Оптимизация системного планирования деятельностью территориальной генерирующей компании в условиях неопределенности на основе интервального и нечеткого анализа

• Автор: Балтер, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 131 с. : ил.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1 Общая характеристика реформы электроэнергетики в России

1.2 Проблемы планирования и прогнозирования производства энергетической продукции

1.2.1 Точность измерений параметров

1.2.2 Погрешности моделирования

1.2.3 Проблемы взаимодействия человека и контура управления

1.3 Обзор математических и программных методов учета неопределенностей

1.4 Выводы по главе

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

2.1 Феноменологическая постановка

2.2 Четко-интервальная постановка

2.3 Алгоритм определения стоимости топлива за период
2.4 Определение границы целесообразности закупки / продажи энергии и мощности
2.5 Нечетко-интервальная постановка
2.6 Критерии выбора решений в четко-интервальной постановке
2.7 Выводы по главе
3 МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПОИСКА ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ В ЧЕТКО-ИНТЕРВАЛЬНОЙ ПОСТАНОВКЕ
3.1 Общие положения
3.2 Об экстремуме четко-интервальной функции
3.3 Выбор методов оптимизации
3.3.1 Математическое обеспечение поиска глобального экстремума
3.3.2 Метод перебора по неравномерной сетке (ТРТ-поиск)
3.3.3 Метод Т-преобразования
3.3.4 Многократное применение методов локальной оптимизации
3.3.5 Информационно-статистический метод
3.3.6 Модельный пример. Экспериментальное исследование
3.4 Выводы поглавеЗ
4 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ НЕЧЕТКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ
4.1 Общие положения
4.2 Четко-интервальный алгоритм
4.2.1 Влияние погрешности определения мощности станций
4.2.2 Влияние погрешности определения удельного расхода топлива
4.2.3 Влияние погрешности определения стоимости единицы условного топлива
4.2.4 Влияние погрешности прогноза электропотребления

4.2.5 Причинно-следственная диаграмма и алгоритм действий
системного оператора
4.3 Нечетко-интервальный алгоритм
4.4 Пример построения номограммы «закупка/производство»
4.5 Выводы по главе
5 ОСОБЕННОСТИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
НЕЧЕТКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение А Исходные тексты программ, реализующих алгоритм
ЬРТ-поиска
Приложение Б Исходный текст программы, реализующей метод
деформируемого многогранника
Приложение В Исходные тексты программ, реализующих алгоритм
информационно-статистического метода
Приложение Г Исходные тексты программ, реализующих процедуру округления результатов интервальных операций
с плавающей точкой
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Актуальность темы. Процесс энергопотребления является основой существования любого современного государства. В России при переходе в рыночную экономику объем потребления электрической и тепловой энергии существенно уменьшился, но в то же время остановился и процесс обновления энергетических мощностей. В настоящее время, по мере выхода экономики страны из кризиса обостряется дефицит энергоресурсов. Поскольку ввод в действие новых мощностей является длительным процессом, то на первый план выходит оптимальное использование имеющихся ресурсов. В энергетике - это, в первую очередь, рациональная организация планирования системным оператором загрузки генерирующих мощностей с целью, как наиболее полного удовлетворения требований потребителей, так и максимизации получаемой прибыли.
Нравится это или нет, но мир управленца - нечеткий. Неточность задания тех или иных требований и параметров обычно не принимается во внимание. Возникающие при этом нарушения равенств, балансовых соотношений и т.д. в отсутствие резерва времени решаются волевыми методами, что негативно влияет на принятие обоснованного решения.
Приведенные выше соображения определяют актуальность данной диссертационной работы, посвященной решению ряда вопросов автоматизации планирования производственной деятельности энергосистемы с учетом нечеткой исходной информации.
Целью настоящей диссертационной работы являются:
- формализация постановки задачи нечеткого планирования загрузки мощностей генерирующей компании;
- разработка и исследование нечетких критериев загрузки генерирующих мощностей;
- разработка алгоритма решения задачи оптимального нечеткого планирования работы генерирующей компании.
Основными методами исследования являются:

— минимизация числа обращений к математической модели (итераций);
— компактность программного обеспечения, реализующего алгоритм оптимизации.
Ниже приводятся результаты решения поставленных проблем.
3.3.1 Математическое обеспечение поиска глобального экстремума
Несмотря на то, что в главе 2 мы рассмотрели практически линейную постановку задачи управления энергосистемой, в реальности любое из уравнений (2.3) - (2.12) можно сделать нелинейным, и тогда обязательно встанет вопрос об унимодальности функции цели (2.13). С практической точки зрения наличие многоэкстремальности следует учитывать только тогда, когда есть достоверные данные об отсутствии «сосредоточенных» локальных экстремумов. Под этим термином мы будем понимать наличие в области поиска малых областей притяжения локальных экстремумов (на рисунок 3.3 при поиске максимума это области (а) и (в)), т.е. таких областей, спуск из любой точки которых любым локальным методом оптимизации приведет к данному экстремуму.
Рисунок 3.3 - «Сосредоточенные» локальные экстремумы
Очевидно, что всякая производственная система не может работать в режиме, соответствующем значению «сосредоточенного» экстремума, так как любое отклонение параметров приведет к лавинному изменению харак-