Аннотация
В статье предлагается подход по определению оптимального места расположения источников распределенной генерации в условиях систем электроснабжения. Разработка подхода обусловлена необходимостью повышения эффективности функционирования существующих и вводимых в эксплуатацию объектов электроэнергетики. В работе отражена методика, позволяющая на этапе проектирования новой или реконструкции существующей электрической сети осуществлять поиск экономически целесообразного места установки источников электрической и тепловой энергии в зависимости от их мощности и удаленности от потребителей. Критерием оптимальности является минимум затрат на передачу мощности в сети. Алгоритм реализован с использованием метода прямого перебора. Учитываются ограничения по пропускной способности отдельных элементов системы электроснабжения (линии электропередачи, трансформаторы) и допустимой потере напряжения в ее узлах. Методика адаптирована к условиям программно-вычислительного комплекса «КАТРАН-OptActivePower». Определение затрат на потери мощности в сети осуществляется с использованием модифицированного метода динамического программирования в сочетании с методом последовательного эквивалентирования. В качестве исходных данных для расчета используются технико-экономические модели генераторов, представляющие собой зависимость мощности от себестоимости тонны свежего пара, необходимого на выработку тепловой и электрической энергии, для источников тепловых электростанций, и зависимость мощности от затрат на используемый энергоноситель - для газотурбинных, парогазовых и газопоршневых установок. Модели учитывают эксплуатационные характеристики источников энергии и представляются в табличной форме. В статье приводится расчет по оценке оптимального места установки генераторов в условиях действующей системы электроснабжения, по критерию минимума затрат на потери активной мощности.
Ключевые слова
Электрическая сеть, система электроснабжения, распределенная генерация, газотурбинная установка, парогазовая установка, технико-экономические показатели, затраты, потери мощности, тариф на электроэнергию.
1. Варганова А.В. О методах оптимизации режимов работы электроэнергетических систем и сетей // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2017. Т. 17. № 3. С. 76-85.
2. Sovban E. A., Filippova T. A., Panteleev V. I. and Trufakin S.S. "The Features of Mathematical Optimization Models of Modes Hydro-Power Stations," 2018 XIV International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE), Novosibirsk, 2018, pp. 428-432.
3. Zhang S. et al. "Compilation and optimization of nuclear power plant preventive maintenance program," 2013 International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering (QR2MSE), Chengdu, 2013, pp. 748-753.
4. Li Y. and Li R. "Simulation and Optimization of the Power Station Coal-Fired Logistics System Based on Witness Simulation Software," 2008 Workshop on Power Electronics and Intelligent Transportation System, Guangzhou, 2008, pp. 394-398.
5. Варганова А.В. Алгоритм внутристанционной оптимизации режимов работы котлоагрегатов и турбогенераторов промышленных электростанций // Промышленная энергетика. 2018. № 1. С. 17-22.
6. Li X. "Application of Fuzzy Adaptive Genetic Algorithm in Reactive Power Compensation Optimization of Power Station," 2011 International Symposium on Computer Science and Society, Kota Kinabalu, 2011, pp. 214-217.
7. Dzobo O. "Virtual power plant energy optimisation in smart grids," 2019 Southern African Universities Power Engineering Conference/Robotics and Mechatronics/Pattern Recognition Association of South Africa (SAUPEC/RobMech/PRASA), Bloemfontein, South Africa, 2019, pp. 714-718.
8. Краснов А.В., Шакирзянов И.В. Развитие малой энергетики на предприятиях агропромышленного комплекса // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2014. №2. С.82-84.
9. Нефедова Л.В., Соловьев А.А. Новые вызовы и риски на пути развития распределенной энергогенерации в арктическом регионе России // Энергетическая политика. 2018. №4. С.99-108.
10. Оптимизация местоположения и мощности малой генерации в распределительных сетях / С.А. Ерошенко, А.А. Карпенко, С.Е. Кокин, А.В. Паздерин // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2012. №1-2. С.82-89.
11. Ахтулов А.Л., Леонов Е.Н., Федоров В.К. Методика оптимального выбора источников энергии в электротехнических системах с распределённой генерацией // Динамика систем, механизмов и машин. 2016. №1. С.20-25.
12. Тарасенко В.В. Алгоритмизация расчётов электрических сетей с распределённой генерацией // 63-я научная конференция «Наука ЮУрГУ». Секция технических наук. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2011. С. 238–242.
13. Погодин А.А. Распределенная генерация в схемах электроснабжения промышленного производства // Ростовский научный журнал. 2018. №12. С.374-381.
14. Илюшин П.В. Анализ особенностей сетей внутреннего электроснабжения промышленных предприятий с объектами распределённой генерации // Энергетик. 2016. №12. С. 21-25.
15. Ерошенко С.А. Модель интеллектуальной системы оценки эффективности внедрения объектов распределённой генерации // Материалы VIII Международной научно-технической конференции. 2017. С. 41-44.
16. Рига И.Л., Иваненко Ю.П. Оценка эффективности использования объектов малой генерации вблизи потребителя электрической энергии // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. 2017. С.385.
17. Сухов А.А., Стушкина Н.А. Модернизация систем электроснабжения сельских потребителей путем внедрения распределенной генерации // Вестник федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина». 2018. №5(87). С.69-74.
18. Кочкина А.В., Варганов Д.Е., Ковалев А.Д., Малафеев А.В. Оптимизация распределения активных мощностей между разнородными генерирующими источниками в системе электроснабжения промышленного предприятия // Электроэнергетика глазами молодежи: III Международная научно-техническая конференция: сб. докл. 2012. С. 280-284.
19. А.с. 2019618397 Российская Федерация. КАТРАН-OptActivePower / Варганова А.В., Малафеев А.В.; заявитель ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». № 2019616954; заявл. 07.06.2019; опубл. 01.07.19.
20. Варганов Д.Е., Варганова А.В., Баранкова И.И. Применение экономико-математических моделей газопоршневых установок с целью повышения эффективности работы энергоузлов с источниками распределенной генерации // Электротехнические системы и комплексы. 2016. №4(33). С. 29-34.
21. Малафеев А.В., Игуменщев В.А., Хламова А.В. Получение экономико-математических моделей турбогенераторов промышленных электростанций с целью оптимизации режима системы электроснабжения // Электротехнические комплексы и системы управления. 2009. №4. С. 34-38.
22. Варганов Д.Е., Варганова А.В. Расчет себестоимости свежего пара на крупных тепловых промышленных электростанциях // Электротехнические системы и комплексы. 2016. № 1 (30). С. 24-28.