Разработка программного комплекса для глобальных энергетических исследований

• Автор: Лебедев, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 190 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Анализ существующих подходов к моделированию МЭС и постановка задач

1.1. Актуальность глобальных энергетических исследований

1.2. Методология глобальных энергетических исследований

1.3. Анализ тенденций в разработке вычислительных инструментов для глобальных энергетических исследований

1.4. Цели и задачи данной работы

2. Обоснование исходных предпосылок и подходов к моделированию МЭС

2.1. Основные классы решаемых задач

2.2. Анализ особенностей объекта моделирования

2.3. Анализ особенностей решаемых задач

2.4. Выбор методологического подхода
2.5. Иерархия основных элементов МЭС
2.6. Моделирование блока конечного потребления энергии
2.7. Структурирование системы
2.8. Выбор типа модели
2.9. Формирование системы внешних ограничений
2 Учет дискретности
2 Учет неравномерности энергопотребления
2 Учет неравномерности производства энергии
2 Учет надежности и резерва
2 Учет энергосбережения
2 Описание динамики потребления невозобновляемых энергоресурсов
2 Учет научнотехнического прогресса
2 Структура техникоэкономических показателей МЭС
2 Дисконтирование затрат при моделировании МЭС
3. Математическое описание модели МЭС
3.1. Математическое описание модели МЭС
3.2. Структура системы ограничений
3.3. Особенности разработанной модели МЭС
4. Обоснование выбора базовых инструментальных средств
4.1. Анализ тенденции развития информационных технологий
4.2. Формирование требований к проектированию ИС
4.3. Автоматизация управления приложениями и объектная модель i
4.4.Выбор объектноориентированного языка программирования
5. Разработка программного комплекса для исследований
5.1. Методика построения ПК из компонентов
5.2. Разработка модели данных МЭС
5.3. Синтаксис описания модели МЭС средствами x
5.4. Разработка архитектуры ПК И
5.5. Проектирование компонентов ПК
5.6. Особенности реализация ПК
5.7. Технология проведения вычислительных экспериментов на
модели МЭС с использованием ПК
5.8. Тестирование программного комплекса
Заключение
Литература


Ис следования выполняются с использованием разработанных в ИСЭМ СО РАР и не имеющих аналогов в мире термодинамических моделей экстремальны) промежуточных состояний - МЭПС (Б. М. Каганович, С. П. Филиппов, Е. А Анциферов) [-]. Модели второго типа предназначены для получения оценок технико экономических и экологических показателей новых энергетических техноло гий. Как показал накопленный опыт, для целей долгосрочного прогнозирова ния чаще всего целесообразно использовать так называемые «агрегирован ные» модели новых энергетических установок [,]. В этих моделях оценк; технико-экономических показателей новой технологии осуществляется н; основе укрупненных характеристик элементов ее технологической схемы I учетом результатов прогнозирования физико-химических параметров [ ]. Точность получаемых решений оказывается вполне достаточной для рас сматриваемых классов прогнозных задач. Решающими основаниями для ус пешного составления и применения агрегированных моделей являются еле дующие факты. В новых установках большинство элементов технологиче ской схемы, как правило, является традиционными и потому хорошо изучен ными, для которых имеются достаточно достоверные значения технико экономических показателей и их зависимостей от основных влияющих фак торов. Для принципиально новых элементов надежной технико экономической информации до завершения опытно-промышленных рабо* получено быть не может. С помощью математических моделей можно лиш: ориентировочно оценить искомые показатели для этих элементов (в диапазо не значений). Если доля новых элементов в суммарных капиталовложениях : установку не является значительной, то погрешность оценок будет вполн-удовлетворительной. По; системной эффективностью технологий в данной работе понимаются коли чественные оценки (в динамике), характеризующие изменения интегральны: характеристик системы в целом (например, затрат на ее развитие и функцио нирование) в результате крупномасштабного применения данной технологии На основе получаемых «системных оценок» можно произвести отбор наибо лее перспективных энергетических технологий для широкомасштабной применения в конкретном регионе и экспорта в другие регионы мира, подго товить рекомендации по развитию соответствующих НИОКР и машино строительной базы. Именно системные модели представляют наибольшие интерес для данной работы, поскольку являются объектом для дальнейшей развития. Изложенный выше методологический подход к исследованию долго срочных перспектив развития мировой энергетической системы (МЭС) схе матически представлен на рис. Он позволяет определить место данно! Как показали многолетние исследования, представленный подход явля ется достаточно плодотворным. На его основе удалось получить значитель ные результаты [, -]. Рис. Методологический подход к исследованию долгосрочных перспектив развития мировой энергетической системы. Анализ тенденций в разработке вычислительных инструментов, предна значенных для глобальных энергетических исследований, представлен в при ложении. На основе анализа отечественных и зарубежных математически: моделей и программных комплексов, предназначенных для исследованш глобальных энергетических систем [-0], были сделаны следующие вы воды. Это объясняется главным образом стратегическим характером этих исследований. В России в данной области наблюдается значительное отставание Оно касается как математического моделирования МЭС, так и так и разработки соответствующих вычислительных систем. В мире до настоящего времени создано мало системных энергетических моделей МЭС - в мультирегиональной постановке с детальным описанием технологической структуры мировой энергосистемы. По сути дела, таких моделей только две: японская DNE и российская GEM-1 OR. MESSAGE, MARKAL и др. Основной тенденцией развития вычислительных инструментов в дан ной области является создание специализированных программных комплек сов. Практически все они предназначены для изучения проблем глобальной изменения климата. В большинстве специализированных ПК для моделиро вания мировой энергетики используются макроэкономические модели, ; также агрегированные модели региональных энергетических систем.