Оптимизация развития и функционирования системы энергоснабжения с распределённой генерацией

• Автор: Тарасенко, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 223 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. МАЛАЯ РАСПРЕДЕЛННАЯ ГЕНЕРАЦИЯ В СИСТЕМАХ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1.1. Особенности источников малой распределнной генерации

1.2. Сетевые районы с малой распределнной генерацией и их режимы

1.3. Задачи, решаемые при разработке и эксплуатации сети с распределнной генерацией.

1.4. Обоснование метода оптимизации при решении задач размещения и эксплуатации малой распределнной генерации.

1.5. Выводы.

2. РАЗРАБОТКА ОПТИМИЗАЦИОННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

СЕТИ С МАЛОЙ РАСПРЕДЕЛННОЙ ГЕНЕРАЦИЕЙ

2.1. Особенности работы генетического алгоритма в задачах оптимизации малой распределнной генерации.
2.2. Общий вид целевой функции
2.3. Моделирование капитальных затрат на строительство станций распределнной генерации.
2.4. Моделирование затрат на эксплуатацию системы с распределнной генерацией
2.5. Учт ограничений в математической модели.
2.6. Выводы.
3. КОРРЕКТНОСТЬ РАБОТЫ КОМПЛЕКСНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ РАЗВИТИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
СИСТЕМ С МАЛОЙ РАСПРЕДЕЛННОЙ ГЕНЕРАЦИЕЙ
3.1. Система энергоснабжения студгородка ЮУрГУ как объект исследования.
3.2. Анализ влияния тарифов на состав блоков
3.3. Исследование влияния срока окупаемости на состав блоков распределнной генерации
3.4. Исследование влияния тарифа на выдаваемую в сеть электроэнергию на состав блоков распределнной генерации.
3.5. Анализ влияния расходных характеристик блоков распределнной генерации на их загрузку
3.6. Оптимизация развития второй очереди энергокомплекса ЮУрГУ
3.7. Выводы
4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ РАЗМЕЩЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МАЛЫХ
ЭНЕРГОУСТАНОВОК В СИСТЕМАХ С РАСПРЕДЕЛННОЙ ГЕНЕРАЦИЕЙ
4.1. Формирование алгоритмов локальных задач на базе комплексной модели
4.2. Выбор числа, мощности и мест подключения генераторов
4.3. Оптимизация режимов систем энергоснабжения с малой распределнной генерацией
4.4. Определение минимального тарифа на продажу электрической энергии.
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Работа генетического алгоритма на примере выбора числа и типа
блоков распределнной генерации.
Приложение Б. Оценка составляющих затрат на строительство теплоэлектростанции мощностью 1,2 МВт в простейшей электрической сети.
Приложение В. Проверка корректности работы программы 2.
Приложение Г. Выбор критерия остановки расчта для генетического алгоритма при исследованиях в задачах оптимизации сети с распределнной генерацией
Приложение Д. Оптимизация настроек генетического алгоритма при анализе систем с распределнной генерацией.
Приложение Е. Аппроксимация техникоэкономических характеристик газопоршневых когенераторов
Приложение Ж. Программная реализация комплексной математической модели
расчта сети ЮУрГУ в пакете 2.
Приложение 3. Метод вторых адресных отображений в расчте режима и потерь в
электрической сети.
Приложение И. Проверка корректности математической модели сети с распределнной генерацией
Приложение К. Акт о внедрении результатов диссертационного исследования в
учебный процесс
Приложение Л. Акт о внедрении результатов диссертационного в систему энергоснабжения ЮУрГУ
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
РГ распределенная генерация
I ПА газопоршневой агрегат
ГТУ газотурбинная установка
ГА генетический алгоритм
ЦФ целевая функция
КО критерий останова
ДЛ дневной летний
Л ночной летний
ДЗ дневной зимний
НЗ ночной зимний
ВМ вероятность мутации
РП размер популяции
КП количество потомков
ВВ вероятность скрещивания по варианту
ВВ2 вероятность скрещивания по варианту
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В настоящее время ведутся исследования в области оптимального размещения малых распределнных генераторов и оптимизации режимов их работы 2, 3, , , но они не завершены. Многие из вопросов проектирования размещения РГ, эксплуатации и управления комплексами районами с РГ являются общими при использовании разных видов источников, поэтому в работе рассмотрены общие вопросы РГ, но на базе ГПА. Вт до десятков МВт на базе ГТУ, ГПА, а также возобновляемых источников электроэнергии ВИЭ, присоединяемых к распределительной сети 6 кВ ,. Растт и генерация на мини и микроустановках мощностью от десятков до сотен кВт миниГТУ, миниГПА, микроГЭС, ВЭУ, солнечные электростанции, топливные элементы и т. В и устанавливаются непосредственно у небольших потребителей, например, в отдельных домах или даже в квартирах. Подобная трансформация ЭЭС придает ей новые в отдельных случаях положительные, а в других отрицательные свойства. Появляется необходимость в изучении этих свойств и выработке алгоритмов выбора структуры и размещения установок РГ и управления режимами их работы. Например, необходимо оперативно выбирать состав работающего оборудования при эксплуатации станции, такой, чтобы затраты на эксплуатацию всего энергокомплекса, в том числе и на потери в сети были минимальными. При этом в полной мере должны учитываться графики потребления тепловой и электрической энергии всех потребителей, пропускные способности линий, ограничения на выдаваемую мощность и др. Необходимо создать методики оптимизации сетей с РГ при вводе новых распределнных мощностей, которые будут учитывать как капитальные, так и эксплуатационные затраты. Дополнение централизованного электроснабжения распределнной генерацией создат ряд новых системных свойств распределительной сети , , . Вопервых, это повышение наджности электроснабжения объекта за счт возможности питания, как от собственной электростанции, гак и от сети. Кроме того, должна появиться возможность выдачи излишков электроэнергии в сеть на коммерческой основе, поскольку себестоимость вырабатываемой электроэнергии, как правило, ниже тарифов покупки е от сети. В качестве резервных энергоресурсов может применяться и местное дешвое топливо. РГ может участвовать в рынке системных услуг, являясь средством регулируемого потребления и покрытия пиковых нагрузок, что кроме снижения платы энергосистемам за потребление максимума нагрузки, приводит и к снижению затрат на дополнительное резервирование систем централизованной генерации. На пути внедрения РГ существует и ряд трудностей . Распределнная генерация это новые элементы ЭЭС, во многом с новыми динамическими характеристиками и возможностями управления. Появление новых источников требует пересмотра уровней токов короткого замыкания в сети, смены принципов и перенастройки уставок релейной защиты . Неоднозначно и влияние распределнной генерации на качество электроэнергии. В этом имеются как плюсы, так и минусы. Малые установки, с одной стороны, обеспечивают стабильный уровень напряжения, с другой могут создавать условия для возникновения так называемого фликкерэффекта, т. При большом числе источников малой мощности возрастает роль коммутационных переходных процессов изза включения и отключения станций от сети. Особенно сильно влияет на регулирование напряжения подключение ветровых электростанций, так как их выработка во многом зависит от скорости ветра. Возрастающее применение силовой электроники при присоединении ветрогенераторов, фотоэлектростанций и микротурбин, положительно влияя на регулирующие свойства РГ, увеличивает гармонические искажения в сети. Влияние гармоник следует учитывать при расчте пропускной способности сети, высокие частоты могут также искажать передаваемые по проводам высокочастотные сигналы. В некоторых случаях может понадобиться установка фильтров гармоник , . Следует отметить, что последние достижения в силовой электронике существенно снижают эту проблему. При построении сетей с РГ следует больше внимания уделять РЗ и Г1А. Многие из этих вопросов решены в странах, где децентрализация генерации началась значительно раньше , .