Основы проектирования энергосистем. В 2 ч. Ч. 2

мероприятиями, например, заменой проводов или установкой батарей статических конденсаторов (БСК). Кроме того, возможно совместное рассмотрение и одновременное внедрение нескольких мероприятий. Таким образом, возникает задача выбо-ра из множества решений оптимального с точки зрения принятого критерия оптимальности. В общем случае задача сводится к простому перебору всех возможных вариантов технического решения, что практически неосуществимо. Для этой цели предназначены различные методы решения оптимизационных задач [3–6, 8, 9, 13]. Применение одного из таких методов и разработка методики отыскания оптимального состояния электрических сетей в статической постановке осуществлены ниже. Задача решена на примере разомкнутых элект-рических сетей 6–20 кВ. Для данных сетей основные мероприятия, которые могут быть включены в план, следующие:

–оптимизация мест размыкания сетей 6–20 кВ с двухсторонним питанием;

–установка и ввод в работу устройств компенсации реактивной мощности;

–замена проводов на перегруженных линиях;

–замена трансформаторов на потребительских подстанциях 6–20/0,38 кВ (недогруженных на трансформаторы меньшей номинальной мощности и наоборот);

–перевод сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ.

Первая и последняя из перечисленных задач являются отдельными самостоятельными подсистемами управления распределительными сетями, поэтому в данном параграфе в качестве взаимосвязанного набора задач рассматривается только замена дискретных параметров распределительных сетей (провода, потребительские трансформаторы и батареи статических конденсаторов).

Процесс решения любой оптимизационной задачи включает в себя три основных этапа:

1)выбор объективного критерия оптимальности;

2)построение математической модели задачи, важнейшими компонентами которой являются вид и структура исследуемой целевой функции;

104

3) разработка эффективного метода решения задачи, т.е. ее алгоритмизация.

Стремление к обеспечению максимальной экономичности работы всех звеньев энергосистемы, включая электрические сети, ориентирует на использование в качестве критериев оптимальности эко-номических критериев. В качестве основного критерия в настоящее время рекомендуется использовать максимум чистой дисконтирован-ной стоимости, а также такие вспомогательные показатели эконо-мической эффективности, как внутренняя форма рентабельности, пе-риод окупаемости, индекс доходности [33].

Врассматриваемой задаче требуется выбрать оптимальный вариант технического решения из нескольких альтернативных. В

[33]показано, что в этом случае можно использовать известный эконо-мический критерий – приведенные затраты З.

Вобщем виде суммарные приведенные затраты рассчитываются по формуле [5]

где Eн – ссудный (банковский) процент;

К – капитальные затраты на внедрение мероприятий; И – ежегодные издержки (себестоимость продукции).

Составляющие затрат на внедрение мероприятий рассчитываются по прейскурантам, сметным нормам, укрупненным единичным расценкам, удельным показателям стоимости и справочным данным, приведенным в [7].

В данном случае суммарные капитальные вложения рассматриваемых мероприятий по повышению экономичности работы сети определяются по формуле

сечением F на i-м участке сети;

105

КS j – капитальные вложения на замену j-го трансформатора мощ-

ностью S;

КQk – капитальные вложения на установку компенсирующего

устройства мощностью Q в k-м узле сети.

Затраты К на капитальный ремонт и реконструкцию электрических сетей или их элементов складываются из трех составляющих [61]:

где Кн – капитальные затраты на строительство и монтаж нового оборудования;

Кдм – стоимость демонтажа оборудования;

Кл – ликвидная стоимость оборудования, пригодного для исполь-

зования на других объектах.

Величина Кн включает в себя все денежные затраты производственного назначения, в том числе стоимость строительно- монтаж-ных работ Ксм , оборудования, механизмов и инвентаря Ко , а также прочие затраты Кпр , в которые входят и транспортные расходы:

Исследуем каждое из рассматриваемых мероприятий отдельно и соответственно составляющие выражения (6.16).

Исходя из приведенных общих соображений величина КFi

КFi Ксмi Кoi Кпрi Кдмi Клi .

Стоимость строительно-монтажных работ Ксмi зависит от характера местности (населенная и ненаселенная) и номинального

106

Стоимость провода Коi зависит от сечения провода, причем эта

зависимость для алюминиевых и сталеалюминиевых проводов носит линейный характер (рис. 6.4):

Коi Gуi Cуi ,

где Gyi – удельная норма весового расхода проводов на один километр воздушной линии с учетом нормальных отходов;

Cуi – стоимость одной тонны провода данного сечения. Стоимость демонтажа провода вычисляется по формуле

где pp % – норма отчислений на реновацию, % [7]; t – срок службы оборудования до его демонтажа.

107

Опуская составляющую Kпрi , запишем в общем виде формулу для определения суммарных капитальных затрат на замену проводов по сети в целом с учетом коэффициента территориальности kтерi :

где li – длина участка линии, на которой производится замена провода. Рассуждая аналогичным образом и имея в виду, что

Kдм j Kсм j Kт j kн j Kт j kп j k д j ,

а все составляющие капитальных вложений для компенсирующих устройств аналогичны трансформаторным, запишем:

Подставляя (6.17), (6.18), (6.19) в (6.14), получим формулу для определения суммарных капитальных затрат на внедрение мероприятий по снижению потерь в электрических сетях 6–20 кВ.

Таким образом определяется первая составляющая Eн K в выражении (6.13). Ежегодные издержки И включают издержки на амортизацию Иа, обслуживание сетей Ио и затраты на потери электроэнергии З w [7]:

И Иа Ио З W .

108

Издержки на амортизацию (капитальный ремонт и восстановление первоначальной стоимости объекта) и издержки на обслуживание сетей (текущий ремонт, заработная плата, производственные и непроизводственные расходы) можно определить в процентах от ка-питальных вложений [7]:

Теперь с учетом (6.17), (6.18), (6.19) и (6.20) в общем виде формула (6.13) будет выглядеть следующим образом:

Составляющая З w определяется традиционными способами [7, 61]. Задача решена. Искомая целевая функция сформирована.

Для отыскания оптимального состояния электрических сетей за счет замены их дискретных параметров используем методику, основанную на исследовании матрицы эластичностей, вычисляемой по всем оптимизируемым параметрам одновременно. Для определения коэффициентов эластичностей необходимо соответствующим образом модифицировать исходную целевую функцию (6.21), а именно представить ее в виде, позволяющем дифференцировать функцию по оптимизируемым F, Q, S параметрам. Необходимые аналитические преобразования выполнены ниже. Напомним, что величина З состоит из суммы трех составляющих:

З ЗF ЗS ЗQ .

Модифицируем в начале составляющую ЗF:

109

Искомый коэффициент эластичности З к изменению сечения провода F, вычисляемый по формуле (6.2), в рассматриваемых условиях будет

Аналогичным образом выводятся и будут выглядеть формулы для расчета коэффициентов эластичностей затрат к изменению мощностей трансформаторов и компенсирующих устройств:

Имея в виду, что

получим для трансформаторов

111

Численные значения коэффициентов а и b получены в результате статистической обработки стоимостных и паспортных данных (рис. 6.4–6.7) и приведены в табл. 6.7.

112