлива от карьера в -

млн. т/год):

к, С,

(I? -);

 

K^Ct (I7 );

 

(17)

;

К,— С,

(17);

 

* г

-с„ (17);

Кс -С6 (17);

 

-С7

(13);

к ^ Й

о »

;

 

ке

Си 0 5 ) ;

К,—

С9 (17);

Кт— С8 (17);

\ г с<0( 2 )

'

маршруты и их

грузообороты определили значения це­

Выявленные

левой функции

U

. Затрата

на доставку топлива от

карьеров до

станций только железнодорожным транспортом составляют 406,54.10^ руб/год; гидротранспортом - 4 0 9 ,4 2 .1 0 ° руб/год ; ленточным кон­ вейером - 420,05 .10^ руб/год и канатно-ленточным транспортом - 427,76.ГС б руб/год. Таким образом, в рассматриваемых условиях наивыгоднейшим видом транспорта оказался железнодорожный. В общем

же случае, при большем диапазоне расстояний, мощностей карьеров и электростанций,необходимо рассматривать и возможные сочетания всех видов транспорта в пределах топливно-энергетического комплекса.

Использование методов

линейного программирования в исследова­

нии операций рассмотрено

в [ 4 ,6 , 6 4 J , для оптимального плани­

рования в энергосистемах в

[6 1 j .

102

V. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

Научно-техническое прогнозирование является важнейшей зада­ чей научно-обоснованного управления развитием науки и техники. По важнейшим проблемам развития народного хозяйства признано необходимым разрабатывать научно-технические прогнозы на дли­ тельный период. Этим обеспечивается необходимый научный и тех­ нический задел для перехода на качественно новые технологвческие процессы, которые позволйли бы повысить производитель -

ность труда в несколько раз.

Управление такой сложной системой,как энергетика, не может быть оптимальным, если исходить из информации, описывающей си -

сТеМу только в данный момент времени,и не учитывать условия её функционирования в будущем. Необходимость,прогнозов особенно сильно проявляется в настоящее время - в условиях высоких тем -

пов научно-технического прогресса. Перспективное планирование требует тщательного учета тенденций развития многих факторов ,

большого количества возможных вариантов выбора решений. Прогно­ зирование событий позволяет учесть их положительные и отрица - тельные последствия, а в ряде случаев вмешаться в дод их разви­ тия и контролировать их. Таким образом, прогнозирование стано­ вится важнейшим инструментом управления процессом развития от­ дельных отраслей науки и техники, а в конечном-итоге - развития всего народного хозяйства.

Определяющим фактором развития социалистической экономики является взаимосвязь долгосрочных, перспективных и текущих пла­ нов. При этом научное прогнозирование должно учитывать общие закономерности общественного развития, объективные тенденции , обусловливающие перспективы развития социально-экономических отношений, Прогнозирование будет только тогда научным, если оно основано на учете конкретных тенденций, реальных закономерно-

103

стей развитая ; если оно продиктовано потребностями общества и упитывает реальные возможности развития. " Прогноз есть аргумен­ тированное высказывание о ранее неизвестном и не поддающемся еще непосредственному наблюдению будущем состоянии объекта и его опосредственных связей [б б ]. Прогноз приобретает еще большую зна чимость, если подкрепляется планированием - принятием решений на основе прогнозов.

Направление науки, разрабатывающее методологию и принципы прогнозирования, в нашей стране носит название прогностики.Научно техническое прогнозирование является конкретным направлением про­ гностики и представляет собой " вероятностную оценку возможных путей и результатов развития науки и техники, а такие требуемых для их достижения ресурсов и организационных мер [б б ] " .

§5 -1 . Методы прогнозирования

Кнастоящему времени существует большое количество методов

прогнозирования, однако необходимо отметить, что " не существу - ет ощутимой связи между хорошим прогнозированием и применением

того или иного метода 65j " . Более того, подавляющая часть на­ учно-технического прогнозирования ведущими в этой области органи­ зациями зарубежных стран осуществляется без применения сложных специальных методов или вовсе без их использования. Примером представления временных рядов С время в них выступает как аргу­ мент) является экстраполяция относительных'тенденций в широкой совокупности. Примером такой совокупности макет явиться суммар­ ное п'требление различных видов топлива, ввод энергетических мощностей блоками различной единичной мощности и т .д .

На рис.

5-1, а приведен

график

потребления различных видов

топлива в

США с

I860 года,

построенный по данным [б7 ] .

Из графиков

видны регулярные примерно полувековые циклы для

плавных

$

-

образных кривых потребления различных видов топ­

лива, что может

быть полезным при

перспективном планировании не

только топливной промышленности, но и типов энергетических уста­ новок. График 5 -1 , б ^68 ] показывает тенденции увеличения еди­ ничной мощности блоков и доли установок разной мощности за пяти­ летний цикл.

Метод экстраполяции тенденций и его модификация - экстрапо­ ляция S - образных кривых остаются основными и в более де -

тельных прогнозах. ГОЛ

Рис. 5 -1 . а) Распределение видов потребляемого топлива

вСША ,

б) ввод блоков различной единичной мощности

Экстраполяция позволяет в некоторых случаях прогнозировать и -экономические показатели на относительно близкую перспективу без учета всего сложного комплекса экономических взаимосвязей.Приемы экстраполяции основаны на предположении об относительной стабиль­

ности тенденций развития производств, отраслей промышленности и отдельных показателей, например, продукции, фондов, капитальных вложений , ввода энергетических мощностей, производства электри­ ческой энергии и т .д .

В методах экстраполяции используются следуюпце типы уравне­

ний

 

 

' а) у а 0,1+аД1+ ..,+ а(,1'1,

 

 

 

где

 

 

 

прогнозируемый показатель ;

 

 

 

 

постоянные;

 

 

 

t

время;

 

 

 

 

 

l )

спонента

^=(|0+рГ,

где

 

 

р -

процентный рост показателя

 

 

г)

логи ста

К

-

i

1 F*T

где

L

 

 

 

 

+ae

верхний предел прогнозируемого показателя

 

a

безразмерная константа ;

 

&

размерная

константа

 

( l /время ) .

 

Получающаяся по формуле г)

 

$ - образная кривая (ом .ри с.5 -2 )

105

 

 

 

 

 

симметрична относитель­

 

 

 

 

 

но

точки

перегиба

в

 

 

 

 

 

пределах

от

у

=0

(при

 

 

 

 

 

{

=

- 00

) Д031^ =1

(при

 

 

 

 

 

t =

+ оо ) .

Подокне вто­

 

 

 

 

 

рую производную нулю-,

 

 

 

 

 

d*U JoLt

=0,

можно

по­

 

 

 

 

 

казать , что точка пе­

 

 

 

 

 

региба

находится

при

 

 

 

 

 

t

*

6 tQ /&

и

что ве­

 

 

 

 

 

личина

U

в

этой

точке

№ с .5 -2 . Изменение

прогнозируемого

равна всегда

у

 

= А/Э-

параметра по логистической

Постоянная " O r"

зада-

 

кривой.

 

ет

положение

кривой во

временном измерении

; при е5 изменении происходит сдвиг'кривой

вправо или влево. Константа " \ "

задает наклон кривой. Если

верхний предел

L

 

может быть установлен исходя кэ

теоретиче-

ских соображений,

то

Д=0).

0,Ч/уйН

где

Ц

 

означает

U

в

момент времени

t

 

' ®rf°

 

 

 

 

 

 

«

 

Постоянная

" 8

"

определяется по известной

или оцененной ве ­

личине тангенса

угла

наклона кривой

сЦ Id t

 

в

момент

1 =0

 

% = ( j ± w V i a \

 

a u

' d t 'o

Из сказанного следует, что если известен какой-то окончатель­

ный предел процесса

развития,

то

кривая может быть экстраполиро­

вана на основе очень

короткого

временного ряда.

Логиста была использована, например, в[б9]для прогнозирова­ ния потребления электроэнергии в быту, исходя из потребностей

её в

отдельных агрегатах ( освещении, кондиционировании, обогре­

в е ,

электроприборах ) .

 

Установление конкретного вида зависимостей между переменны­

ми величинами основано на математическом аппарате статистики -регрессионном анализе, для установления тесноты связи между эти­ ми переменными применяется корреляционный анализ [74 ] .

Некоторые приложения этих разделов статистики для целей про­ гнозирования рассмотрены ниже.

§ 5 . 2 . Экстраполяция. Линии регресия

Последование многочисленных экономико-статистических рядов

10 б

показало, что кногие яз них описывается параболами не выше, чем третьей степени [то J . Для параболических уравнений является ха­ рактерным постоянство разностей величин, образующих ряд: для

уравнении первой степени С прямая линия ) постоянны первые разно­ сти , для второй степени - вторые разнося! и т ,д .

Использование приемов экстраполяции покажем на примере прог­

ноза выработки электроэнергии и установленной мощности электро - станций страны до 1980 года.

Из приведенной нике таблицы 5 -1 ( данные приняты по [71 ] ) следует, что зависимость выработки электроэнергии по годам раз­

вития может быть описана параболой второй степени,

так как вто­

рые* разности Д \ практически

постоянны.

Поставим

следующую за ­

дачу -

найти продолжение ряда

вплоть

до I960

года. Отметим,

что эта

задача может быть решена по приведенному ряду, так как

дальность экстраполируемого интервала рекомендуется выбирать рав­ ной примерно одной трети отчетного ряда данных [б б ] .

Я :

год

:

Э:, млрд.кВт,ч

;п .

 

»

*'

 

 

 

*

 

 

*

I

1945

 

43,30

 

 

2

1946

 

4 8 ,5 7

 

 

О

1947

 

56,49

 

 

 

 

 

 

4

1948

 

66,34

 

 

5

1949

 

7 8 ,2 6

 

 

б

1950

 

- 91,2 3

 

 

7

1951

 

104,00

 

 

8

1952

 

119,16

 

 

9

1953

 

134,33

 

 

10

1954

 

150,70

 

 

I I

1955

 

170,20

 

 

12

1956

 

191,65

 

13

1957

 

.209,70

 

 

14

1958

 

235,35

 

 

15

1959

 

265,10

 

 

5 ,2 7

7 ,9 2

9 ,8 5

11,92

12,97

12,77

15.16

I5 -.I7

16,3 7

19,50

21,45

18,00

25,65

29,75

Таблица 5 -1

А

2,65

1 ,9 3

2,07

1,05,

-0 ,2 0

2,39

0,01

1,20

3,13

1,95

3,45*

7,65

4,10

-2 ,5 5

27,20

 

 

 

 

Продолжение таблицы ' “5-1

I :

2

:

3

4

:

5

 

16

I960

 

292,30 ~

35,40

8,20

 

 

17

1961

 

327.70

6.18

 

 

 

41,58

 

 

18

1962

 

369,28

1,52

 

 

 

4 3 ,Ю

 

 

19

1963

 

414,40

3 ,4 0

 

 

 

46,5 0

 

 

20

1964

 

458,90

1 ,3 0

 

 

 

47,8 0

 

 

21

19©

 

506,70

-1 0 ,1

 

 

 

37,9 0

 

 

22

1966

 

544,60

5 ,2

.

• ч

 

43,10

23

1967

 

587,70

7.9

 

 

 

51.00

 

 

24

1968

 

638,70

- 0 .7 •

 

 

50,3 0

 

25

19©

 

689,00

 

 

 

 

 

 

 

 

СвоЖотво постоянства вторых разностей и используется для

расчёта перспективен показателей, в вам и случае - выработки

электроэнергии. ПростеЖиаи же показателен изменчивости приведен­ ного ряда 3 L олухат верам разности.

Каждое значение оеранх разяоотеЖ содержит в себе элементы случайности из-за влияния Доиалышх, временных факторов. Для иоххвчевия (сглаживания) влипия частных факторов разобьем ряд первых разяоотеЖ на две твиые половины и вычислиы их среднее

»Ц

ft

4 3 ,as-,

(5 -1 )

 

 

 

_ »i

36,71

Темпы развития ряда характеризуются коэффициентом развития

-

Kf ^ - ^ - 2'65

(5-3)

При достаточно тесной связи аргумента (времени) с величинами,

образуемый ряд,можно считать, что величина Кр остается равной 2,65 по крайней мере для половины динамического ряда. Исходя из этого предположения определяется средняя первых разностей пред­ полагаемого (экстраполяционного; ряда

л Э э =КрЛЭ^*2,65-36,7= 97, Ч

С5-й)

108

Начальная первая разность экстраполяционного ряда определяет­ ся как средняя из последних членов заданного ряда. Так как экстра­ поляционный ряд состоит аз I I членов, то первую разность опреде­ лим из Г> членов заданного ряда

ь З ,

* ? , № 7 Л * ь т 2 ,!)< № £ 1 . 4 6,02

(5 - 5 )

Э

5

 

По средней первых разностей экстраполяционного ряда н первой экстраполяционной разности определяем последнюю экстраполяционную разность

 

 

 

 

лЭ* '2 й Э 3 -

* 1 Ц Ч - « , 0 2 « М ,&

 

(5 - 6 )

 

Для определения

промежуточных значений ь Э э

,

йЭэ и т .д . вы­

числим вторые разности экстраполяционного ряда ( в предположении

их

постоянства )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч Щ - « , 0 2

т й

 

(5 - 7 )

где

г

- число членов экстраполяционного ряда.

 

 

 

 

Первые разности экстраполяционного ряда принимает, таким об­

разом,

следующие

значения:

ь Э э

,&Э*=ьЭэ+ л1* Ээ

 

; лЭз=лЗэ + ^ =

йЭэ +2Ь

 

 

 

 

(1-1Н г Ээ

,

йЭд .Численные значе­

ния искомых членов

экотраполяционного

ряда определяются по форму­

лам

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^(аВ)*Э(г5)^ьЭ э ,

 

 

(для

1970

года)

 

 

 

 

 

 

 

 

I.

 

 

 

'

 

п

 

(5 -8 )

 

 

 

^(27)е З(ав) + 2&Ээ|. . . . Э(п+(п =

 

+ &Ээ ,

 

 

где

 

э в ы р а б о т к а

электроэнергии

в 1969

году.

 

 

 

Результаты вычислений'приведены в

таблице 5 -2 .

 

 

 

 

 

 

. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5-2

Ж

26

: 27

: 28

:

29 : 30 : 31 : 32 :

33 : 34

i

35

:

36

ШИ--------1----- -ч--------- 1--------г--------1------- -------- -

■■■'!

Г

........1

год :I 9 7 0 :1971: 1972:1973:1974:1975:1976:1977:1978 :1Э79

:

1980

ЬЭэ^б.О 56,3'

бб.б

7 6 ,8

8 7 ,1

9 7 ,4

107,7

1180

1282

138,5

 

148 ,8

^Ээ Ю ,3

10,3

10,3

10,3 10,3 10,3 -10,3

10,3

ЩЗ

1 0 ,3

 

 

. Э

735

7913

65*©

934,71021,81192

12269

13440147^1

I6 U 6

1760,4

 

По таблице можно'проследить совпадение значений экотраполя­

ционного ряда с точками, принятыми за контрольные; в I9TO году

выработка электроэнергии

в стране составила 740,9 млрд.кВт ча -

оов, в

1971

году -

800,4

млрд.кВт.часов [7 2 ]

при плане

 

790

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

109

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ