Задачи и особенности оптимизации электроэнергетических систем
Оптимизация — это максимизация выгодных параметров и характеристик системы, а также минимизация расходов.
Оптимальное управление нормальными режимами в электроэнергетической системе — это обеспечение надежного электроснабжения потребителей электрической энергией необходимого качества при условии минимальных эксплуатационных затрат в системе за определенный промежуток времени.
Сложность оптимального управления режимами в электроэнергетической системе определяется:
- Большим количеством составляющих системы.
- Необходимостью поддержания параметров системы в процессе эксплуатации в оптимальном состоянии на большой территории.
Оптимизация электроэнергетической системы осуществляется сотрудниками, которые задействованы в инженерных расчетах и в процессе реализации нормального функционирования все электроэнергетической системы. К данным сотрудниками относятся проектировщики, диспетчеры машин и оборудования, работники служб режимов, технический персонал электрических станций и сетей.
Задача комплексной оптимизации электроэнергетической системы состоит в определении оптимальных значений параметров режима ее работы с учетом технических ограничений. Данная задача относится к задачам нелинейного программирования, в которой ограничения представлены в виде уравнений установившегося режима и нелинейных неравенств, а переменными в данном случае непрерывны.
При комплексной оптимизации режима работы электроэнергетической системы определяются реактивные и активные мощности генерирующих источников, фазы и модули в напряжений в узлах, потоки и токи мощности в линиях, углы сдвига фаз на дальних передачах, а также коэффициенты трансформации с учетом технических ограничений на значения модулей узловых напряжений.
Оптимальный режим работы электроэнергетической системы должен быть допустимым, то есть удовлетворять условиям качества электрической энергии и надежности электроснабжения, а также быть наиболее экономичным относительно других вариантов. Условия надежности электроснабжения и качества электроэнергии при расчетах учитывают ограничения на необходимые параметры системы. Самым экономичным режимом считается такой режим, при котором обеспечивается минимальный суммарный расход топлива при заданной нагрузке потребителей электрической энергии (заданный полезный отпуск энергии).
Мероприятия по оптимизации электроэнергетической системы
К решению задач оптимизации электроэнергетической системы необходимо подходить комплексно на всех ее иерархических уровнях. Все мероприятия, которые входят состав процесса оптимизации системы, делятся на:
- Организационные. К данным мероприятиям относятся мероприятия, которые направлены на совершенствование эксплуатационного обслуживания электросетей, оптимизацию их режимов работы и схем. Затраты на данные мероприятия минимальны.
- Технические. К данным мероприятиям относятся те мероприятия, которые направлены на модернизацию, реконструкцию и строительство сетей. Для проведения данных мероприятий необходимы дополнительные капитальные затраты.
- Мероприятия, направленные на совершенствование систем технического расчетного учета электрической энергии.
Повышение эффективности без затратных мероприятий реализуется посредством снижения потерь электрической энергии или соответствующих затрат. При оценке технических мероприятий дополнительно учитываются необходимые капиталовложения. Одно из основных мероприятий, направленных на уменьшение потерь мощности, - установка компенсирующих устройств в сетях потребителей электрической энергии (около 60 % снижения потерь достигается за их счет).
Основной подгруппой организационных мероприятий являются режимные, к которым относятся выравнивание нагрузок фаз, оптимизация законов регулировки напряжения в центрах питания разомкнутых цепей, выравнивание графика нагрузки, оптимизация установившихся режимов замкнутых сетей, оптимальное включение трансформаторов, оптимизация мест размыкания контуров сетей от 110 кВ и другие.
Большинство технических мероприятий связано с установкой дополнительного оборудования, что, как правило, предусматривается на стадии проектирования системы. Иногда, в состав технических мероприятий входит замена элементов системы. Самыми распространенными мероприятиями являются: установка средств компенсации, замена недогруженных трансформаторов, замена проводов на головных участках сети, установка вольтодобавочных трансформаторов и т.п.
Основным направлением совершенствования электроэнергетической системы является совершенствование системы учета электрической энергии, которая может осуществляться посредством проведение рейдов по выявлению неучтенной энергии, совершенствования системы сбора данных, обеспечения нормальной работы устройств учета и т.п.
