Математические модели оптимального распределения дефицита мощности в задачах расчета показателей балансовой надежности ЭЭС
Ключевые слова:
электроэнергетическая система, балансовая надежность, показатели, дефицит мощности, оптимальное распределение
Аннотация
Существующие подходы к расчету показателей балансовой надежности электроэнергетических систем (ЭЭС) в большей степени ориентированы на определение недоотпуска электроэнергии потребителям из-за случайных аварийных возмущений в энергосистеме. Основным при расчете показателей балансовой надежности является метод статистических испытаний со встроенной процедурой выбора оптимальных управляющих воздействий, к числу которых относятся частичное ограничение генерации и (или) нагрузки (задача оптимального распределения дефицита мощности). С целью ускорения расчетов принимаются допущения и ограничения. Отмечено, что неучет второго закона Кирхгофа приводит к неоднозначности и большим погрешностям при оценке потокораспределения, что обесценивает идентификацию наиболее часто перегружаемых элементов электрической сети. В статье акцент ставится на выборе управляющих (варьируемых) переменных, обеспечивающих максимальное быстродействие расчетной процедуры при обеспечении допустимой точности искомых показателей балансовой надежности ЭЭС. Одной из основных управляющих переменных предлагается рассматривать напряжение в узлах электрической сети. Показано, что математические модели, основанные на выделении особого балансирующего узла, существенно ограничивают область допустимых решений, что сказывается на результирующих показателях балансовой надежности.
Литература
1. Надежность электроэнергетических систем. Справочник / под ред. М.Н. Розанова, т. 2. М.: Энергоатомиздат, 2000, 568 с.
2. Приказ Минэнерго России от 06.12.2022 № 1286 «Об утверждении Методических указаний по проектированию развития энергосистем и о внесении изменений в приказ Минэнерго России от 28 декабря 2020 г. № 1195».
3. NERC. GA. Reliability Standards for the Bulk Electric Systems of North America. Atlanta, 30326. 2017.
4. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике / под ред. Ю.Н. Руденко, В.А. Совалова. М.: Издательство МЭИ, 2000, 648 с.
5. Куликов А.Л., Илюшин П.В. Статистические методы оценки параметров аварийного режима энергорайонов с объектами распределенной генерации. – Электричество, 2019, № 5, с. 4–11.
6. Дубицкий М.А., Руденко Ю.Н., Чельцов М.Б. Выбор и использование резервов генерирующей мощности в электроэнергетических системах. М.: Энергоиздат, 1988, 272 с.
7. Endrenyi J. Reliability Modeling in Electric Power Systems. New York: John Wiley & Sons, 1979, 338 p.
8. Billinton R., Allan R.N. Reliability Evaluation of Power Systems. New York: Plenum Press, 1996, 534 p.
9. Wood A.J., Wollenberg B.F., Sheblé G.B. Power Generation, Operation, and Control. John Wiley & Sons, 2013, 656 p.
10. Ковалев Г.Ф., Лебедева Л.М. Надежность систем электроэнерегтики. Новосибирск: Наука, 2015, 222 с.
11. Чукреев Ю.Я. Модели обеспечения надежности электроэнергетических систем. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1995, 173 с.
12. Чукреев Ю.Я. Сравнение отечественных и зарубежных вероятностных показателей балансовой надежности электроэнергетических систем. – Известия РАН. Энергетика, 2012, № 6, с. 27–37.
13. Billinton R., Wenyuan Li. Reliability Assessment of Electric Power Systems Using Monte Carlo Methods – Springer Science + Business Media, New York, 1994.
14. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. М.: Наука, 1986, 252 с.
15. Обоскалов. В.П., Абдель Менаем А.С.Х. Моделирование редких событий при расчете показателей балансовой надежности ЭЭС. – Известия РАН. Энергетика, 2021, № 4, с. 1–18.
16. Обоскалов В.П., Герасименко А.А. Определение предела мощности, передаваемой по линии электропередачи, при оценке балансовой надежности электроэнергетических систем. – Электричество, 2023, № 7, с. 6–19.
17. Аюев Б.И. и др. Вычислительные модели потокораспределения в электрических системах. М.: Флинта; Наука, 2008, 256 с.
18. Надежность систем энергетики (Сборник рекомендуемых терминов). М.: Энергия, 2007, 192 с.
19. Зоркальцев В.И. и др. Минимизация дефицита мощности в ЭЭС с учетом потерь мощности в линиях электропередачи. –Электричество, 2010, № 9, с. 56–60.
20. Зоркальцев В.И., Пержабинский С.М. Модели оценки дефицита мощности электроэнергетической системы. – Сибирский журнал индустриальной математики, 2012, т. 15, № 1, с. 34–43.
21. Форд Л., Фалкерсон Д. Потоки в сетях. М.: Мир, 1966, 276 с.
22. Обоскалов В.П. Алгоритмические аспекты расчета вероятностных показателей дефицита мощности в задаче балансовой надежности ОЭС. – Известия РАН. Энергетика, 2020, № 2, с. 59–74.
23. Непомнящий В.А. Учет надежности при проектировании энергосистем. М.: Энергия,1978, 200 с.
24. Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. Ростов н/Д.: Феникс, 2008, 715 с.
#
1. Nadezhnost' elektroenergeticheskih sistem. Spravochnik (Reliability of Electric Power Systems. Guide) / Ed. by М.N. Rozanov, vol. 2. М.: Energoatomizdat, 2000, 568 p.
2. Prikaz Minenergo Rossii ot 06.12.2022 № 1286 (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated 06.12.2022 No. 1286).
3. NERC. GA. Reliability Standards for the Bulk Electric Systems of North America. Atlanta, 30326. 2017.
4. Avtomatizatsiya dispetcherskogo upravleniya v elektroenergetike (Automation of Dispatching Control in the Electric Power Industry) / By ed. Yu.N. Rudenko, V.A. Sovalov. M.: Izdatel'stvo MEI, 2000, 648 p.
5. Kulikov A.L., Ilyushin P.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electri-city), 2019, No. 5, pp. 4–11.
6. Dubitskiy M.A., Rudenko Yu.N., Chel'tsov M.B. Vybor i ispol'zovanie rezervov generiruyushchey moshchnosti v elektroenergeticheskih sistemah (Selection and Use of Generating Capacity Reserves in Electric Power Systems). M.: Energoizdat, 1988, 272 p.
7. Endrenyi J. Reliability Modeling in Electric Power Systems. New York: John Wiley & Sons, 1979, 338 p.
8. Billinton R., Allan R.N. Reliability Evaluation of Power Systems. New York: Plenum Press, 1996, 534 p.
9. Wood A.J., Wollenberg B.F., Sheblé G.B. Power Generation, Operation, and Control. John Wiley & Sons, 2013, 656 p.
10. Kovalev G.F., Lebedeva L.М. Nadezhnost' sistem elektroeneregtiki (Reliability of Electric Power Systems). Novosibirsk: Nauka, 2015, 222 p.
11. Chukreev Yu.Ya. Modeli obespecheniya nadezhnosti elektroenergeticheskih sistem (Models for Ensuring the Reliability of Electric Power Systems). Syktyvkar: Komi NTS UrO RAN, 1995, 173 p.
12. Chukreev Yu.Ya. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the RAS. Power Engineering), 2012, No. 6, pp. 27–37.
13. Billinton R., Wenyuan Li. Reliability Assessment of Electric Power Systems Using Monte Carlo Methods – Springer Science + Business Media, New York, 1994.
14. Rudenko Yu.N., Ushakov I.А. Nadezhnost' sistem energetiki (Reliability of Energy Systems). M.: Nauka, 1986, 252 p.
15. Oboskalov. V.P., Abdel' Menaem A.S.H. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the RAS. Power Engineering), 2021, No. 4, pp. 1–18.
16. Oboskalov V.P., Gerasimenko А.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 7, pp. 6–19.
17. Ayuev B.I. et al. Vychislitel'nye modeli potokoraspredeleniya v elektricheskih sistemah (Computational Models of Flow Distribution in Electrical Systems). M.: Flinta; Nauka, 2008, 256 p.
18. Nadezhnost' sistem energetiki (Sbornik rekomenduemyh terminov) (Reliability of Energy Systems (Collection of Recommended Terms)). М.: Energiya, 2007, 192 p.
19. Zorkal'tsev V.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2010, No. 9, pp. 56–60.
20. Zorkal'tsev V.I. Perzhabinskiy S.M. Sibirskiy zhurnal in-dustrial'noy matematiki – in Russ. (Siberian Journal of Industrial Ma-thematics), 2012, vol. 15, No. 1, pp. 34–43.
21. Ford L., Falkerson D. Potoki v setyah (Flows in Networks). М.: Мir, 1966, 276 p.
22. Oboskalov V.P. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the RAS. Power Engineering), 2020, No. 2, pp. 59–74.
23. Nepomnyashchiy V.А. Uchet nadezhnosti pri proektirovanii energosistem (Taking into Account Reliability in the Design of Power Systems). M.: Energiya, 1978, 200 p.
24. Gerasimenko A.A., Fedin V.T. Peredacha i raspredelenie elektricheskoy energii (Transmission and Distribution of Electrical Energy). Rostov n/D.: Feniks, 2008, 715 p
2. Приказ Минэнерго России от 06.12.2022 № 1286 «Об утверждении Методических указаний по проектированию развития энергосистем и о внесении изменений в приказ Минэнерго России от 28 декабря 2020 г. № 1195».
3. NERC. GA. Reliability Standards for the Bulk Electric Systems of North America. Atlanta, 30326. 2017.
4. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике / под ред. Ю.Н. Руденко, В.А. Совалова. М.: Издательство МЭИ, 2000, 648 с.
5. Куликов А.Л., Илюшин П.В. Статистические методы оценки параметров аварийного режима энергорайонов с объектами распределенной генерации. – Электричество, 2019, № 5, с. 4–11.
6. Дубицкий М.А., Руденко Ю.Н., Чельцов М.Б. Выбор и использование резервов генерирующей мощности в электроэнергетических системах. М.: Энергоиздат, 1988, 272 с.
7. Endrenyi J. Reliability Modeling in Electric Power Systems. New York: John Wiley & Sons, 1979, 338 p.
8. Billinton R., Allan R.N. Reliability Evaluation of Power Systems. New York: Plenum Press, 1996, 534 p.
9. Wood A.J., Wollenberg B.F., Sheblé G.B. Power Generation, Operation, and Control. John Wiley & Sons, 2013, 656 p.
10. Ковалев Г.Ф., Лебедева Л.М. Надежность систем электроэнерегтики. Новосибирск: Наука, 2015, 222 с.
11. Чукреев Ю.Я. Модели обеспечения надежности электроэнергетических систем. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1995, 173 с.
12. Чукреев Ю.Я. Сравнение отечественных и зарубежных вероятностных показателей балансовой надежности электроэнергетических систем. – Известия РАН. Энергетика, 2012, № 6, с. 27–37.
13. Billinton R., Wenyuan Li. Reliability Assessment of Electric Power Systems Using Monte Carlo Methods – Springer Science + Business Media, New York, 1994.
14. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. М.: Наука, 1986, 252 с.
15. Обоскалов. В.П., Абдель Менаем А.С.Х. Моделирование редких событий при расчете показателей балансовой надежности ЭЭС. – Известия РАН. Энергетика, 2021, № 4, с. 1–18.
16. Обоскалов В.П., Герасименко А.А. Определение предела мощности, передаваемой по линии электропередачи, при оценке балансовой надежности электроэнергетических систем. – Электричество, 2023, № 7, с. 6–19.
17. Аюев Б.И. и др. Вычислительные модели потокораспределения в электрических системах. М.: Флинта; Наука, 2008, 256 с.
18. Надежность систем энергетики (Сборник рекомендуемых терминов). М.: Энергия, 2007, 192 с.
19. Зоркальцев В.И. и др. Минимизация дефицита мощности в ЭЭС с учетом потерь мощности в линиях электропередачи. –Электричество, 2010, № 9, с. 56–60.
20. Зоркальцев В.И., Пержабинский С.М. Модели оценки дефицита мощности электроэнергетической системы. – Сибирский журнал индустриальной математики, 2012, т. 15, № 1, с. 34–43.
21. Форд Л., Фалкерсон Д. Потоки в сетях. М.: Мир, 1966, 276 с.
22. Обоскалов В.П. Алгоритмические аспекты расчета вероятностных показателей дефицита мощности в задаче балансовой надежности ОЭС. – Известия РАН. Энергетика, 2020, № 2, с. 59–74.
23. Непомнящий В.А. Учет надежности при проектировании энергосистем. М.: Энергия,1978, 200 с.
24. Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. Ростов н/Д.: Феникс, 2008, 715 с.
#
1. Nadezhnost' elektroenergeticheskih sistem. Spravochnik (Reliability of Electric Power Systems. Guide) / Ed. by М.N. Rozanov, vol. 2. М.: Energoatomizdat, 2000, 568 p.
2. Prikaz Minenergo Rossii ot 06.12.2022 № 1286 (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated 06.12.2022 No. 1286).
3. NERC. GA. Reliability Standards for the Bulk Electric Systems of North America. Atlanta, 30326. 2017.
4. Avtomatizatsiya dispetcherskogo upravleniya v elektroenergetike (Automation of Dispatching Control in the Electric Power Industry) / By ed. Yu.N. Rudenko, V.A. Sovalov. M.: Izdatel'stvo MEI, 2000, 648 p.
5. Kulikov A.L., Ilyushin P.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electri-city), 2019, No. 5, pp. 4–11.
6. Dubitskiy M.A., Rudenko Yu.N., Chel'tsov M.B. Vybor i ispol'zovanie rezervov generiruyushchey moshchnosti v elektroenergeticheskih sistemah (Selection and Use of Generating Capacity Reserves in Electric Power Systems). M.: Energoizdat, 1988, 272 p.
7. Endrenyi J. Reliability Modeling in Electric Power Systems. New York: John Wiley & Sons, 1979, 338 p.
8. Billinton R., Allan R.N. Reliability Evaluation of Power Systems. New York: Plenum Press, 1996, 534 p.
9. Wood A.J., Wollenberg B.F., Sheblé G.B. Power Generation, Operation, and Control. John Wiley & Sons, 2013, 656 p.
10. Kovalev G.F., Lebedeva L.М. Nadezhnost' sistem elektroeneregtiki (Reliability of Electric Power Systems). Novosibirsk: Nauka, 2015, 222 p.
11. Chukreev Yu.Ya. Modeli obespecheniya nadezhnosti elektroenergeticheskih sistem (Models for Ensuring the Reliability of Electric Power Systems). Syktyvkar: Komi NTS UrO RAN, 1995, 173 p.
12. Chukreev Yu.Ya. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the RAS. Power Engineering), 2012, No. 6, pp. 27–37.
13. Billinton R., Wenyuan Li. Reliability Assessment of Electric Power Systems Using Monte Carlo Methods – Springer Science + Business Media, New York, 1994.
14. Rudenko Yu.N., Ushakov I.А. Nadezhnost' sistem energetiki (Reliability of Energy Systems). M.: Nauka, 1986, 252 p.
15. Oboskalov. V.P., Abdel' Menaem A.S.H. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the RAS. Power Engineering), 2021, No. 4, pp. 1–18.
16. Oboskalov V.P., Gerasimenko А.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 7, pp. 6–19.
17. Ayuev B.I. et al. Vychislitel'nye modeli potokoraspredeleniya v elektricheskih sistemah (Computational Models of Flow Distribution in Electrical Systems). M.: Flinta; Nauka, 2008, 256 p.
18. Nadezhnost' sistem energetiki (Sbornik rekomenduemyh terminov) (Reliability of Energy Systems (Collection of Recommended Terms)). М.: Energiya, 2007, 192 p.
19. Zorkal'tsev V.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2010, No. 9, pp. 56–60.
20. Zorkal'tsev V.I. Perzhabinskiy S.M. Sibirskiy zhurnal in-dustrial'noy matematiki – in Russ. (Siberian Journal of Industrial Ma-thematics), 2012, vol. 15, No. 1, pp. 34–43.
21. Ford L., Falkerson D. Potoki v setyah (Flows in Networks). М.: Мir, 1966, 276 p.
22. Oboskalov V.P. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the RAS. Power Engineering), 2020, No. 2, pp. 59–74.
23. Nepomnyashchiy V.А. Uchet nadezhnosti pri proektirovanii energosistem (Taking into Account Reliability in the Design of Power Systems). M.: Energiya, 1978, 200 p.
24. Gerasimenko A.A., Fedin V.T. Peredacha i raspredelenie elektricheskoy energii (Transmission and Distribution of Electrical Energy). Rostov n/D.: Feniks, 2008, 715 p
