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

книги из ГПНТБ / Падалко Л.П. Математические методы оптимального планирования развития и эксплуатации энергосистем учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
6.49 Mб
Скачать

S,

=

125 000

m; B2

=

400 000 m; Bs

= 2 0 0 000

m;

Q!=6000

ккал/кг;

Q 2 =6200 ккал/кг;

Q 3 =6100

ккал/кг\

Ції

=

0,4;

1 ] 1 2

=

0,43;

т)1 3 =

0,45;

i ] 2 1 =

0,42;

r) 2 3 = 0,4;

*| 2 3 =

0,38;

іізі =

0,41;

i l

3 2 =

0,44; і 1

з з

=

0,42;

 

З ц = 5 , 6

руб/гкал;

з 1

2 = 5,35

руб/гкал;

з 1

3

= 5 , 1 7

руб/гкал;

з 2 1 = 5 , 2 4

руб/гкал;

з 2 2 = 5 , 1 5

руб/гкал;

 

з 2

3

= 5 , 7

руб/гкал;

З з і = 5 , 6

руб/гкал;

з 3 2 = 5,03 руб/гкал;

 

з 3 3 = 5 , 0 6

руб/гкал.

После подстановки

исходных

данных

задача приобре­

тает вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

min {13,4*! +

13,8л-1 2 +

14л-,з +

13,6*2 1

+

12,8*2 2 +

+ 13,5*а з +

Н * з і

+

13,5х 3 2

+ 12,9А'3 3 };

 

 

2,4л' п

+ 2,6*2 1

+

2,5*3 1 =

600 000;

 

 

 

2,58*1 2 + 2,48*з а

+ 2,68*3 2 = 550 000;

 

 

2,7*1 3 -Ь 2,3*.,3 +

2,56*3 3

=

400 000;

 

 

 

-Vn +

А2

+

* 1

3 +

Уі <

125 000;

 

 

 

 

л 2 1

+

А - 2 2

+

* 2 3

+

у„ <

400 000;

 

 

 

 

хзі

+

х

+

*зз +

Уз <

200 000.

 

 

 

 

П р е ж д е

всего необходимо отыскать

допустимое ба­

зисное решение. С этой целью определяем

коэффициенты

 

 

2,5

 

0,18;

г 1 2

=

2,58

=0,187;

 

 

 

 

13,4

 

 

 

 

 

13,8

 

 

 

 

 

 

2,7

 

 

0,192;

г 2 1

=

2,6

0,191;

 

 

 

14

 

13,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

2,48

0,193;

г 2 3

=

2;з

 

0,17;

 

 

12,8

13,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«о

' 3 1 -

2,5

=

0,179; л,2

2,68

= 0,199;

 

14

 

 

13,5

 

 

 

2,56

=

0,198.

 

 

 

 

12,9

 

 

 

 

 

М а к с и м а л ь н о е значение

коэффициента

— гзг = 0,199.

Теперь,

как и при использовании

метода

«северо-запад­

ного угла», строим табл . 1.23 с исходными данными и

заполнение ее начинаем

с клетки 3—2. Д л я

определения

величины

поставки

сравниваем

числа 200 000 и •

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

1.23

Пунктункты

 

Пункты

потребления

 

 

 

 

 

 

1

 

 

j

 

 

 

 

 

Добыча

производства

(

2

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125 000

2

 

200 000

 

 

 

 

 

400 000

3

600 000

400 000

 

 

 

200 000

Потребность

550 000

 

 

 

 

 

Выбира ем наимен ьшее

3 начение,

котор 0 Є

равно

200 000. Эту цифру пр оставлж ІМ В КЛЄ"гку 3—2

В

резуль-

тате получсзем новую 1 абл.

1.2*г без стр<ж и 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

1.24

Пункты

 

Пункты

потребления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добыча

производства

1

 

2

|

3

|

4

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

5650

 

 

 

 

 

125 000

2

 

 

400 000

 

 

 

400 000

Потребность

600 000

 

14 000

 

 

 

 

 

Максимальное значение

имеет коэффициент

г22,

рав ­

ный 0,193. Следовательно,

заполняем клетку 2—2. В ре­

зультате получаем табл . 1.25.

 

 

 

 

 

 

 

Новое

значение

максимального

коэффициента п з =

= 0,192. З а п о л н я е м

клетку

1—3. Д л я

этого

выбираем

меньшее из чисел 125 000 и

4^Ю 000

_

^

QQO.

 

 

 

 

 

 

 

2,7

 

 

 

 

 

 

6 Л. П. Падалко

81

Таблица 1.25

Пунктункты

 

Пункты

потреблеігня

 

 

 

Добыча

производства

 

 

 

 

1

 

1

 

1

3

1

 

125 000

125 000

2

600 ООО

400 000

394 350

Потребность

 

Новое распределение

показано

на табл .

1.26.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.26

Пункты

 

Пункты

потребления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добыча

производства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

!

 

1

"

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

2

231 000

 

27 400

 

135 950

 

394 350

Потребность

600 000

 

63 000

 

 

 

 

 

 

М а к с и м а л ь н о е значение коэффициента

гГі

соответст­

вует клетке

2—1

2 і = 0,191).

Сравниваем

 

величины

394 350 и Є00 000

=231 000 и меньшую

цифру

простав -

 

2,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ляем в клетку 2 — 1 . Аналогично

заполняем

клетку 2—3.

И з б ы т о к топлива

направляем 4-му фиктивному

потреби­

телю, заполняя клетку 2—4.

 

 

 

 

 

 

 

Полученное исходное базисное

решение

показано в

табл . 1.27.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.27

Пункты

 

Пункты

потребления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добыча

производства

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

125 000

 

 

 

125000

2

231 000

5650

27 400

135 950

400 000

3

600 000

200000

400 000

135 950

200 000

Потребность

550 000

 

Д а л е е переходим к проверке .полученного решения на оптимальность. С этой целью придаем к а ж д о м у пункту потенциал. Д л я поставщиков — щ , —и2, —щ, дл я потре­ бителей V\, v2, v3, v4.

Базисному решению соответствует следующая систе­ ма уравнений:

82

2,6^ — и, = 13,6;

2,48и2 иг = 12,8;

2,68У2 ия = 13,5;

2,7vs

U l

= 14;

 

2,3а3

и,

=

13,5;

 

° 4 — " г =

0.

 

 

Р е ш и в эту систему, мы найдем

предварительные по­

тенциалы. Д л я

решения системы

м о ж н о использовать

метод вычеркивания строк и столбцов, изложенный ра­

нее.

М о ж н о решить проще, имея

в

виду,

что « 2 = 0 . Тог­

да

U 4 =

« 2 : = 0 .

 

 

 

 

 

 

Отсюда получаем:

 

 

 

 

 

 

vt =

5,24; v% = 5,15; и3 = 0,3;

и 3

= 5,87;

их =

1,9.

Проверяем теперь выполнимость

условий:

 

$i = c T F - ( V / — " І ) > ° (' = ] - 2 - з; i = l>

2>3>4);

« , . > 0 ( i = l , 2, 3).

 

 

 

 

 

 

 

После подстановок имеем:

 

 

 

 

 

с?, =

13,4 — (2,4 • 5,24 1,9) =

2,7 >

0;

 

 

с Г 2 =

13,8 —(2,58-5,15—1,9) =

0,5 >

0;

 

 

с?4 =

0 — (1 - 0 — 1,9) =

1,9>0 ;

 

 

 

 

 

eg, =

14 —(2,5-5,18 — 0 , 3 ) = 1,7 >

0;

 

 

 

с | з =

12,9 —(2,56-5,87 —0,3) =

— 1,9 <

0;

 

с|, =

о (1 -0 — 0,3) =

0,3 > 0.

 

 

 

 

 

К а к видно, одна из характеристик отрицательна. Сле­ довательно, решение неоптимальное. Поэтому переходим ко второму этапу расчетов, на котором определяем но­ вое базисное решение. С этой целью записываем в клет­ ку 3—3, для которой величина с 3 3 * о к а з а л а с ь отрица­ тельной, поставку. Обозначим величину этой поставки че-

6*

83

рез Д 3 3 . Чтобы

не н а р у ш а л с я

баланс по строке, мы

д о л ж ­

ны на

эту ж е

величину уменьшить поставку в

клетке

3—2.

В результате д о л ж н о

выполняться соотношение

Дзз + А 3 2 = 0-

В то ж е время при записи поставки в клетку 3—3 не­ обходимо снизить поставку в клетке 2—3, с тем чтобы не нарушался баланс по столбцу 3. Сумма измененных зна­ чений поставок в клетках 3—3, 2—3 д о л ж н а быть с уче­ том коэффициентов X равна нулю:

2 , 5 6 Д 3 3 + 2 , З Д 2 3

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимо следить, чтобы соблюдался т а к ж е

баланс

по столбцу 2. Это может быть

 

в ы р а ж е н о

соотношением

2,48Д 2 2 +

2,68Д 3 ,

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И, наконец, необходимо соблюдение баланса на стро­

ке 1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д 2 2

+ Д 2 3 + Д 2 4 = о .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З а д а в а я с ь значением

Д 3 3 ,

равным

1,

определяем

из

системы

уравнений

остальные

 

неизвестные.

В

итоге

имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д 3 3

=

1; Д 3 2 = — 1; Д , 3

= — 1,11; Д 2

2 =

1,08;

 

 

Д 2 4 =

0,03.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я

определения величины

поставки

в

клетку

3—3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хи

определяем

для отрицательных

клеток

отношения

-г- •

В результате имеем: для

клетки 3—2

200 000,

дл я

клетки

2—3

— 24 700. М е н ь ш а я величина,

т. е.

24 700,

определяет

размер

поставки

в

клетку

3—3.

Изменение

поставок в остальных клетках

будет равно:

 

 

 

 

Д;з = 24 700(— 1,11) = —2700;

Д 2 2 = 24 700(1,08) = 26 676;

Д 3 2 = 24 700(— 1) = — 24 700.

84

С л о ж ив предыдущие поставки с измененными, полу­ чим новый план решения, который показан в табл . 1.28.

 

 

 

 

 

Таблица 1.28

Пунктункты

 

Пункты

потребления

 

 

 

 

 

 

 

производства

 

 

 

1

 

 

 

 

2

3

4

5

1

231 ООО

 

125 000

 

 

125000

2

32 326

24 700

 

136 674

400 000

3

 

175 300

 

 

200 000

Потребность

600 ООО

550 000

400 000

 

 

 

Проверяем полученное решение на оптимальность. С этой целью отыскиваем потенциалы из системы урав ­ нений:

2,61»! — и 2 = 13,6;

2,48і>2 и2 = 12,8;

2,7о3 — « х = 14;

2,68о2 — «з = 13,5;

2,56о3 и3 = 12,9;

vi иг — 0-

Ре ш и в эту систему, получим следующие значения по­ тенциалов:

v4 =

0; их = 0; ц2

=

0; v±

= 5,24; v2

=

5,16;

 

ua = 0,33; v3 = 5,17.

 

 

 

 

 

 

 

 

Так

как условия

ut

^> 0 выполнены,

то

осталось

про­

верить только выполнимость условий

c*i ^

0. После

под­

становок получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

cti =

13,4 —(2,4-5,24 — 0)

=

0,8 > 0;

 

 

 

c t 2 =

13,8 —(2,7-5,16 — 0)

=

0,1 > 0 ;

 

 

 

 

С |з =

13,5 —(2,3-5,17 — 0 ) =

1,7 > 0;

 

 

 

 

СІ! =

14 — (2,5 • 5,24 — 0,33) = 1,3 >

0;

 

 

 

85

cf4 = 0 — (О — 0,33)

= 0,33 >

0;

Си = 0

— (0 — 0) =

0.

 

Так как все характеристики

сц неотрицательны, то

полученное базисное решение оптимально.

Оптимальная рассортировка топлива. Антрацит сор­

тируется

на 6 сортов, причем

известна доля к а ж д о г о

сорта в общем количестве угля. Уголь сжигается в ус­

тановках разного типа, производящих тепло. На

к а ж д о й

из установок производится

Aj

единиц

тепла.

 

 

З а д а н ы к.п.д. установок

при работе

на

к а ж д о м

из

сортов топлива Ї), 7 — сорт

топлива, /

— тип

установ­

к и ) . Известна теплотворная способность

к а ж д о г о из

сор­

тов Q/. Известны т а к ж е затраты

з( ; -

на

производство

единицы тепла, вырабатываемого на установке к а ж д о г о типа при расходе угля к а ж д о г о сорта. Требуется найти такое распределение сортов топлива м е ж д у установками, чтобы суммарная стоимость всего произведенного тепла была минимальной.

Критерий оптимальности имеет вид

 

т

п

 

 

 

 

 

т і л

V

V Q,.r|,7 3; / x,7 ,

 

 

 

 

І=І

/=і

 

 

 

 

 

где Л',7

количество топлива

/-го сорта,

используемого

 

 

в /-й установке.

 

 

Ограничения з а д а ч и :

 

 

 

1)

производство в установке

к а ж д о г о

типа требуемо­

го количества

тепловой энергии:

 

т

 

 

 

 

 

 

 

2 Q , i l v % = 4 -

У = 1 ,

2 , . . . ,

я);

 

i=i

 

 

 

 

 

 

 

2)

ограниченность доли к а ж д о г о сорта в общем коли­

честве

угля:

 

 

 

 

 

2 * у < Я і

( l ' =

J> 2 , . . . ,

т);

 

 

3)неотрицательность переменных:

*, / > 0 .

Да н н а я задача, как и предыдущая, относится к рас­

пределительным з а д а ч а м линейного программирования .

86

Оптимальное планирование ремонтов на конденсаци­ онных электростанциях. П л а н капитальных ремонтов дол­ жен определять, когда и какую мощность следует выво­ дить в ремонт в течение планового года. Пр и этом оп­ тимальный план д о л ж е н обеспечивать наиболее эконо­

мичную и надежную

работу

энергосистемы.

 

 

 

 

 

Д л я

проведения

расчетов

необходимы

следующие

исходные данные:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р1}

 

 

1)

среднемесячные

располагаемые

мощности

на

к а ж д о й электростанции в к а ж д о м

месяце;

 

 

 

 

 

2) с у м м а р н а я ремонтная мощность

Rt

каждой

элект­

ростанции в году,

п о к а з ы в а ю щ а я

суммарную

мощность

всех агрегатов, которые д о л ж н ы

быть отремонтированы в

течение

года;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

число часов

использования

мощности

отдельных

электростанций в к а ж д о м

месяце

Тц\

 

 

 

 

 

 

 

4)

топливная

составляющая

 

себестоимости

энергии

 

5)

 

потребность

в

электроэнергии

 

за к а ж д ы й

 

ме­

сяц

Э,-;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qj

 

6)

производственная

мощность

ремонтных

баз

Мет;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7)

удельные убытки из-за неиспользования

мощно­

сти

ремонтной

базы

г/,-

 

руб/Мвт;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8)

для к а ж д о г о

месяца

д о л ж н а

быть

определена

ме­

сячная загрузка тепловых конденсационных станций

Nf.

 

ДГ. =

 

рк -f. рпер

 

РГЭС

 

рТЭЦ

рт.р _|_ рреЗ)

 

 

 

 

где

Р* — необходимая

энергосистеме

мощность;

 

 

 

 

 

рпер переток

мощности

в другие

системы;

 

 

 

 

 

Р у э

с

мощность,

покрываемая

гидроэлектростанциями;

ртэц

 

— мощность, покрываемая

 

теплоэлектроцентралями;

 

Ртр

— снижение

мощности вследствие

проведения

теку­

 

 

 

щего

ремонта;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ? е з

— мощность

аварийного

резерва.

 

 

 

 

 

 

Обозначим

мощность, выводимую

в ремонт

на

і-я

станции в /-м месяце, через

хГг

В к а ж д о м месяце

мощ ­

ность,

выводимая

в

ремонт, не

д о л ж н а

превышать

раз ­

ницы

м е ж д у располагаемой мощностью и

нагрузкой.

Это условие м о ж н о записать так:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І % < І Л / - Л Г , - ( / = 1 , 2,...,

 

12).

 

 

 

 

 

 

і=1

 

і=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

87

С у м м а р н а я

выработка

всех электростанций системы

в к а ж д о м месяце не

д о л ж н а

быть

меньше потребности

системы в энергии в этом

месяце:

 

yi(Pif-xi])Tij^3j

 

( / = 1 ,

2 , . . . ,

12).

І=І

 

 

 

 

 

Наличие здесь

з н а к а

неравенства,

а не равенства обус­

ловлено вероятностным характером величины энергопо­ требления за к а ж д ы й месяц.

С у м м а р н а я отремонтированная

мощность

для

к а ж ­

дой электростанции в течение года

д о л ж н а

быть

равна

заданной:

 

 

 

2 * / / = Я» (' = Ь 2 , . . . , п).

 

 

 

/=і

 

 

 

Ввиду неравномерности годового графика месячных максимумов нагрузки системы, обусловленной наличием летнего провала, невозможно равномерное распределе­ ние ремонтов в течение года. Поэтому основная масса ремонтов проводится в летний период. О д н а к о при этом необходимо следить, чтобы мощность, выводимая в ре­ монт, не превышала мощности ремонтной базы . Это ог­ раничение в ы р а ж а е т с я формулой

£ *

/ / < Q /

(/

=

1. 2 , . , . ,

12).

 

 

І=І

 

 

 

 

 

 

 

 

И,

наконец,

ремонтируемая

мощность к а ж д о й элект­

ростанции не

д о л ж н а

превышать

величины мощности,

запланированной

в ремонт:

 

 

 

л - , 7 < Я г (i =

l ,

2 , . . . ,

п; /

=

1,

2 , . . . , 12).

В

критерии

оптимальности

д о л ж н ы учитываться ка к

з а т р а т ы топлива

на всех электростанциях системы, та к и

денежное в ы р а ж е н и е недоиспользованной мощности ре­

монтной

базы. Математически этот

критерий записыва ­

ется так:

 

 

min J)

І {(Р„ - х.ицс, + ( Q , -

Xl,)y,}.

І=І

/=і

 

88

Д а н н а я модель

является приближенной,

так как в

ней не учитывается

ряд факторов, например

дискретный

характер выводимых в ремонт мощностей. Тем не менее

ее применение

в одной из

энергосистем

позволило полу­

чить большую

экономию.

Численного

примера

решения

сформулированной задачи

приводить здесь не будем, т а к

как вычислительные схемы

различных

методов

линейно­

го программирования были продемонстрированы в дру ­ гих задачах .

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ