Аннотация
Системы электроснабжения промышленных предприятий с целью обеспечения надежности электроснабжения и повышения экономичности, как правило, имеют собственную генерирующую базу и внешнее энергоснабжение. Изменение нагрузки в течение суток ставит задачу определения и прогнозирования оптимальной мощности покупаемой из энергосистемы. Важной задачей в таких условиях является также разработка плановых ремонтов основного генерирующего оборудования промышленной системы электроснабжения. Данная работа посвящена разработке алгоритма определения оптимальной мощности, покупаемой из энергосистемы, при учете собственной мощности от местных тепловых электростанций. Методика расчета учитывает основные особенности промышленных энергоузлов, а именно использование нескольких видов топлива в условиях одной электростанции, наличие нескольких крупных промышленных электростанций, передачу мощности в системе электроснабжения (потери активной мощности в системе), передаточную способность элементов, соблюдение условий по допустимым напряжениям в узлах. Алгоритм основан на методе динамического программирования в сочетании с методом последовательного эквивалентирования, что обеспечивает возможность поиска целого набора оптимальных управлений при множестве возможных вариантов решений. Особую сложность при расчетах представляла разработка моделей энергосистемы и собственных источников энергии. В данной работе модели источников представлены в табличном виде и имеют зависимость мощности на клеммах генератора от себестоимости тонны свежего пара. Для энергосистем модели представляют собой зависимость мощности, принимаемой из энергосистемы, от тарифа на электроэнергию. Эквивалентная модель внешних источников учитывает условия работы рынка электроэнергии. По результатам исследования определены затраты и рекомендуемые мощности на прием из энергосистемы в условиях промышленного энергоузла.
Ключевые слова
электроснабжение, энергоузел, промышленная электростанция, энергосистема, оптимизация, динамическое программирование, рынок электроэнергии, тариф на электроэнергию, среднесрочное планирование, технико-экономическая модель
1. Varganova A.V., Khramshin V.R., Radionov A.A. Improving Efficiency of Electric Energy System and Grid Operating Modes: Review of Optimization Techniques // Energies. 2022. Vol. 15. 7177. doi: 10.3390/en1519717
2. Из опыта работы по экономии энергоресурсов / С.С. Утарбаев, В.А. Яшков, Д.А. Курыло, Ю.Д. Сибикин // Электричество. 1988. №2. С. 4-7.
3. Денисов В.И. Основы метода расчета экономии топлива при комбинированном способе производства электрической и тепловой энергии // Электрические станции. 2010. №9. С. 41-44.
4. Байбаков С.А. О расчете экономии топлива и оценке эффективности комбинированной выработки электрической и тепловой энергии // Электрические станции. 2011. №6. С. 9-12.
5. Боровков В.М., Галковский В.А., Михайлов В.А. Возможности энергосбережения в ПАО «ММК»: энергоемкость продукции и экономическая эффективность // Промышленная энергетика. 2006. № 11. С. 6-9.
6. Копцев Л.А. Энергосбережение и повышение экономической эффективности предприятия путем управления загрузкой производственных агрегатов // Промышленная энергетика. 2011. №11. С. 24-27.
7. О методах решения многокритериальных оптимизационных задач электроэнергетики с неопределёнными величинами / В.А. Веников, И.А. Будзко, М.С. Левин, Е.Л. Блохина, В.А. Петров // Электричество. 1987. № 2. С. 1-7.
8. Манусов В.З., Павлюченко Д.А. Эволюционный алгоритм оптимизации режимов электроэнергетических систем по активной мощности // Электричество. 2004. № 3. С. 2-8.
9. Market participation possibilities for renewable and distributed energy resources / I. Pavic, M. Beus, H. Pandzic, T. Capuder, I. Stritof // 14th International Conference on the European Energy Market (EEM). IEEE, 2017. Pp. 1-5. doi: 10.1109/EEM.2017.7981917
10. Role and Inspiration of Legal and Policy in the Development of U.S. Electricity Market / T. Wei, H. Jianping, Y. Chunhua, Caoyang // China International Conference on Electricity Distribution (CICED). Tianjin: IEEE, 2018. Pp. 2846-2851. doi: 10.1109/CICED.2018.8592334
11. Electricity Market Design and Operation in Guangdong Power / X. Zhang, W. Liu, Y. Chen, Y. Bai, J. Li, J. Zhong // 2018 15th International Conference on the European Energy Market (EEM). IEEE, 2018. Pp. 1-5. doi: 10.1109/EEM.2018.8469826
12. Investing and pricing with supply uncertainty in electricity market: A general view combining wholesale and retail market / X. Li, L. Gao, G. Wang, F. Gao, Q. Wu // China Communications. 2015. No. 3. Pp. 20-34. doi: 10.1109/CC.2015.7084360
13. Power Market Load Forecasting on Neural Network With Beneficial Correlated Regularization / F.Y. Xu, X. Cun, M. Yan, H. Yuan, Y. Wang, L.L. Lai // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2018. No. 11. Pp. 5050-5059. doi: 10.1109/TII.2017.2789297
14. Liu X., Zhou N., Wu D. Information Disclosure Mechanism and Practice under Electricity Market Regulation // China International Conference on Electricity Distribution (CICED). IEEE, 2022. Pp. 19-24. doi: 10.1109/CICED56215.2022.9929097
15. Electricity Market Structure with Individual Pricing Mechanism / A. Mnatsakanyan, A.H. AlMazrooqi, E.B. Muruaga, P.A. Banda // 9th IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG). IEEE, 2018. Pp. 1-6. doi: 10.1109/PEDG.2018.8447757
16. Advances on Sensing Technologies for Smart Cities and Power Grids: A Review / R. Morello, S.C. Mukhopadhyay, Z. Liu, D. Slomovitz, S.R. Samantaray // IEEE Sensors Journal. 2017. No. 23. Pp. 7596-7610. doi: 10.1109/JSEN.2017.2735539
17. Keyhani A., Chatterjee A. Automatic Generation Control Structure for Smart Power Grids // IEEE Transactions on Smart Grid. 2012. Vol. 3. Pp. 1310-1316. doi: 10.1109/TSG.2012.2194794
18. Varganova A.V., Khramshin V.R., Radionov A.A. Operating Modes Optimization for the Boiler Units of Industrial Steam Plants // Energies. 2023. Vol. 16. 2596. doi: 10.3390/en16062596
19. Варганова А. В., Джагаров Н.Ф. Комплексная оптимизация режимов работы промышленных тепловых электростанций // Электротехнические системы и комплексы. 2020. №4(49). С. 11-16. doi: 10.18503/2311-8318-2020-4(49)-11-16
20. Малафеев А.В., Хламова А.В., Краснов М.И. Оптимизация загрузки генераторов собственных электростанций ОАО «ММК» с учетом потерь активной мощности в распределительной сети путем декомпозиции общей задачи // Главный энергетик. 2011. №3. С. 54-57.
21. Кочкина А.В. Применение метода динамического программирования для решения задач оптимального распределения активных мощностей между разнородными генерирующими источниками собственных электростанций предприятий черной металлургии // Наука и производство Урала. 2012. №8. С. 204-209.
22. А.c. 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. 01.07.2019.
Методика оптимизации режимов работы промышленных энергоузлов с собственной генерацией и внешними источниками электроэнергии / Н.А. Анисимова, А.В. Варганова, М.С. Мельников, О.И. Петухова // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 3(60). С. 15-22. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-3(60)-15-22