автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Оперативное планирование и управление электрической нагрузкой промышленных предприятий (на примере угольных шахт)

Введение.

Глава I. Анализ задач оперативного планирования и управления электрической нагрузкой промышленных предприятий.

1.1. Состояние вопросов по выравниванию графиков электрических нагрузок.

1.2. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Прогнозирование заявляемой мощности промышленных предприятий.

2.1. Основные положения.

2.2. Анализ объекта прогнозирования.

2.3. Существующие методы определения заявляемой мощности промышленных предприятий и их анализ.

2.4. Байесовский подход к прогнозированию тридцатиминутной заявляемой мощности промышленных предприятий.

2.5. Показатель качества использования заявленной мощности.

Выводы.

Глава 3. Оперативное планирование потребляемой мощности промышленных предприятий.

3.1. Характеристика методов регулирования потребляемой мощности.

3.2. Исследование режимов работы потребителей-регуляторов.

3.3. Планирование заявляемой мощности промышленных предприятий с учетом потребителей-регуляторов.

3.4. Планирование потребляемой мощности.

3.5. Классификация графиков электрических нагрузок.

Выводы.

Глава 4. Управление электрической нагрузкой, промышленных предприятий.

4.1. Оперативное управление электрической нагрузкой.

4.2. Планово-оперативное управление.

4.3. Прогнозирование электрической мощности промышленного предприятия.

4.4. Прогнозирование на шаг вперед по линейной разностной стохастической модели авторегрессии второго порядка с коррекцией параметров модели по сдвигу.

4.5. Эффективность выравнивания системных графиков.

4.6. Эффективность проектирования аккумулирующих емкостей на промышленных предприятиях.

Выводы.

В создании материально-технической базы коммунизма ведущее место принадлежит энергетике, как основе развития производительных сил общества.

Как указывается в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года", в II пятилетке продолжаются работы по снижению удельных расходов топлива и себестоимости электроэнергии, повышению надежности и качества электроснабжения народного хозяйства.

Электроэнергия является единственным видом продукции, время и объем потребления которой задается потребителями. На экономику энергетики большое влияние оказывают режимы электропотребления отраслей народного хозяйства. Режим электропотребления характеризуется суточными графиками электрической нагрузки энергосистемы. Графики нагрузки энергосистем имеют тенденцию разуплотнения, чему способствует рост электропотребления комадунально-бытового сектора, электротранспорта, снижение удельного веса непрерывных электроемких процессов.

Актуальность проблемы оптимизации графиков нагрузки энергосистем вытекает из перспектив развития энергетики и отраслей народного хозяйства. Существующие режимы производства и потребления электроэнергии характеризуются высокой неравномерностью графиков электрической нагрузки, что приводит к перерасходу топлива в энергосистемах, увеличению потерь электроэнергии, ухудшению экономических показателей потребителей электрической энергии.

Одним из направлений по регулированию графиков назтрузки энергосистем, является осуществление регулирования нагрузки непосредственно на промышленных предприятиях [2, 3J .

В СССР проблеме исследования, оптимизации графиков нагрузки промышленных предприятий уделяли внимание многие советские ученые: Кукель-Краевский С.А., Чокин Ч.Ш., Авилов-Карнаухов В.Н., Константинов Б.А., Куренный Э.Г., Федоров А.А., Багиев Г.Л., Во-лотковский С.А., Волобринский С.Д., Каялов Г.М., Герасимов В.Н.

Шагом вперед стали последние работы ВНИПИэнергопрома, СИБэнергоцветмета, Киевского политехнического института, Свердловского горного института, Михайлова В.В., Трошина В.А., Прахов-ника А.В., Кудрина Б.И., Хронусова Г.С., Головкина П.И., Дзеве-нецкого А.Я., Колотиловой Д.Г., Лосева Э.А., Гордеева В.И., Ара-келоваВ.Е., Степуры И.И.

Переход на измерительно-информационную технику на базе микроЭВМ позволит решить задачи выравнивания графиков нагрузки на основе достоверной информации и в масштабе реального времени. Все это требует пересмотра существующих методов управления режимами электропотребления и разработки новых средств оперативного и автоматического управления электрической нагрузкой.

Выравнивание графиков электрической нагрузки необходимо предусматривать при проектировании структуры технологических процессов и режимов работы потребителей электрической энергии.

Основной целью диссертации является повышение экономической эффективности работы электроэнергетического оборудования за счет оперативного планирования и управления максимальной электрической нагрузкой.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

- исследование электрических нагрузок и разработка методов определения заявляемой мощности промышленных предприятий с учетом и без учета технологических заделов и аккумулирующих емкостей промышленных предприятий;

- разработка методов оперативного и планово-оперативного управления электрической нагрузкой промышленного предприятия;

- классификация графиков электрической нагрузки предприятий;

- проведение исследований по определению технико-экономической целесообразности создания аккуцулщ)ующих емкостей потребителей-регуляторов электрической энергии;

- создание методик и руководящих материалов по регулированию режимов электропотребления.

Основные научные результаты и их новизна заключается в:

- разработке методов вероятностного моделирования априорных и апостериорных данных о нагрузках с учетом и без учета технологических заделов и аккумулирующих емкостей технологических звеньев предприятия. Это позволяет прогнозировать потребляемою мощность предприятиям и оптимальную величину ее снижения;

- разработке процедуры прогнозирования электрической нагрузки с использованием конечно-разностных уравнений, отличающейся от существующей, исключением из процесса прогнозщювания лица, принимающего решение;

- разработке метода классификации графиков электрической нагрузки с использованием критерия качества функции правдоподобия для эффективной оценки плановых значений потребляемой мощности;

- разработке нового показателя качества использования заявленной и лимитируемой мощности, что позволяет дать оценку peiy-лировочных мероприятий по вьфавниванию графиков нагрузки энергосистемы;

- разработке методики технико-экономической целесообразности создания аккумулирующих емкостей потребителей-регуляторов.

В качестве объекта исследований выбраны угольные шахты Львовско-Волынского и Донецкого бассейнов. Эти объекты позволяют рассмотреть непосредственно весь круг вопросов, поставленных в работе. Изучение электропотребления реальных объектов помогли учесть большинство факторов, влияющих на экономику комплекса "Энергосистема-потребитель".

Рассматривая сложную задачу, автор не претендует решить все вопросы, относящиеся к задаче выравнивания графиков нагрузки энергосистем.

В первой, главе рассмотрено состояние вопросов по выравниванию графиков электрической нагрузки, показана их актуальность и определены задачи исследования.

Во второй главе разработан метод планирования заявляемой мощности предприятий на основе байесовского подхода к прогнозированию и предложен показатель качества использования заявленной мощности.

В третьей главе приводится методика выбора потребителей-регуляторов для автоматизированного управления электропотреблением. Разработан метод определения заявляемой мощности с учетом технологических емкостей, а также автоматическая классификация графиков электрических нагрузок, определение лимита мощности.

В четвертой главе разработана модификация метода прогнозирования Бокса-Дженкинса для управления электрической нагрузкой, и получил дальнейшее развитие метод управления насосными установками в условиях ограничений накладываемых энергосистемой. Разработана методика технико-экономического обоснования задачи управления электропотреблением и проектирования аккумулирующих емкостей потребителей-регуляторов.

В заключении сформулированы основные выводы по работе. В приложении приводятся примеры расчетов, акты внедрения.

Основные результаты заключаются в следующем:

1. Предложен новый подход к планированию заявляемой мощности промышленных предприятий на основе'байесовской теории оценки параметров, заключающийся в оценке данных ретроспективы электрических нагрузок и упреждающих априорных оценок ЛПР и позволяющего учитывать оперативную технологическую обстановку на предприятии.

2. Разработана методика выбора и оценки потребителей-регуляторов угольных шахт для оперативного управления электрической нагрузкой, позволяющая ранжировать потребители-ре1уляторы по априорным оценкам специалистов.

3. Разработан метод планирования заявляемой мощности с учетом потребителей-регуляторов в условиях АСУ электроснабжения, позволяющий учитывать аккумулирующие емкости технологических звеньев.

4. Предложена методика определения лимита мощности промышленных предприятий на основе анализа законов распределения максимальных нагрузок и классификация графиков электрических нагрузок.

5. Предложен метод оперативного управления электрической нагрузки на основе разработанной модификации процедуры прогнозирования текущей нагрузки с использованием конечно-разностных уравнений.

6. Разработан метод планово-оперативного управления нагрузкой промышленных потребителей при наличии аккумулирующих технологических емкостей.

7. Проведено технико-экономическое обоснование задачи управления электрической нагрузкой; разработана методика технико-экономического обоснования целесообразности создания аккумулирующих емкостей потребителей-регуляторов электрической энергии угольных шахт, предназначенной для проектирования технологических звеньев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе поставлены и решены задачи оперативного планирования и управления режимом электроснабжения промышленных предприятий.

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.81-1985 годы и период до 1990 года: Проект ЦК КПСС к Х2У1 съезду партии.- Правда, 1980, 2 дек., С. 1-7.

2. Михаилов В.В. Потребители-регуляторы в народном хозяйстве.-Промышленная энергетика, 1980, № 4.

3. Константинов Б.А. и др. Применение потребителей-регуляторов в энергосистемах.- Электричество, 1975, № 3.

4. Тарнижевский Н.В., Афанасьева Е.И. Пути экономии в жилищно-коммунальном хозяйстве,- М., Стройиздат, 1980.- 240 с.

5. Багров О.Н., Клешко Б.Н., Михайлов В.В. Энергетика основных производств цветной металлургии.- М.: Металлургия, 1979.376 с.

6. Головкин П.И. Энергосистема и потребители электрической энергии.- М.: Энергия, 1979.- 368 е., ил.

7. Богуславский М.А. О целесообразности регулирования электропотребления.- Промышленная энергетика, 1981, № II.

8. Михайлов В.В. Тарифы и режимы электропотребления.- М.: Энергия, 1974.- 128 е.

9. Степура И.И. Вопросы организации режимов электропотребления промышленных предприятий.- Автореферат дис. на соиск.уч.степ. канд.техн.наук.- М.: 1974.- 29 с.

10. Данильчук Г.И., Шевчук С.П., Василенко П.К. Автоматизация электропотребления водоотливных установок.- К.: Техн1ка, 1981.- 102 с.

11. Дикмаров С.В., Садовский Г.Г. Регулирование мощности при производстве и потреблении электроэнергии.- К.: Техн1ка, 1981.126 с.

12. Петров В.М., Веселов С.И. Снижение пиковой мощности энергосистем.- Промышленная энергетика, 1981, № 12.

13. Барыбин Ю.Г., Годгельф Л.Б., Соскин Э.А. За высокую эффективность и экономичность проектных решений.- Промышленная энергетика, 1982, 3 6.

14. Багиев Г.Л., Окороков В.Р. Основные направления совершенство вания управления рациональным использованием электроэнергиив промышленности.- Промышленная энергетика, 1982, .£ 7.

15. Кудрин Б.И. Проблемы развития электрохозяйства черной металлургии.- Промышленная энергетика, 1982 № 3.

16. Таксяк С.И. О повышении заинтересованности работников предприятий в оптимизации графиков электрической нагрузки,- Промышленная энергетика, 1982, № 10.

17. Аврух А.Я. Принципы построения новых тарифов на электрическую и тепловую энергию.- Электрические станции, 1967, № 5.

18. Аврух А.Я. Проблема себестоимости и ценообразования в электроэнергетике .- М.: Энергия, 1977.- 464 с.

19. Герасимов В.Н. Новые тарифы на электрическую и тепловую энергию.- Промышленная энергетика, 1967, $ 4.

20. Хохлов В.Х., Саркисов М.А., Зимин Е.Н. Экономика строительства и эксплуатации электрических сетей.- М.: Высш.школа, 1976.- 264 с.

21. Падалко Л.П., Пекелис Г.Б. Экономика энергосистем.- Минск: Высш.школа, 1976.- 384 с.

22. Зальцбург Л.М. Еще раз о структуре тарифов.- Промышленная энергетика, 1968, № 7.

23. Ермаков B.C., Никонов А.Р. Структура тарифов на электроэнер-нию и использование присоединенной мощности трансформаторов.- 149

24. Промышленная энергетика, 1967, 3 12.

25. Бахир Ю.В. Нефтедобыче совершенную систему тарифов на электроэнергию.- Промышленная энергетика, 1972, № I.

26. Рябов В.И., Рахманов Е.К. К вопросу о тарифах на электроэнергию для аллюминевых заводов. Промышленная энергетика, 1970,8.

27. Савенко Ю.Н., Штейнгауз Е.О. Энергетический баланс (некоторые вопросы теории и практики).- М.: Энергия, 1971.- 183 с.

28. Яркин Е.В., Папян С.К., Ткаченко С.А. Тенденции в тарифной политике зарубежных стран. Энергетическое хозяйство за рубежом, 1980, № 4.

29. Головкин П.И. Режимы электроснабжения потребителей.- М.: Энергия, 1971,- III с.

30. Степанов А.П. Рентабельность угольных шахт.-К.: Техн1ка,171.- 235 с.

31. Указания по регулированию режимов электропотребления.-ВНИПИэнергопром, Госэнергонадзор, М.: Информэнерго, 1979,69 с.

32. Кузнецова Т.Г. О методах оценки перспективных режимов электропотребления.- Вопросу экономии производства, передачи и потребления энергии (сборник трудов), вып.17, М.: 1974.227 с.

33. Добров Г.М. Прогнозирование науки и техники,- М.: Наука, 1977.- 209 с.

34. Сербиновский Г.В., Константинов Б.А. Прогнозы потребления за рубежом.- Электричество, 1957, J® I.

35. Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б. Прогнозирование в военном деле.

36. М.: Воениздат, 1975,- 179 с.

37. Инструктивные материалы государственной инспекции по энергонадзору.- Энергия, 1977.- 376 с.

38. Волобринский С. Д., Кая лов Г.М., Клейн П.Н., Мешель Б.С. Электрические нагрузки промышленных предприятий.- Л.: Энергия, 1976.- 264 с.

39. Волобринский С.Д. Электрические нагрузки и балансы промышленных предприятий.- Л.: Энергия.- 128 с.

40. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов.-Мир, 1974.- 463 с.

41. Уилкс С. Математическая статистика.- М.: Наука, 1967.632 с.

42. Ковалева JI.H. Многофакторное прогнозирование на основе рядов динамики.- М.: Статистика, 1980.- 102 с.

43. Пдурман В.Е» Теория вероятностей и математическая статистика.-М.: Высш.школа, 1972.- 368 с.

44. Праховник А.В. Исследование электрических нагрузок и разработка экономически целесообразных графиков электропотребления ЦПП угольных шахт.- Автореферат дис. на соиск.уч.степ. канд. техн. наук, К.: 1971.- 24 с.

45. Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б., Кузьмин В.И.- Прогнозирование количественных характеристик процессов.- М.: 1975.- 388 с.

46. Ивахненко А.Г. Долгосрочное прогнозирование и управление сложными системами.- К.: Техн1ка, 1975.- 411 с.

47. Лисичкин В.А., Голынкер Е.И. Принятие решений на основе прогнозирования в условиях АСУ.- М.: Финансы и статистика, 1981.112 с.

48. Морис У. Наука об управлении. Байесовский подход.- М.: Мир, 1971.- 358 с.

49. Рузинов Л.П. Статистические методы оптимизации химических процессов.- М.: Химия, 1972,- 199 с.

50. Джонстон Дж. Эконометрические методы.- М.: Статистика, 1980. 199 с.

51. Кудрицкий В.Д. Прогнозирование надежности радиоэлектронных устройств.- К.: Техн1ка, 1973.- 156 с.

52. Праховник А.В. Методы и средства управления электропотреблением.- К.: Общество "Знание" Украинской ССР, 1981.- 26 с.

53. Колотилова Д.К. Принципы построения алгоритма оптимизации систем электроснабжения промышленных предприятий.- Сб. Оптимизация систем электроснабжения и режимов электропотребления в цветной металлургии. М.: 1970.- 419 с.

54. Веников В.А. и др. Некоторые вопросы надежности электроэнергетических систем. Электричество, 1975, № 5.

55. Сосновский Ю.А., Игнатенко С.Н., Пономарев A.M. Организация работы по экономии электрической и тепловой энергии на промышленных предприятиях.- К.: Техн1ка, 1980,- 64 с.

56. Правила пользования электрической и тепловой энергией,- М.: Энергия, 1977. 96 с.

57. Михедов Н.А. Опыт работы шахт при взаиморасчетах с энергосистемами по заявленному максимуму.- Бр. Автоматизированные системы управления электроснабжением горных предприятий, К.^ , Общество "Знание" Украинской ССР, 1978. 20 с.

58. Журавлев Ю.И. Об алгебраическом подходе к решению задач распознования и классификации. Сб. Проблемы кибернетики. М.: Наука, вып.33, 1978. - 231 с.

59. Эдельман С.Л. Математическая логика.- М.: Высш.школа, 1975.176 с.64,65,66,67,68,69,70