Разработка методов и алгоритмов оптимизации энергетических режимов ЕЭС России в условиях энергетического рынка

• Автор: Абакшин, Павел Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с.

Содержание. Введение

Глава 1. Постановка задач исследований

1.1 Краткая характеристика ЕЭС России

1.2 Управление режимами ЕЭС России

1.3 Конкурентный рынок

1.4 Суточные энергетические режимы ЕЭС России

1.5 Долгосрочные энергетические режимы ЕЭС России

1.6 Обзор существующих математических методов и алгоритмов оптимизации суточных режимов энергообъединений

1.7 Задачи исследования диссертации

1.8 Выводы по главе

Глава 2. Предлагаемая система планирования оптимальных долгосрочных энергетических режимов
2.1 Общая характеристика и состав задач системы планирования оптимальных долгосрочных энергетических режимов
2.2 Прогноз характерных суточных графиков электропотребления и внешних перетоков
2.3 Оптимизация характерных суточных режимов
2.4 Оптимизация режимов работы федеральных станций по критерию минимума стоимости поставки электроэнергии на рынок и формирование стоимостных балансов
2.5 Планирование ремонтов и рабочей мощности
2.5.1 Планирование ремонтов основного генерирующего оборудования электростанций и расчет ремонтных площадок ОЭС и энергосистем
2.5.2 Расчет и прогноз составляющих рабочей мощности и баланса мощности
2.6 Взаимоувязанное планирование оптимальных долгосрочных энергетических режимов на уровнях ЦДУ-ОДУ-РДУ
2.7 Информационное обеспечение
2.7.1 Структура информационного обеспечения
2.7.2 Состав и структура входной и выходной информации
2.8 Выводы по главе

Глава 3. Методы и алгоритмы оптимизации суточных энергетических
режимов энергосистем
3.1 Задача суточной оптимизации
3.1.1 Постановка задачи
3.1.2 Требования к алгоритму и программному модулю
3.2 Решение часовой оптимизационной задачи
3.2.1 Постановка задачи как задачи линейного программирования
3.2.2 Модифицированный симплекс-метод
3.2.3 Учет двусторонних ограничений при решении часовой задачи
3.2.4 Двойственный симплекс-метод для учета ограничений по контролируемым линиям
3.2.5 Параметрическое программирование для учета потерь мощности в сети
3.2.6 Расчет маржинальных цен
3.2.7 Опыт применения квадратичного программирования
3.3 Учет интегральных ограничений
3.3.1 Учет интегральных ограничений методом декомпозиции
3.3.2 Учет интегральных ограничений методом разложения по ресурсам
3.4 Выводы по главе
Глава 4. Результаты практического применения разработанных методов,
алгоритмов и программ
4.1 Применение разработанных методов и программ в составе комплекса ПРЭС на уровне СО-ЦДУ ЕЭС России
4.2 Расчетные энергетические схемы ЕЭС России при долгосрочном планировании энергетических режимов
4.3 Пример оптимизации долгосрочных режимов ЕЭС России по критерию минимума стоимости затрат на производство электроэнергии
4.4 Пример оптимизации режимов работы федеральных станций по критерию минимума стоимости поставки электроэнергии на рынок
4.5 Использование разработанных методов и программ в составе комплекса
■ ПРЭС на уровне ОДУ ЕЭС России
4.6 Практическое применение разработанных методов и программ при краткосрочном (суточном) планировании энергетических режимов ЕЭС России
4.7 Выводы по главе
Заключение
Литература

Управление работой ЕЭС России, осуществляемое ЦЦУ совместно с ОДУ и РДУ (объединенные и региональные диспетчерские управления энергосистем), подчинено единой цели - обеспечению наиболее экономичной работы ЕЭС в целом при рациональном расходовании энергоресурсов и удовлетворении требований надежности энергоснабжения и качества энергии [1,2]. Основным средством достижения указанной цели является широкое использование на всех иерархических уровнях диспетчерского управления разнообразных методов и программных средств оптимизации режимов электростанций, энергосистем и ЕЭС в целом. Проблемы оптимизации режимов такого уникального энергообъединения, каким является ЕЭС России, достаточно сложна и многогранна. Работа над методами и алгоритмами задач оптимизации режимов продолжалась многие годы, теоретические основы проблемы оптимизации режимов были разработаны выдающимися нашими учеными - Горнштейн В.М., Руденко Ю.Н., Совалов С.А. и др. В результате было разработано и внедрено адаптированное к нашим условиям и достаточно эффективное алгоритмическое и программное обеспечение задач оптимизации [3-8].
Однако основные созданные методы, алгоритмы, программное обеспечение по оптимизации энергетических режимов разработано много лет назад. В то же время актуальность развития работ по АСДУ вообще и задач оптимизации в том числе резко возрастает, что обусловлено как развитием ЕЭС, так и увеличением возможностей для разработчиков. Резко выросли возможности вычислительной техники по всем параметрам - по скорости счета, оперативной и дисковой памяти и пр. Это позволяет учитывать в методах большее количество влияющих факторов, усложнять расчетные схемы, развивать комплексные методы решения. Улучшилось информационное и системотехническое обеспечение задач АСДУ, получают дальнейшее развитие интерактивные методы решения. Рост потребностей в развитии методов и программ обусловлен усложнением структуры ЕЭС РФ и особенно развитием рыночных отношений, а также реструктуризацией электроэнергетической отрасли. Проведено совершенствование организационной структуры управления ЕЭС - создан Системный Оператор, включающий ЦДУ, ОДУ и РДУ. Вместо действующего оптового рынка ФОРЭМ осуществляется переход к более эффективному конкурентному рынку и при этом роль оптимизационных задач возрастет [9]. Ведущую роль в задачах оптимизации режимов при переходе к конкурентному рынку занимают краткосрочное и долгосрочное планирование энергетических режимов; именно эти задачи являются предметом внимания рассматриваемой диссертационной работы.
Исследования диссертационной работы выполнялись в соотвегствии с подпрограммой
02.03.03.03 «Разработка программного комплекса интегрированной системы оптимизации

Таблица 2.2
Отклонение прогнозной от фактической выработки, %
РАБ. сутки СУБ. сутки ВОС. сутки ПОН. сутки
АО Башкирэнерго 0.75 2.65 2.76 0
АО Свердловэнерго 0.92 0.01 0.32 0
2.3 Оптимизация характерных суточных режимов.
Задача оптимизации суточных режимов при долгосрочном планировании режимов ЕЭС России заключается в определении оптимальных характерных суточных графиков генерации электростанций для каждого месячного или недельного интервала года или квартала при выполнении требуемых системных ограничений.
Постановка задачи оптимизации на предстоящие сутки или часть суток для краткосрочного планирования энергетических режимов и метод ее решения мало отличается от задачи оптимизации для долгосрочного планирования. Отличие заключается в наличии при суточной оптимизации некоторых специфических ограничений, более подробном задании ограничений, характеристик, МСК по часам суток.
Подробная математическая постановка задачи суточной оптимизации и возможные методы ее решения будут рассмотрены в следующей главе. Здесь же остановимся на некоторых технологических особенностях задачи оптимизации энергетических режимов энергосистем.
Оптимизация суточных режимов энергообъединений проводится по энергетической схеме, связывающей нагрузочные группы (НГ), генераторные группы (ГГ), линии электропередачи (ВЛ) и внешние перетоки (ВП). Под НГ понимается множество потребителей, объединенных в один узел потребления. Под ГГ понимается отдельная электростанция, либо группа электростанций. В общем случае в состав ГГ могут входить электростанции разных типов: ТЭС, ГЭС, АЭС. Часть из этих ГГ могут выступать как оптимизируемые объекты, а часть как объекты с заданной генерацией, определяемой отдельным расчетом. К последним всегда относятся АЭС, мелкие станции (так называемые блок-станции). Другие станции могут выступать в той или иной роли в зависимости от целей расчета и принимаемых упрощений. Энергетическая схема сети - это эквивалентированная электрическая схема, число узлов которой обычно на порядок меньше, чем в электрической схеме. По электрической схеме отдельным расчетом определяются матрицы сетевых коэффициентов (МСК), связывающие перетоки мощности и относительные приросты потерь мощности в сети с электропотреблением, генерацией и внешними перетоками.