автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Основы многолетнего регулирования тепливоснабжения с учетом изменчивости гидрометеорологических условий



г"3

л-

^ На правах рукописи

ВЕЛИКАНОВ Михаил Александрович

ОСНОВЫ МНОГОЛЕТНЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОПЛИВОСНАБЖЕНИЯ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЧИВОСТИ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

05.14.01 - Энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА - 1997 г.

Работа выполнена в Центральном экономике-математическом институте Российской Академии наук

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Елаховский С.Б. доктор технических наук Шарыгин B.C. доктор экономических наук Вигдорчик А.Г.

Ведущая организация - Сибирский энергетический институт СО РАН

Защита состоится 1998 Г. В

OV

1998 г. в У <S часов

на заседании диссертационного Совета Д 144.05.03

при Акционерном обществе открытого типа "Энергетический институт им. Г.М.Кржижановского" 117927, Москва, ГСП, Ленинский проспект, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АООТ "Энергетический институт им. Г.М.Кржижановского"

Л..

Автореферат разослан " О «чС/СС/С//^ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

кандидат технических наук Г.А.Волков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Надежное энергоснабжение потребителей - одно из важнейших условий стабильного функционирования экономики страны. Выполнение этого условия неразрывно связано с надежным обеспечением топливом самих энергетических предприятий.

На режимы топливоснабжения и топливопотребления сло-.-шм образом влияет совокупность различных факторов, обуславливая регулярные и случайные изменения их объемов в разных временных разрезах.

Проблема многолетнего регулирования топливоснабжения возникает главным образом из-за колебаний из года в год потребности в тепловой энергии на отопление и вентиляцию и выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях. Эти колебания определяются в основном геофизическими факторами: изменением по годам хода температур воздуха и притока рек.

Эти факторы существенным образом влияют на многолетнюю неравномерность топливопотребления в России и требуют их безусловного учета при разработке надежной системы регулирования топливоснабжения энергетических предприятий.

Цель и ппедмет исследований. Цель работы - создание единого метода и необходимых моделей для решения наиболее значимых задач многолетнего регулирования топливоснабжения энергетических предприятий, связанного с изменчивостью гидрометеорологических условий.

Более чем 15-летнее изучение автором влияния изменчивости гидрометеорологических условий на энергетику в рамках программ и заданий АН СССР, ГКНТ СССР и РАН, при разработках схем развития элетроэнергетической отрасли и угольной промышленности и ее

реструктуризации, а также при формировании среднесрочной программы развития экономики России позволило определить задачи данной работы, которые и составляют предмет исследований:

1. Исследование и описание основных характеристик, определяющих многолетнюю неравномерность потребления топлива на отопление и вентиляцию: градусо-дней, средней температуры и продолжительности отопительного периода в России и некоторых государствах СНГ и Балтии.

2. Разработка математических моделей и методов для описания характеристик гидрологических и метеорологических процессов, влияющих на многолетнюю неравномерность топливопотребления.

3. Создание метода и на его основе расчет и анализ суммарных емкостей складов для компенсации неравномерности потребления топлива на отопление и вентиляцию, его дефицитов и избытков в зависимости от метеорологических условий и располагаемых средств регулирования в системе топливоснабжения России и некоторых государств СНГ и Балтии.

4. Исследование и оценка региональной асинхронности топливопотребления, связанного с несовпадением метеорологических условий в разных регионах России, а также в некоторых государствах на территории бывшего СССР.

5. Создание метода и с его помощью определение и анализ суммарной емкости складов топлива для компенсации колебаний энергоотдачи ГЭС, а также дефицитов и избытков топлива в зависимости от приточности рек и располагаемых средств резервирования в системе топливоснабжения.

6. Совместное исследование и описание многолетней неравномерности топливопотребления вследствии изменчивости отопительно-вентиляционной нагрузки и выработки электроэнергии ГЭС.

7. Создание метода построения моделей многолетних колебаний потребления угольного топлива энергетическими предприятиями крупного экономического района и методики обоснования системы многолетнего регулирования углеснабжения этих предприятий.

Научная новизна паботн. 1. На основе статистического анализа многолетних рядов наблюдений за среднесуточными температурами воздуха в различных регионах России и ряда стран СНГ и Балтии установлены законы распределения вероятностей и оценены параметры распределений основных характеристик, определяющих многолетнюю неравномерность потребления топлива на отопление и вентиляцию: градусо-дней, средней температуры, продолжительности отопительного периода. Показано, что случайные многолетние колебания градусо-дней отопительного периода, как и изменчивость речного стока, имеют единую стохастическую закономерность, описываемую трехпараметрическим гамма-распределением.

2. Для описания изменчивости градусо-дней отопительного периода в различных регионах страны, а также для описания колебаний стока рек в нескольких створах применена модель обобщенной гамма-корреляции. Построен метод статистического моделирования" многомерных случайных процессов с обобщенной гамма-корреляцией для имитационного моделирования многолетней изменчивости топливопотребления под влиянием гидрометеорологических факторов.

3. На основании разработанного метода получены оце;;ки суммарных емкостей складов для компенсации неравномерности потребления топлива на отопление и вентиляцию, его дефицитов и избытков в зависимости от возможных метеорологических условий, располагаемых средств регулирования в системе топливоснабжения и длительности расчетного периода. Получены зависимости,

описывающие влияние суммарных емкостей складов топлива на многолетнюю надежность топливоснабжения в различных'' регионах России и некоторых государствах СНГ и Балтии.

4. На основании предложенного метода получены оценки асинхронности топливопотребления за счет несовпадения метеорологических условий в разных регионах в России, а также в некоторых государствах на территории бывшего СССР. Оценены возможности совпадения в этих регионах группировок лет различной длительности с наибольшим топливопотреблением.

5. С использованием модели корреляции между функциями распределений вероятностей, а также на основании разработанного метода получены оценки асинхронности топливопотребления за счет несовпадения метеорологических и гидрологических условий в разных регионах России, а также в некоторых государствах СНГ и Балтии.

6. На примере Сибири показан метод построения моделей многолетних колебаний потребления угольного топлива энергетическими предприятиями крупного экономичского района и применение методики обоснования системы многолетнего регулирования углеснабжения этих предприятий.

Аппобаиия работы. Основные положения диссертации доложены и получили одобрение на секции НТС института "Энергосетьпроект" (1985 г.), на Пленуме Научного совета АН СССР по комплексным проблемам энергетики "Проблемы обеспечения надежного и маневренного топливо- и энергоснабжения промышленных и сельскохозяйственных потребителей" (Каунас, 1985), на XIX конференции-конкурсе научной молодежи СЭИ СО РАН (Иркутск, 1988 г.), на секции Ученого совета ЦНИЭИуголь (1988 г.), на Всесоюзном совещании "Основные положения концепции развития электроэнергетики в новых условиях хозяйствования" (Москва,

ВДНХ, 1990 г.), на Всесоюзном симпозиуме "Современные проблемы системных исследований в энергетике" (Иркутск, 1990 г.), на Всесоюзном совещании "Влияние изменений климата на энергетику и использование климатической информации для целей наземного транспорта" в ГГО им. А.И.Воейкова (Ленинград, 1991 г.), на объединенном семинаре "Глобальная энергетика и изменение климата" и "Энергетические стратегии, совместимые с окружающей средой" Международного института прикладного системного анализа / НАЭА (Лаксенбург, Австрия, 1992), на семинаре "Управление системами водных ресурсов" Международного института прикладного системного анализа / НАЭА (Лаксенбург, Австрия, 1993), на семинаре "Генератор погоды" международной программы "Биосферные аспекты гидрологического цикла" (Братислава, Словакия, 1993).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 4 монографиях, а также в 7 статьях. Практическое применение диссертации представлено в 5 работах Рабочей консультативной группы при Президенте РАН и ЦЭМИ РАН, 4 научных отчетах института "Энергосетьпроект", в 3 совместных отчетах ЦНИИЭуголь и института "Энергосетьпроект", а также в совместном отчете ЭНИН им. Г.М.Кржижановского и института "Энергосетьпроект".

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения (270 страниц машинописного текста, в том числе 70 таблиц, 45 рисунков), списка литературы из 43 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность разработки единого метода и необходимых моделей для решения наиболее значимых задач многолетнего регулирования топливоснабжения энергетических предприятий, связанного с влиянием гидрометеорологических факторов.

В первой главе выполнен анализ работ, посвященных проблеме неравномерности топливопотребления, вызванного влиянием гидрометеорологических факторов.

Особое внимание обращено на работы И.П.Дружинина, В.И.Зоркалыдева, Ю.Я.Мазура, Л.А.Мелентьева, А.Н.Некрасова, А.Ш.Резниковского, Л.С.Хрилева и других авторов, в которых поднята проблема многолетней неравномерности потребления органического топлива на отопление и вентиляцию и определены направления ее решения.

Выполненные этими авторами исследования показали, что основной причиной многолетней неравномерности расходов топлива на отопление и вентиляцию является изменчивость хода температур наружного воздуха из года в год. Случайная природа колебаний топливопотребления на отопление и вентиляцию предопределяет вероятностные методы как основные для описания их закономерностей.

Анализ работ этих авторов показал, что для различных районов бывшего СССР фактическая годовая потребность в топливе на отопительно-вентиляционные нужды может отклоняться на 9-30% от расчетной потребности, определенной по среднемноголетним характеристикам отопительного периода. При этом возможно наступление серии последовательности "холодных" отопительных

периодов. Так, за многолетние периоды запасы топлива, необходимые для полной компенсации колебаний потребности в тепловой энергии, могут составлять 61-250» от годового топливопотребления, определенного по среднемноголетним показателям.

Учитывая, что потребление топлива на отопление и вентиляцию только в системе централизованного теплоснабжения составил;- в 1990 г. около 18% от всех потребленных в стране первичных энергоресурсов, а в 1994 г. - около 20%, можно видеть важность рассматриваемой проблемы.

Значительное внимание уделено работам, посвященным исследованию другого фактора, влияющего на многолетнюю неравномерность топливопотребления тепловых электростанций, колебаниям энергоотдачи каскадов ГЭС. Масштаб влияния колебаний выработки гидроэнергии на многолетнюю неравномерность топливопотребления определяется прежде всего удельным весом ГЭС в энергосистеме и регулирующими возможностями водохранилищ.

Анализ выполненных работ показал, что отношение минимальной годовой выработки энергии к среднемноголетней на ГЭС с водохранилищами сезонного регулирования полностью зависит от колебаний годового стока и не превосходит 0,6-0,7. Только водохранилища глубокого многолетнего регулирования стока, возможности создания которых на реках на территории России и бывшего СССР ограничены, позволяют достичь на некоторых крупкчх ГЭС отношения минимальной годовой энергоотдачи к среднемноголетней, равного 0,9. В результате многолетние запасы топлива, необходимые тепловым электростанциям для выравнивания неравномерности энергоотдачи ГЭС, составляют 70-220% от топливного эквивалента среднемноголетней выработки

электроэнергии каскадами ГЭС.

Исследования многолетней неравномерности топливо-потребления, вызванной неравномерностью отопительно-вентиляционной нагрузки и колебаниями энергоотдачи ГЭС, до настоящего времени выполнялись, как правило, раздельно. Не оценивалась возможность взаимной компенсации колебаний расходов топлива на отопительно-вентиляционные цели и расходов топлива на ТЭС, - связанных с неравномерностью выработки электроэнергии каскадами ГЭС в смешанных энергосистемах.

Экономическому обоснованию системы многолетнего регулирования топливоснабжения посвящено всего несколько исследований. Суть предложенного в этих исследованиях подхода к определению оптимального состава средств резервирования состоит в сопоставлении затрат на резервирующие мероприятия с ущербами, которые при отсутствии резервов могут возникнуть у предприятий или в народном хозяйстве в целом.

Именно этот подход был использован А.Ш.Резниковским при экономическом обосновании энергоотдачи ГЭС, которая должна приниматься как расчетная для планирования годовой потребности в угле ТЭС Сибири. В результате показано, что при существовавших ценах на уголь и оценках ущербов от перебоев топливоснабжения экономически целесообразной является энергоотдача ГЭС Сибири, соответствующая обеспеченности 95%.

На сопоставлении затрат на резервы и ущербов в народном хозяйстве от последствий перебоев в углеснабжении строилось В.И.Зоркальцевым'экономическое обоснование использования Тимано-Пе юрского ТЭК в качестве резервирующей топливной базы, в частности, для компенсации колебаний топливопотребления на отопление в Европейской части бывшего СССР.

В целом анализ отечественных и зарубежных работ позволил определить круг нерешенных задач, возникающих при рассмотрении

проблемы многолетнего регулирования топливоснабжения энергетических предприятий, связанного с изменчивостью гидрометеорологических условий, и сформулировать цель и задачи настоящей работы.

Вторая глява посвящена исследованию одного из двух главных факторов, вызывающих многолетнюю неравномерность

топливопотребления, - изменчивости метеорологических условий, характеризующихся в основном температурой наружного воздуха, скоростью ветра и солнечной радиацией.

Для рассматриваемой в работе значительной части России и некоторых государств на территории бывшего СССР главной компонентой, определяющей неравномерность годового расхода топлива на отопление и вентиляцию является величина градусо-д. ей отопительного периода, которая зависит от хода температур наружного воздуха. Исследование многолетней изменчивости градусо-дней, продолжительности отопительного периода, даты его начала и конца было выполнено на основе анализа около 500 тыс. значений среднесуточных температур наружного воздуха за 100-летний период (1881 - 1981 гг.) в 9 городах России, а также столицах Украины, Грузии и Литвы. Выбор этих городов, определялся двумя главными факторами. Во-первых, их климатические условия должны были быть характерными для крупных экономических районов, к которым эти города принадлежали. Во-вторых, данные наблюдений за среднесуточными температурами воздуха должны быть,не менее, чем за 100 лет.

В табл. 1 для 6 из 12 рассмотренных городов представлены результаты оценки различных вероятностных характеристик сумм среднесуточных температур за отопительный период и его продолжительностей для различных временных интервалов. Средние

Таблица 1

Осяовше характеристики оюпнтельного периода по регионаи I кааендарнш пернодаы.,

Характеристики отопительного периода Еродолиедность Суш температур Средняя тешература

гешип

(город - Период Средне- Коэйи- Средне- Стан- Мини- Средне- Стан- Нини-

представитель) аабмщенй, шого- щент 1ЕОГО- дартное важное иного- дартное ильное

года летнее вариа- летнее отио- значе- летнее откло- зяаче-

ззгте 1 Ш зяа^ше ! нере ше зяазение нение щ

сутки с с С с С с

1882:1991 255 0.035 -1957 267 -2680 -7.60 1.16 -10.76

Восточная 1882:191! 258 0.039 -1996 275 -2502 -7.75 1.17 -10.05

Сибирь 1915:1948 254 0.032 -1996 252 -2Ш -7.82 1.07 -10.76

(Иркутск! 19(8:1981 252 0.034 -1117 281 -2424 -7.22 1.17 -9.51

По СИ1 260

1881:1981 221 0.0(0 -1117 277 -1978 -5.12 1.30 -8.31

Повомье 1882:191! 217 о.оео -1142 263 -1596 -5.27 1.22 -7.35

(Казань) 1515:1548 222 0.068 -1130 276 -1978 -5.09 1,21 -8.31

1948:1981 223 0.048 -1109 321 -1778 -4.99 1.50 -7.56

По СШ 230

1181:1981 218 0.063 -(92 310 -1526 -3.19 1.44 -6.89

Центр 1882:1915 220 0.0(0 -803 291 -1468 -3,65 1.29 -6.30

России 1915:1948 218 0.066 -734 282 -1526 -3.37 1.26 -6.44

(Восква) 1948:1981 215 0.0(4 -548 313 -1343 -2.58 1.57 -6.89

До СНиП 230

1881:1981 229 0.071 -393 324 -1521 -1.68 1.43 -6.32

Северо-Запад 1882:1915 229 0.0(4 -428 303 -1191 -1.88 1.32 -5.11

России 1915:1948 228 0.071 -419 361 -1521 -1.82 1.55 -6.32

(С .Петербург) 1948:1981 228 0.071 -320 299 -1155 -1.42 1.38 -5.45

По ОМ 242

1881:1981 188 0.090 158 267 -(24 0.86 1.44 -3.27

Северна 1882:1915 197 0.075 180 254 -320 0.89 1.26 -1.69

Кавказ 1915:1948 190 0.074 133 258 -458 0.66 1.38 -2.72

(Ставрополь) 1948:1981 178 0.088 183 303 -624 1.05 1.70 -3.27

ПоСЗиП 190

1881:1981 193 0.070 -129 265 -781 -0.60 1.38 -3.73

Украина 1882:1915 -196 0.0(0 -158 252 -724 -0.82 1.30 -3.73

(Киев) 1915:1948 192 0.078 -170 261 -781 -0.88 1.33 -3.62

1948:1981 191 0.071 -27 2(4 -537 -3.15 1.41 -2.70

Но СШ 2И

значения сумм температур за отопительный период очень сильно зависят от географического положения города. Однако стандартные отклонения этих величин в основном отличаются не столь существенно. Так, в Иркутске и Ставрополе, где средние значения сумм среднесуточных температур равны соответственно -157°С и +158°с, т.е. различаются на порядок и с разными знаками, стандартные отклонения совпадают и равны 267°С.

Вполне закономерно, что и оценка математического ожидания продолжительности отопительного периода также зависит от географического положения города. Коэффициенты вариаций этого показателя главным образом зависят от математических ожиданий. Они возрастают с востока на запад и с севера на юг, однако в целом не велики: 0,036-0,096. Поэтому маловероятно наступление отопительных периодов, длительность которых отличается от среднемноголетних значений более чем на 10%.

Таким образом, региональный характер изменчивости продолжительностей отопительных периодов и сумм среднесуточных температур воздуха одинаков. В то же время весьма индивидуальна, относительно невелика, а в ряде случаев статистически незначима корреляция между этими отопительными характеристиками.

Расчеты показали, что при разбиении 100-летнего ряда наблюдений на 3 периода (с 1882 г. по 1915 г., с 1915 г. по 1948 г. и с 1948 г. по 1981 г.) практически во всех рассмотренных городах происходит повышение во времени среднемноголетнего значения средней температуры отопительного периода. При этом, однако, в 9 из 12 городах наблюдений самое большое стандартное отклонение этой температуры приходится на последнее 33-летие (с 1948 по 1981 г.), а еще в двух пунктах наблюдений - стандартное отклонение в этот период выше, чем в период с 1882 по 1915 г.

Аналогичная тенденция прослеживается и при анализе продолжительности и градусо-дней отопительного периода, представленных для 6 городов в табл. 2, Хотя в 10 из 12 городах эти две характеристики отопительного периода на временном интервале с 1948 по 1981 г. меньше по величине, чем в период с 1882 по 1915 г., однако с 1948 по 1981 г. в 7 городах наблюдались большие вариации продолжительности отопительного периода и 8 городах - большие вариации его градусо-дней.

Все это говорит о том, что повышение среднемноголетней температуры не исключает наступления таких же "холодных" отопительных периодов, как и в годы, отстоящие от сегодняшнего дня на 7 5 лет и более.

Так как годовая потребность в тепловой энергии и топливе на от" ление и вентиляцию определяется главным образом величиной градусо-дней отопительного периода, то было обращено особое внимание на исследование статистических закономерностей многолетней изменчивости этого показателя. Основные выводы, которые получены в результате, заключаются в следующем:

1. Многолетние колебания градусо-дней отопительного периода, определяющие неравномерность потребления тепловой энергии и топлива на отопление и вентиляцию, могут быть описаны как случайный процесс, подчиняющийся трехпараметрическому гамма-распределению (рассмотренно в главе 3). Коэффициенты варации продолжительности отопительного периода и его градусо-дней зависят главным образом от их математических ожиданий и возрастают с востока территории России на запад и с севера на юг, но в целом невелики, составляя, соответственно, от 0,04 до 0,1 и от 0,05 до 0,14.

Исследование автокорреляционных функций градусо-дней отопительного периода на основе обобщенной гамма-корреляции и

Таблица 1

Характеристики градусо-дней отопительного периода по регионам 1 казевдни периода«.

Регион Период Джша Средне- Вероятность КсэКя- Кш- Отноете

¡город - наба- ряда шого- среднеш- циеп иальное иакси-

представитель) дениЗ, набзв- летнее голетнего вариа- значение иального

года дениЗ значение значения по ции значения к

эмпирическое 8РИВ01 I среднему

1882:1991 100 6533 52 0.048 7396 1.13

Ямочная 1182:1515 33 (848 0.044 7396 1.11

Сибирь 1915:1948 33 6597 0.040 7161 1.09

(Иркутск) 1941:1981 33 6357 0.048 7014 1.10

Со ОМ 6656 65

1881:1981 100 4613 51 0.С87 5792 1.26

Центр 1882:1915 33 4762 0.084 5662 1.19

России 1915:1948 33 4659 0.090 5792 1.24

(Москва) 1948:1981 33 4426 0.074 5027 1.14

Ко СМ 4761 66

1881:1981 150 4494 49 0.С97 5834 1.31

Северо-Запад 1882:1915 33 4546 0.С87 5385 1.18

России 1915:1948 33 4516 0.114 5884 1.30

(С.Петербург) 1948:1981 33 4430 0,090 5075 1.15

Но сша 4622 62

1881:1981 100 3232 45 0,115 4062 1.26

Северная 1882:1915 33 3359 0.088 3866 1.15

Кавказ 1915:1948 33 32)0 0.С85 3950 1.20

(Ставрополь! 1941:1981 33 3028 0,144 4062 1.34

По СМ 3192 41

1881:1981 100 3592 55 0.100 4712 1.31

Украина 1882:1915 33 3684 0,083 4266 1.16

(Киев) 1915:1948 33 3626 0.107 4712 1.30

1948:1981 33 3464 0.103 4263 1.23

По (Ж1 3713 66

специально построенного для этих целей статистического критерия (представлено в главе 3), не выявили статистически значимой цикличности в наступлении лет с повышенным потреблением тепловой энергии и топлива на отопление и вентиляцию. Однако, в ряде случаев для близко расположенных городов, находящихся в одном климатическом поясе, автокорреляционные функции имеют схожую структуру.

2. Анализ 100-летних рядов наблюдений за среднесуточными температурами воздуха в 9 городах на территории России, а также в столицах Украины, Грузии и Литвы выявил увеличение с течением времени среднемноголетней температуры отопительного периода, которое сопровождается небольшим уменьшением градусо-дней в большинстве рассмотренных пунктов наблюдений. Однако вариация этих показателей, как правило, свидетельствует о том, что даже при наблюдаемой тенденции повышения температуры воздуха возможно наступление таких же холодных лет, какие имели место несколько десятилетий назад. В этом случае потребность в тепловой энергии и топливе будет значительно превышать ее величину, определенную по средним за все годы наблюдений характеристикам отопительного пе;/10да.

В третьей главе представлены математические модели, разработанные для проведения расчетов многолетнего регулирования топливоснабжения в условиях влияния гидрометеорологических факторов.

Случайная природа многолетней изменчивости речного стока и отопительных характеристик предопределила стохастические методы их исследования. Всесторонний анализ метеорологической и гидрологической информации показал, что многолетняя изменчивость градусо-дней отопительного периода, определяющая неравномерность топливопотребления на отопление и вентиляцию, и

многолетние колебания речного стока, влияющие на выработку электроэнергии ГЭС, имеют схожие стохастические закономерности.

Статистический анализ данных наблюдений дает основания считать, что эти закономерности могут быть адекватно описаны трехпараметрическим гамма-распределением.

В то же время трехпараметрическое гамма-распределение является недостаточно исследованным. Это потребовало специальных проработок в области гамма-распределений и гамма-корреляции для расширения возможностей применения этих моделей для решения практически нужных задач.

Функция распределения вероятности трехпараметрического гамма-распределения имеет вид:

Р (х; *ср • ®: Ь) = -

где х - случайная величина; г - переменная интегрирования; хср - математическое ожидание процесса: хср=М(х); 5 и Ь - параметры, выражаемые через коэффициенты вариации су и асимметрии с3 с помощью специальных трансцендентых уравнений; р(х;хср;{ ;Ь) плотность трехпараметрического гамма-распределения, определяемая из выражения:

р(х;хср;5;Ь) = [Г (5 +Ь)/(Г ($ )хср) ] /Ь[1/(Г (5 ) |Ь | ) ] •

х5 /Ь-1ехр{_[хГ({ +ъ)/(Г (5 )хср)]1/Ь>, (2)

где Г(8 ) - символ гамма-функции.

Обобщенная гамма-корреляция определяется двумерным обобщенным гамма-распределением, плотность которого имеет вид:

£1(хк,х1) = Рцс(х1с)р11(х1)Е[г21с1(Г )]1а1-

1.0

|р(г;хср;8 ;

Ь)<1г

при хгО; при х<0,

(1)

ч5 "-Ч [хьГ (»к+ьк) / (Г (I к) >*ср .к]1/Ьк> • Ь151-1{[х1Г(!1+Ь1)/(Г(51))хсрЛ]1/Ь1}, (3)

где р1к(хк) и Рц(х1) - плотности трехпараметрического гамма-распределения случайных величин хк и х ^, определяемые из выражения (2) подстановкой соответствующих параметров; Г2к1(г' " параметр, связанный с коэффициентом корреляции гхыСП величин хк и х^; ,

(«к51)1/2Г(8+1)[Г(5к)Г($1)]1/2 31 8 £Г <! )[Г(5к+1)Г(8 х+1)]1/2

> 0; 5 - половина целой части 25 х; 115"-1{[хкГ(!к+Ьк)/(Г(5к)хср.к)]1/ьП И

Ч* 1-1{[х1Г(51+Ь1)/(Г(51)хср-1)]1/Ь1} - ортогональные и нормированные полиномы Лагера с весом рк(хк) и рх(хх) соответственно.

В результате выполненных исследований был установлен вид связи между случайными величинами с гамма-корреляцией и случайными величинами, подчиняющимися многомерному нормальному закону распределения вероятностей:

*к = [Уср.к/(25к)^ик1+2"к]5К/Уср.к]Ьк-1-1

Уср.кИ*к>/П5к+ьк>' (4)

где 8к = пк/2+5'к/2; пк - целое число; 058 'к£1; икх - независимые нормальные случайные величины с параметрами О и 1

(1=1,2.....пк); ъгк - случайная величина, подчиняющаяся

однопараметрическому гамма-распределению с параметром 8'к/2.

На основе выражения (4) было получено соотношение, связывающее коэффициент корреляции между нормальными величинами с нормальной корреляцией, и коэффициентом корреляции между величинами, связанными гамма-корреляцией:

гНк1<?) = {г2к1(П[(пк+5 'к)(п1+5'х)]1/2/^}1/2, (5)

где Г2к1(?) - коэффициент корреляции между величинами с двухпараметрическим гамма-распределением.

В свою очередь коэффициент корреляции г21с1 ^' между величинами с двухпараметрическим гамма-распределением может быть либо (при определенном сочетании параметров распределений) выражен через коэффициент корреляции г11с1(Г) между величинами с трехпараметрическим гамма-распределением, либо непосредственно оценен на основе выборок из этих случайных величин путем их трансформации в величины с двухпараметрическим гамма-распределением .

Полученные результаты позволили создать метод непосредственного статистического моделирования многомерных случайных процессов с обобщенной гамма-корреляцией. Суть этого метода в общем виде заключается в следующем.

По данным наблюдений оцениваются параметры распределений моделируемых процессов, имеющих трех- и двухпараметрическое гамма-распределение. По формуле (5) задаются коэффициенты корреляции вспомогательных процессов нормально распределенных величин. С помощью датчика случайных чисел по одному из известных алгоритмов генерируются нормальные процессы и затем с помощью выражения (А) моделируются метеорологические и гидрологические процессы, определяющие многолетнюю

неравномерность топливопотребления.

Таким образом, благодаря созданному методу при разработке системы многолетнего регулирования топливоснабжения можно опираться не только на ограниченные данные наблюдений за температурой и стоком рек, но и на смоделированные последовательности. Это позволяет дополнить имеющиеся данные наблюдений множеством других сочетаний холодных и теплых лет с маловодными и многоводными годами. Тем самым может быть повышена

надежность окончательных выводов, что особенно важно при обосновании развития и управления системой топливоснабжения.

Глава четвептая посвящена регулированию топливоснабжения длг. компенсации многолетней неравномерности топливопотребления на отопление и вентиляцию.

Сложившаяся многолетняя практика планирования

топливопотребления на отопление и вентиляцию по среднемноголетним характеристикам отопительного периода предполагает, что производители топлива всегда имеют возможность обеспечить эту, так называемую, основную потребность.

Фактическая же потребность, определяемая метеорологическими условиями года, как правило, существенно отличается от этой расчетной основной потребности. Превышение фактической потребности над основной - есть дополнительная потребность в топливе. Та часть дополнительной потребности, которая может быть обеспечена за счет увеличения поступления топлива от его производителей, - есть гарантированное покрытие дополнительной потребности.

В том случае, когда фактическая потребность превышает величину основной потребности, возможны различные ситуации:

производители топлива обеспечивают только основную потребность. Дополнительная потребность либо покрывается за счет запасов топлива у потребителя, накопленных в периоды, когда фактическая потребность была меньше основной, либо имеет место дефицит топлива и, соответственно, сокращение отпуска тепловой энергии. Накопление запасов топлива предусматривается на существующих складах, специально расширяемых для компенсации многолетней неравномерности топливопотребления;

прозводители топлива обеспечивают некоторое определенное гарантированное покрытие дополнительной потребности за счет

создания дополнительных производственных мощностей и запасов топлива. Дополнительная потребность покрывается также за счет запасов топлива, накапливаемых потребителями. При недостаточности названных резервов имеет место дефицит топлива и ограничение отпуска тепловой энергии.

Гарантированное покрытие дополнительной потребности со стороны производителей топлива задавалось в расчетах для 6 значений, соответствующих потребности в топливе во время отопительных периодов, градусо-дни которых имеют вероятность 55, 60, 65, 70, 75 и 95%. Исследования выполнялись для расчетных периодов различной длительности от 1 до 40 лет. В основу расчетов положены как фактические данные наблюдений за среднесуточными температурами воздуха за 100 лет, так и статистически смоделированные ряды градусо-дней отопительного периода в исследуемых регионах территории России и бывшего СССР.

Суммарную емкость складов топлива Вт, ту.т, необходимую для полной компенсации отклонений потребности в топливе на отопление и вентиляцию от величины гарантированного покрытия дополнительной потребности в течение расчетного периода длительностью Т лет, можно найти по выражению

т ?

вт = ¿'(В^-Вр) = ЬЧоУГЕ^-Зср МЭр-вср)] = Ьсь^ср, (6)

>Г! 1.Г!

где Bj - отклонение потребности в топливе источников теплоснабжения в ;5-ый год относительно среднего значения, вычисленного по среднемноголетним характеристикам отопительного периода, (если В^ > О, то Bj представляет собой дополнительную потребность в топливе); Вг - величина гарантированного покрытия дополнительной потребности; т^-Г2 - интервал времени расчетного

периода т, за который величина вт наибольшая, Sj - градусо-дни отопительного периода в ;)-ый год, равные

= Ё'с^.р-Ч^, (7)

где 5ср- среднемноголетнее значение градусо-дней; Бр - градусо-дни отопительного периода, расчетные для определения величины гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе вг; *в.р " Расчетная температура внутри здания, °С; ^ -текущая среднесуточная температура наружного воздуха, °С; г^ -продолжительность отопительного периода, сут.; Ъ - удельные расходы топлива на отпуск 1 Гкал тепловой энергии, ту-т/Гкал; Чо - удельные тепловые потери через ограждающие конструкции здания, Гкал/(м3-ч-°С); V - объем здания по наружному обмеру, м3 ; кт -коэффициент многолетней неравномерности теплопотребления, равный

кх = - Е^-Эр). (8)

Зср 3жТ1

Коэффициент многолетней неравномерности теплопотребления кт определяет относительную суммарную емкость складов топлива Вт, требуемую в течение расчетного периода для компенсации отклонений потребности в топливе на отопление и вентиляцию от величины ее гарантированного покрытия.

Важно отметить, что эта характеристика не зависит от масштабов теплопотребления, а определяется только климатическими условиями данного региона. Это позволяет, используя коэффициенты многолетней неравномерности теплопотребления, оценивать для различных расчетных периодов необходимые относительные

увеличения суммарной емкости складов топлива для компенсации колебаний топливопотребления.

В табл. 3 даны результаты расчетов коэффициентов многолетней неравномерности теплопотребления для 6 из 12 рассмотренных регионов России, а также других государств на территории бывшего СССР. Эти результаты показывают, что при увеличении расчетного периода во всех регионах наблюдается постепенное возрастание коэффициентов к^, а значит и требуемых суммарных емкостей складов топлива. Причем наименьшие значения кт получены для Иркутска, где самое большое среднее значение и самый маленький коэффициент вариации градусо-дней отопительного периода (табл. 1).

Увеличение расчетной вероятности градусо-дней отопительного периода означает увеличение гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе:

вероятность градусо-дней увеличение гарантированного отопительного периода, покрытия дополнительной

% потребности в топливе (в ж к

среднему годовому потреблению) 55 0,8-1,6

65 1,6-5,5

75 3,1-9,2

95 7,2-21,0

А увеличение гарантированного покрытия дополнительной потребности, как видно из табл. 3, приводит - к уменьшению коэффициентов кт, а значит и к сокращению суммарных емкостей складов топлива, требуемых для компенсации многолетней неравномерности топливопотребления.

Для всех исследуемых регионов при увеличении расчетной вероятности величины градусо-дней Бр до 65-70% коэффициенты многолетней неравномерности теплопотребления кт, а следовательно и требуемые суммарные емкости складов становятся неизменными для расчетных периодов от 3-4 до 20 лет. Это означает, что при гарантированном покрытии потребности в топливе на отопление и

Таблица 3

Регион Расчета средаеиноголетше Длительность расчетного периода, зет

(город - значения и расчет веро- -

, t 1 2 3 4 5 10 20

Среденаоголетве « 0,123 0,133 0,204 0,204 0,204 0,284 0,(07

55 0,124 0,124 0,191 0,191 0,191 9,233 0,334

Восточная (0 0,119 0,119 0,177 0,177 0,192 0,216 0,260

Сибирь (5 0,112 0,112 0,156 0,156 0,156 0,156 0,156

(Иркутск) 70 0,104 0,132 0,132 0,132 0,132 0,132 0,132

75 0,097 0,097 0,012 0,112 0,112 0,112 0,112

95 0,057 0,057 0,057 0,057 0,057 0,057 0,057

Среднешоголеш ¡6 0,222 0,336 0,(29 0,4(8 0,4(8 0,614 0,723

55 0,211 0,314 0,397 0,(05 0,405 0,517 0,518

69 0,203 0,298 0,372 0,372 0,372 0,443 0,443

Поюлхье 65 0,197 0,285 0,353 0,353 0,353 0,394 0,394

(Казань) 70 0,189 0,270 0,330 0,330 0,330 0,332 0,332

75 0,179 0,250 0,300 О.ЗОО 0,300 0,300 0,300

95 0,108 0,108 0,108 0,108 0,108 0,108 0,108

Среднешоголеш « 0,255 0,3(3 0,4(1 0,4(1 0,4(1 0,559 0,903

55 0,244 0,321 0,(08 0,(08 0,(08 0,(47 0,691

60 0,235 0,302 0,379 0,379 0,379 0,379 0,510

Центр России 65 0,226 0,284 0,352 0,352 0,352 0,352 0,352

(toa) 70 0,207 0,246 0,295 0,295 0,295 0,295 0,295

75 0,192 0,217 0,252 0,252 0,252 0,252 0,252

95 0,097 0,097 0,097 0,097 0,097 0,097 0,097

Среднешоголеш « о,зоб 0,(22 0,566 0,566 0,566 0,566 0,568

55 0,298 0,407 0,543 0,543 0,543 0,543 0,543

Северо-Запад 60 0,288 0,387 0,514 0,514 0,514 0,514 0,514

России 65 0,269 0,348 0,455 0,(55 0,(55 0,(55 0,(55

(С.-Петербург) 70 0,263 0,336 0,(38 0,438 0,(38 0,(38 0,(38

75 0,238 0,287 0,364 0,364 0,364 0,364 0,364

95 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151

Среднешоголеш !8 0,256 0,324 0,(17 0,4(0 0,524 0,655 1,1(2

55 0,233 0,278 0,3(3 0,348 0,(09 0,(59 0,707

СегерннВ 60 0,208 0,228 0,274 0,274 0,28( 0,310 0,310

Кавказ 65 0,201 0,214 0,252 0,252 0,252 0,267 0,267

(йагропозь) 70 0,192 0,197 0,227 0,227 0,227 0,227 0,227

75 0,174 0,174 0,174 0.174 0,174 0,174 0,174

95 0,074 0,074 0,074 0,074 0,074 0,074 0,074

Среднешоголеш й 0,307 0,404 0,555 0,555 0,555 0,655 0,971

55 0,304 0,399 0,546 9,5(6 0,5(6 0,631 0,921

60 0,295 0,380 0,518 0,518 0,518 0,558 0,765

Украина 65 0,280 0,352 0,(76 0,476 0,476 0,(76 0,523

(Киев) . 70 0,265 0,321 0,429 0,429 0,(29 0,429 0,429

75 0,249 0,288 0,380 0,380 0,380 0,380 0,380

95 0,138 0,138 0,138 0,138 0,138 0,138 0,138

вентиляцию, соответствующей отопительному периоду с градусо-днями вероятности 65-70%, требуемая емкость складов будет определяться наступлением подряд 3-4 наиболее "холодных" отопительных периодов, параметры которых превышают расчетные.

Из табл. 3 видно, что для полной компенсации многолетней неравномерности топливопотребления на отопление и вентиляцию могут потребоваться очень большие склады топлива, суммарный объем которых должен составлять для разных регионов России от 0,41 до 1,14 от среднего годового потребления на эти цели.

Статистическое моделирование многолетних колебаний топливопотребления показало, что теоретически этот объем может достигать в зависимости от рассматриваемого региона страны 0,771,23 от среднего годового потребления топлива.

Поэтому большое значение имеет исследование асинхронности регионального тепло- и топливопотребления, то есть основы для поиска возможностей сокращения суммарных запасов топлива за счет несовпадения неблагоприятных метеорологических условий в разных регионах страны.

Для количественной оценки асинхронности теплопотребления был введен специальный коэффициент

где в - индекс района; ктш - коэффициент многолетней неравномерности теплопотребления в ш совместно рассматриваемых районах, равный

ш Ш В

кА = [2кТдЗ ср. з-^Т^^ср. э ] /Е^Тз^ср.

8»

(9)

1

Я В

ктш =

£ £(Яд^-Эрв).

(10)

а

¿=1 3*1

Коэффициент асинхронности регионального теплопотребления кд, как и коэффициент многолетней неравномерности теплопотребления, определяется многолетними вариациями градусо-дней отопительных периодов в рассматриваемых регионах и не зависит от масштабов теплопотребления и топливопотребления и взаимозаменяемости рассматриваемых видов топлива. Через коэффициенты асинхронности регионального теплопотребления могут быть определены абсолютные величины возможной взаимной компенсации колебаний топливопотребления в разных регионах при рассмотрении расчетных периодов различной длительности.

Результаты расчетов коэффициентов асинхронности регионального теплопотребления и их анализ показали, что в Волго-Вятском районе, Поволжье, Центре и на Северо-Западе России, в Прибалтийских государствах и на Украине одновременно наступает самый холодный год. Если исключить из рассмотрения Волго-Вятский район и Поволжье, то на остальной территории полностью совпадают во времени трех-, четырех-, и пятилетия с наибольшей дополнительной потребностью в топливе. Удлиннение расчетного периода приводит к увеличению возможной взаимной компенсации колебаний топливопотребления на рассмотренных территориях Центра, Северо-Запада, Поволжья и Волго-Вятского района. При совместном рассмотрении этих районов и Урала увеличивается эффект асинхронности при расчетных периодах любой длительности.

Особенно значительной является асинхронность колебаний потребности Северного Кавказа по отношению к теплопотреблению в других районах Европейской части России, а также асинхронность теплопотребления в Закавказье по отношению к Европейской части бывшего СССР. Для районов Западной и Восточной Сибири характерно одновременное наступление холодных расчетных периодов

длительностью 1-4 года с наибольшей дополнительной потребностью в топливе. В то же время, при совместном рассмотрении районов Европейской части России, Урала и Сибири можно ожидать наибольшей взаимной компенсации колебаний потребности в топливе на отопление и вентиляцию за счет асинхронности регионального теплопотребления.

Относительные суммарные емкости складов топлива, определяемые коэффициентами многолетней неравномерности теплопотребления, обеспечивают компенсацию топливопотребления в любых климатических условиях, имевших место за 100 лет. Вместе с этим ситуация, когда могут потребоваться такие емкости складов, может встретиться крайне редко.

Для оценки вероятности событий, когда достаточно иметь меньшие суммарные емкости складов, необходимо ввести численную характеристику многолетней надежности топливоснабжения. Она показывает величину этой надежности для принятых емкостей складов и величин гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе. Эта характеристика может быть определена по выражению

(и-т)Т-п

р = - 100%, (11)

(Ы-Т)Т+1

где N - число лет наблюдений; п - число лет в ы-т рассмотренных скользящих т-летках, когда потребность в топливе превышала запас топлива в складе и поступление его от производителей.

Для всех исследуемых регионов били получены зависимости многолетней надежности топливоснабжения от суммарной емкости складов топлива и начального запаса в них. На рисунке приводятся такие зависимости для Центра России. Емкость складов кт и начальный запас к?0 представлены как отношение к годовой

45 50 55 60 65 70 80 85 90 95 % 100

Р —

Рис. Связь между смкостыо складов к, для многолетне]'о регулирования топливопотрсбления, начальным запасом топлива к* и многолетней надежностью топливоснабжения р о Центре России дли расчетных и ер подои Г, раиных 5, 10 и 20 годам :

- - — • при изменяющемся от 0 до максимального значения емкости складоп и максимальном начальном запасе тоилиии; — — • при изменяющемся от 0 да максимального лишении начальном за масс той л щи» »1 емкости склндои, ряиниЛ о относительных единицах 0,15,0,25,0,4 и максимальному зинченнт. Кмкость склндои к, и начальный запас к* придсгашипы кик огцошсиш' к I одопои потребности и цшушис ни пишлсши1 н ист илнцнш при «.редлемпт олетт Л1ачспня\ | рмдусп-диен итопит I/■ кн о триода,

потребности в топливе на отопление и вентиляцию при среднемноголетнем значении градусо-дней отопительного периода. Сплошной линией показано, как суммарная емкость складов топлива в этом районе, изменяясь от 0 до максимального значения, влияет на надежность при условии, что имеется необходимый начальный запас топлива. Пунктирными линиями показано, что происходит с надежностью топливоснабжения в Центре России, когда начальной запас изменяется от 0 до максимального значения, а емкость складов при этом равна 0,15, 0,25 и 0,4 и своей максимальной величине.

Исследования показали, что при отсутствии необходимой емкости складов для многолетнего регулирования топливоснабжения многолетняя надежность составляет для различных регионов 46,354,8. При увеличении емкости складов до максимального значения, определяемого наибольшим значением коэффициента многолетней неравномерности теплопотребления кт, и при наличии необходимого начального запаса, надежность возрастает до 99,8-99,9%. Если начальные запасы отсутствуют, то надежность топливоснабжения снижается в зависимости от рассматриваемого региона до 58,9-63,8 и 67,0-87,9% для расчетных периодов длительностью 5 и 20 лет соответственно.

При начальном запасе, равном 0,15 от годовой потребности в топливе на отопление и вентиляцию при среднемноголетнем значении градусо-дней отопительного периода, надежность составляет в зависимости от рассматриваемого региона 73,5-95,4% при 20-летнем расчетном периоде. Надежность возрастает до 78,5-97,9% при увеличении начального запаса до величины, равной в относительных единицах 0,25.

Область высоких значений многолетней надежности представляет особый интерес. Анализ полученных результатов

показал, что для 5-летнего расчетного периода для повышения надежности с 91,0-92,0 до 99,8% в Восточной Сибири, на Урале, в Волго-Вятском районе и на Северном Кавказе необходимо удвоить суммарную емкость складов топлива в каждом из этих районах. В Западной Сибири, в Поволжье и Центре России, на Украине, в Закавказье, на Северо-Западе и в Прибалтике такое же удвоение емкости складов требуется для увеличения многолетней надежности топливоснабжения с 93,8-97,4 до 99,8%.

В целом выполненные в главе 4 исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Разработанный динамико-стохастический метод обеспечивает получение надежной оценки суммарной емкости складов топлива, необходимой для полной компенсации неравномерности топливопотребления в течение расчетного периода при заданной величине гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе.

2. Существует зависимость между коэффициентом вариации градусо-дней отопительного периода и величиной емкости складов, приведенной к годовой потребности в топливе на отопление и вентиляцию при среднемноголетнем значении градусо-дней отопительного периода в рассматриваемом регионе. Наибольшие относительные значения суммарной емкости необходимы на Северном Кавказе и Закавказье, где самая большая вариация градусо-дней. Наименьшие относительные значения суммарной емкости складов нужны в Восточной Сибири, где наименьшая многолетняя изменчивость градусо-дней отопительного периода.

Суммарная емкость складов топлива, необходимая для компенсации многолетней неравномерности топливопотребления, увеличивается при удлиннении расчетного периода. При отсутствии гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе

ее необходимая величина равна ' в относительных единицах в зависимости от рассматриваемого региона 0,2-0,6 при 5-летнем и 0,4-1,35 при 20-летнем расчетных периодах.

Наличие такой емкости позволяет накапливать в теплые годы избытки топлива и даже без начального запаса уменьшить за их счет наибольшие возможные дефициты топлива за 5 лет максимально в 1,2 раза, а за 20 лет - в 1,1-2,0 раза, а их математические ожидания соответственно в 1,1-1,6 и 2,0-3,5 раза. Избытки топлива, которые могут быть израсходованы за эти периоды, не превышают соответственно 0,11-0,32 и 0,17-0,60 от годово*! потребности в топливе на отопление и вентиляцию при среднемноголетнем значении градусо-дней отопительного периода в рассматриваемом регионе.

3. Проведенные расчеты позволили количественно оценить снижение емкости складов топлива, необходимой для полной компенсации неравномерности топливопотребления, при увеличении гарантированного покрытия дополнительной потребности. Так увеличение гарантированного покрытия топливопотребления до величины, соответствующей отопительному периоду, градусо-дни которого имеют вероятность 75%, позволяет уменьшить требуемые емкости складов топлива в зависимости от региона в 1,5-3,0 раза для 5-летнего и в 1,6-6,6 раза для 2О-летнего расчетного периода.

4. Статистическое моделирование градусо-дней отопительного периода показало, что результаты расчетов емкостей складов топлива, полученные по 100-летним рядам наблюдений за среднесуточными температурами наружного воздуха, имект достаточно высокую надежность. Суммарные емкости складов, вычисленные по этим рядам, обеспечивают при наличии соответствующих начальных запасов топлива компенсацию

неравномерности топливопотребления практически в любых метеорологических условиях.

5. На основе динамико-стохастического метода получены оценки асинхронности многолетних колебаний потребления топлива на отопление в различных регионах в результате несовпадения метеорологических условий. Наибольший эффект асинхронности проявляется при совместном рассмотрении топливопотребления в Сибири и на значительной части территории Европейской части России и бывшего СССР.

6. В результате расчетов получены количественные оценки влияния суммарной емкости складов топлива для компенсации неравномерности топливопотребления на отопление и вентиляцию на многолетнюю надежность топливоснабжения. Для всех рассматриваемых регионов построены зависимости многолетней надежности топливоснабжения от суммарной емкости складов и начального запаса на них при различной длительности расчетных периодов.

В пятой глаие рассмотрены возможности регулирования топливоснабжения для совместной компенсации многолетней неравномерности топливопотребления на отопление и вентиляцию и энергоотдачи ГЭС.

МКОГОЛ6ТКИ8 КОЛЭбЗКИЛ ЗПСрГО ОТДАЧИ ГЗС ОПрСДОЛЛЮТ СЗд

изменчивостью речного стока. Они зависят также от принятых правил его регулирования и величины регулирующей емкости водохранилищ. Учитывая, что основным фактором неравномерности является изменчивость речного стока, а не правила управления, многолетний ряд энергоотдач можно с определенными допущениями подвергнуть статистической обработке. Имея многолетний ряд зарегулированных энергоотдач ГЭС, можно определить многолетние запасы и емкости складов топлива, необходимые тепловым

электростанциям для полной компенсации колебаний выработки электроэнергии каскадами ГЭС, а также определить дефициты энергии при отсутствии требуемых запасов топлива и гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе со стороны его производителей. Под дополнительной потребность-* подразумевается разность между фактической потребностью, зависящей от гидрологических условий года, и расчетной основной потребностью, определяемой в практике планирования топливопотребления, как правило, по среднемноголетней выработке электроэнергии на ГЭС.

Суммарную емкость складов топлива, необходимую для полной компенсации тепловыми электростанциями неравномерности выработки электроэнергии на ГЭС в энергосистеме за расчетный период длительностью т лет, можно охарактеризовать величиной кт9, выраженной в относительных единицах,

iff

ктэ = - £ iforr-3rj), (12)

эср J"ri Г"1

где 9rj - энергоотдача ГЭС в r-ый интервал j-ro года; Эгг -энергоотдача ГЭС, расчетная для определения гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе; Т2-?i - интервал времени периода Т, когда величина Эгг-Эг^ - наибольшая; Г3 -число интервалов в году.

В табл. 4 представлена результаты расчетов емкостей складов топлива для компенсации сезонной и многолетней неравномерности выработки ГЭС Волжско-Камского каскада (ВКК). При выборе в качестве расчетной для планирования топливопотребления среднемноголетней энергоотдачи ГЭС, то есть при отсутствии гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе, увеличение расчетного периода с 1 года до 5 лет, приводит к

возрастанию требуемой суммарной емкости складов топлива в 3,9 раза, достигая 1,24 от топливного эквивалента среднемноголетней энергоотдачи ГЭС ВКК. При росте расчетного периода от 5 до 10-15 лет эти запасы возрастают еще примерно в 1,3 раза и далее

практически не растут.

Таблица 4

Огаосташе велика обьеюв спадав тоша к/, трейувдш дая кошевсаш неравномерноста знертодачи ГХ Вшш-Кашго каскада

Расчетное средненноголетнее заачеше I ражие о5еа;е-чешюсти энергоодан ГХ, К

Длительность расчетного передает

1

2 3 4

5 10 20

60 65 70 75 И 85 90 95

0,322 0,(10 9,827

0,308 0,578 0,777

0,298 0,555 0,744

0,272 0,(97 0,652

0 , 263 0,47 7 0,622

0,231 0,401 0,508

0,172 0,274 0,303

0,149 0,224 0,224

0,087 0,087 0,087

1,052 1,241 1,582 1,597

.0,984 1,155 1,423 1,423

0,939 1,09В 1,311 1,311

0,814 0,944 1,021 1,022

0,773 0,889 0,927 0,927

0,613 0,695 0,709 0,709

0,342 0,3(4 0,352 0,332

0.232 0,232 0,232 0,232

0,087 0,087 0,087 0,087

Переход к гарантированному покрытию потребности в топливе с

величины, определяемой среднемноголетней выработкой

электроэнергии на ГЭС, к ее значениям, соответствующим более

высокой обеспеченности энергоотдачи ГЭС, означает создание в

добывающих отраслях дополнительных резервов на случай

наступления лет с водностью ниже средней. Чем выше расчетная

обеспеченность энергоотдачи ГЭС, тем меньше расчетная выработка

электроэнергии на ГЭС и тем больше величина гарантированного

покрытия дополнительной потребности в топливе:

обеспеченность энерго- увеличение гарантированного

отдачи ГЭС ВКК, расчетная покрытия дополнительной

для гарантированного потребности в топливе (в % к

покрытия дополнительной топливному эквиваленту средне-

потребности в топливе, % многолетней энергоотдачи ГЭС ВКК) 65 2,9 75 7,3 85 18,6 95 29,3

При этом, однако, сокращается емкость складов топлива, требуемая для компенсации тепловыми электростанциями снижения выработки электроэнергии на ГЭС ВКК против расчетной. Например, при увеличении расчетной обеспеченности энергоотдачи до 75% для периодов длительностью 1 год, 5 и 20 лет емкость складов уменьшается соответственно в 1,2, 1,4 и 3,2 раза, до 8536 - в 1,9, 3,6 и 4,5 раза и до 95% - в 6, 14,3 и 18,4 раза.

Особый интерес представляет оценка возможности сокращения суммарной емкости складов за счет несовпадения маловодных и холодных лет. Относительная величина компенсации дополнительной потребности в топливе на отопление и вентиляцию в Европейской части России за счет наступления многоводного года на Волге не может быть большой. Это связано с небольшим удельным весом выработки электроэнергии ГЭС ВКК в балансе энергии Европейской части страны и Урала и соответственно малым удельным весом топлива в балансе электростанций, которое может быть сэкономлено в многоводном году за счет повышенной против расчетной среднемноголетней энергоотдачи ГЭС ВКК. Вместе с тем необходимо учитывать, что наиболее холодный год, а также двух-, трех-, и четырехлетки с наибольшим теплопотреблением практически во всех районах Европейской части России и бывшего СССР наступают одновременно. Поэтому любая возможная компенсация дополнительной потребности в топливе за счет несовпадения холодных зим и маловодных лет приобретает особо важное значение.

Для установления закономерностей совместных многолетних колебаний потребления топлива на отопление и вентиляцию и энергоотдачи ГЭС необходимо выявить возможность совпадения различных комбинаций холодных и теплых лет с маловодными и многоводными годами.

Для описания этих закономерностей применена модель корреляции между функцией распределения вероятностей потребности в топливе на отопление и вентиляцию и обеспеченностью энергоотдачи ГЭС. На основе этой модели оценены вероятности различных сочетаний холодных и теплых лет в Европейской части России с маловодными и многоводными годами на Волге (табл. 5).

Из табл. 5 видно, что в Центре, на Севере-Западе, в •Ловолжье и Волго-Вятском районе России вероятность наступления катастрофически маловодного и очень холодного года ниже вероятности такого же маловодного, но очень теплого года. Такая же закономерность при сопоставлении вероятности маловодного и холодного года с вероятностью маловодного, но теплого года.

Такая информация чрезвычайно важна при построении надежной системы многолетнего регулирования топливоснабжения в условиях изменчивости, гидрологических и метеорологических условий.

В целом полученные в рассматриваемой главе результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработанные методические приемы анализа многолетних колебаний энергоотдачи ГЭС позволяют получить надежные характеристики емкости складов топлива, которые необходимы для компенсации тепловыми электростанциями этой неравномерности.

2. На примере ГЭС Волжско-Камского каскада (ВКК) показано, что для расчетных периодов длительностью 1 год, 5 и 20 лет и при расчетной среднемноголетней энергоотдаче ГЭС (то есть без гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе в маловодные годы) емкость складов может составлять соответственно 0,32, 1,24 и 1,60 от топливного эквивалента среднемноголетней выработки ГЭС ВКК. С увеличением производителями топлива гарантированного покрытия дополнительной потребности требуемые

С ШСВДНИЯ I шоговодннш годэи,

Регион Характеристика года по:

градусода годности, Р3,5

отоштеаного -

периода, Рв, х катастро- иного- вше вне та- мгастро-{тем вода! среда!! средне!! вода!! {¡леем иного- водное- водное- ш>-водшй л л водай

0-10 10-25 25-50 50-75 75-90 90-100

Северо- I* 0-10 0,1 1,0 2,0 2,7 2,1 1,5

Запад II 10-25 1,0 1,6 3,3 4,1 2,9 2,1

России III 25-50 2,0 3,3 6,2 6,7 4,1 2,7

IV 50-75 2,7 М 6,7 6,2 3,3 2,0

V 75-90 2,1 2,9 4,1 3,3 1,6 1,0

VI 90-100 1,6 2,1 2,7 2,0 1,0 0,6

Центр ] I 0-10 0,7 1,1 2,2 2,7 1,9 1,4

ВОЗГО- II 10-25 1,1 1,8 3,5 4,0 2,7 1,9

ВТОЗШ III 25-50 2,2 3,5 6,2 6,4 4,0 2,7

район IV 50-75 2,7 4,0 6,4 6,2 3,5 2,2

РОССИ V 75-90 1,9 2,7 4,0 3,5 1,8 1,1

П 90-100 1,4 1,9 2,7 2,2 1,1 0,7

Поволхьв I 0-10 0,9 1,4 2,4 2,6 1,6 1,1

II 10-25 1,4 2,1 3,7 3,8 2,4 1,6

III 25-50 2,4 3,7 6,2 6,3 3,8 2,6

IV 50-75 2,6 3,8 6,3 6,2 3,7 2,4

V 75-90 1,6 2,4 3,8 3,7 2,1 1,4

VI 90-100 1,1 1,6 2,6 2,4 1,4 0,9

Урал I 0-10 1,2 1,7 2,6 2,4 1,3 0,8

II 10-25 1,7 2,5 3,9 3,6 2,0 1,3

III 25-50 2,6 3,9 6,4 6,1 3,6 2,4

IV 50-75 2,4 3,6 6,1 6,4 3,9 2,6

V 75-90 1,3 2,0 3,6 3,9 2,5 1,7

VI 90-100 0,8 1,3 2,4 2,6 1,7 1,2

север- I 0-10 1,3 1,8 2,7 2,3 1,2 0,7

ЕЙ II 10-25 1,8 2,6 3,9 3,5 2,0 1,2

Кавказ III 25-50 2,7 3,9 6,4 6,2 3,5 2,3

IV 50-75 2,3 3,5 6,2 6,4 3,9 2,7

1 75-90 1,2 2,0 3,5 3,9 2,6 1,8

VI 99-100 0,7 1,2 2,3 2,7 1,8 1,3

Украна I 0-10 1,0 1,5 2,5 2,5 1,5 1,0

II 10-25 1,5 2,3 3,8 3,7 2,2 1,5

III , 25-50 2,5 3,8 6,3 6,2 3,7 2,5

IV 50-75 2,5 3,7 6,2 6,3 3,8 2,5

V 75-90 1,5 2,2 3,7 3,8 2,3 1,5

VI 90-100 1,0 1,5 2,5 2,5 1,5 1,0

* Примечание. Год: I - очень теплый; И - тешей; III - тешв! вше среднего; IV - мий те среднего; V - ювдшй; VI - очень гадай.

емкости складов топлива у потребителей уменьшаются. Так при гарантированном покрытии дополнительной потребности в топливе, которая имеет место при энергоотдаче ГЭС обеспеченности 75%, требуемая суммарная емкость складов сокращается в 1,2, 1,4 и 3,2 раза и при энергоотдаче ГЭС обеспеченности 95% - в 3,7, 14,3 и 18,3 раза.

3. Использованная модель корреляции между безусловными функциями распределений годовой потребности в топливе на отопление и вентиляцию и энергоотдачи ГЭС позволяет определить вероятность различных комбинаций холодных и теплых лет с маловодными и многоводными годами и перейти от безусловных к условным вероятностным характеристикам.

Выявлена, хотя и относительно слабая, асинхронность в наступлении лет с повышенным потреблением топлива на компенсациию неравномерности энергоотдачи ГЭС ВКК и топливопотреблением на отопление и вентиляцию в Центре, на Северо-Западе, в Поволжье и Волго-Вятском районе России. Это приводит к некоторой взаимной компенсации многолетних колебаний топливопотребления в Европейской части России и на Урале для любых расчетных периодов - до 9-10% и более по сравнению с эффектом, вызванным только асинхронностью регионального теплопотребления. Этим не следует пренебрегать для расчетных периодов до 5 лет, поскольку именно 1-5-летние периоды с наибольшим потреблением топлива на отопление и вентиляцию в различных частях данного региона в значительной степени совпадают.

В шестой главе на примере Сибири рассматривается метод обоснования системы многолетнего регулирования углеснабжения энергетичеких предприятий.

Разработанные в главах 4 и 5 методы и полученные с их помощью характеристики (коэффициент многолетней неравномерности теплопотребления, коэффициент асинхронности регионального теплопотребления) удобны тем, что они не зависят от масштабов топливопотребления, вида топлива, экономических показателей, а определяются только закономерностями протекания гидрометеорологических процессов в рассматриваемом регионе. Эти характеристики определяют область поиска оптимальных решений при обосновании системы многолетнего регулирования топливоснабжения и могут быть использованы в расчетах при различных условиях развития топливно-энергетического комплекса.

Однако, возможен и другой подход, когда при расчетах с помощью методов, предложенных в главах 4 и 5, сразу определяются абсолютные показатели топливопотребления и емкостей складоь топлива. В этом случае сохраняется тот же самый подход для оценки колебаний потребности в топливе и его запасов, что был изложен в предыдущих главах, однако формулы (6) наполняются конкретными данными возможных вариантов развития системы топливоснабжения. Например, для системы снабжения угольным топливом крупного региона, многолетняя неравномерность потребления угля которого зависит как от метеорологических, так и от гидрологических условий, выражение (6) будет записано в виде:

(эср. эпГ^пи г'+ьзЬг;1 сзЬг;5 'Этлг-Эф.т) • (13 )

где Вд^гп^г - суммарные отклонения потребности в угле от величины, определенной по среднемноголетним характеристикам протекания геофизических процессов; з - индекс района; Ь -группа энергетических предприятий, объединенных по единым

требованиям к качеству угля и общей принадлежностью; г -энергетическое предприятие h-ой группы; m - месяц года; j - год расчетного периода; z - рассматриваемый вариант протекания геофизических процессов в течение расчетного периода; Boshrmjz -отклонения потребности в угле данной марки для источников теплоснабжения относительно среднего значения, определенного по сриднемноголетним характеристикам отопительного периода; B9sjjrmj - отклонения потребности электростанций в угле от потребности, определенной из условия среднемноголетней выработки электроэнергии каскадом ГЭС; ashrj - доля тепловой нагрузки, покрываемая r-ым энергетическим предприятием; cshr j - доля электроэнергии, производимой r-ым энергетическим предприятием для компенсации колебаний выработки электроэнергии каскада ГЭС; scp. sm " среднемноголетнее значение градусо-дней в m-ом месяце отопительного периода; ssmj z - градусо-дни в m-ом месяце отопительного периода; 9mjz - выработка электроэнергии каскада ГЭС в m-ом месяце периода; Эср- среднемноголетняя выработка электроэнергии каскада ГЭС в m-ом месяце; bshrj, vsj, q^^ , q^ j, св.р> tsimjz- "osmjz " описаны в выражении (6).

Схема моделирования процесса обеспечения углем группы энергетических предприятий, для которых возможно сократить суммарную потребность в топливе за счет асинхронности в наступлении неблагоприятных гидрологических и метеорологических условий, выглядит следующим образом:

2(Bshrmjz-ushr,m-l, jz-Brshrmj > = £Dshmjz> если

£Bshrmjz > (üshr ,m-l, jz+Brshrm.j ) >

г г

2(Ushr,m-l,jz+Brehrmj-Bshrmjz> = pshrmjz- если

Eßshrmjz s 2(Ushr>nl_li jz+Brehrmj ),

где Bpshrmj - гарантированное покрытие дополнительной потребности в угле r-ого энергетического предприятия h-ой группы в ш-ый месяц joro года расчетного периода; UShrmjz " величина текущего запаса угля на складах энергетических предприятий: Ushrmj. s wshrmj> wshrmj " суммарная емкость складов для сезонных и многолетних запасов, определяемая из выражения: wshrmj = wHshrmj+wpshrmj¡ wHshrmj " емкость складов топлива у потребителей угля, которая определяется нормативными документами для новых или фактическим состоянием для существующих энергетических предприятий и может быть использована для компенсации сезонных и многолетних колебаний потребности в угле, вызванных изменчивостью гидрометеорологических условий; \»pSiirmj - расширяемая емкость складов.

Рассмотрим результаты имитационного моделирования процесса внутригодовой и многолетней неравномерности потребления угля в Сибири, вызванной влиянием гидрометеорологических факторов, и их компенсации. Рассматриваемый расчетный период предполагал такой рост потребности в тепловой энергии, а также такое развитие энергетики и угольной отрасли, которое определялось, соответственно, работами институтов "Энергосетьпроект" и ЦНИЭИуголь, сделанными в 1989 г.

Представляеме результаты даны не с целью продемонстрировать абсолютные значения запасов топлива у потребителей и резервов в угольной промышленности, которые необходимы для компенсации многолетней неравномерности топливопотребления. Они даны для того, чтобы показать применимость предлагаемых методов для учета влияния гидрометеорологических факторов на систему регулирования топливоснабжения в условиях определенного развития энергетики и угольной промышленности крупного экономического района.

Прежде всего была выполнена серия расчетов по определению математического ожидания дефицитов угольного топлива при различных вариантах внутригодового поступления угля, индивидуального для каждого года 15-летнего расчетного периода.

Расчеты, выполненные в главах 4 и 5, показали, что для полного перераспределения летних избытков, необходим период регулирования в несколько десятков лет. Выполнение этого условия практически затруднено из-за ограничений по времени хранения углей. Кроме того, чтобы избежать дефицита топлива, необходимо иметь значительный начальный запас, так как расчетный период может совпасть с серией неблагоприятных по гидрологическим и метеорологическим условиям лет.

Поэтому на основе анализа выбраны такие варианты внутригодовых режимов поступления топлива к источникам электрической и тепловой энергии, при которых учитывается естественная внутригодовая неравномерность топливопотребления. При моделировании поступление угольного топлива в летнее время сокращалось (против равномерного поступления в течение года), как минимум, на величины, которые при заданных емкостях складов потребителей топлива являются избыточными в любой, даже самый неблагоприятный по гидрометеоусловиям год. В остальной период года поступление угля увеличщзается ежемесячно на величины, которые пропорциональны максимально возможным дефицитам топлива в каждый месяц. При этом выбранные варианты таковы, что суммарное годовое поступление угля потребителям не превосходит величины, определенной по среднемноголетним показателям гидрометеорологических условий.

Такое неравномерное поступление угольного топлива в течение года может быть обеспечено за счет резервирующих мероприятий в

угольной промышленности, включающих сочетание резервов мощностей и складов.

Расчеты показали, что только за счет перехода от равномерного поступления топлива к неравномерному режиму математическое ожидание дефицита кузнецких углей уменьшается до 2,5, иркутских - до 1,6 и канско-ачинских - до 1,4 раза. При этом суммарный годовой объем топлива, поступающий к энергетическим предприятиям, остается прежним, а сокращение дефицитов достигается только за счет уменьшения его поступленпл в летнее время и увеличения в зимнее.

Другой путь по снижению дефицитов угольного топлива - это гарантированное покрытие дополнительной потребности в угле за счет его дополнительного поступления в осенне-зимний период от угольных предприятий к энергетическим объектам сверх величин, определенных по среднемноголетним показателям энергоотдачи ГЭС, продолжительности отопительного периода и средней температуры за этот период. При этом под величиной гарантированного покрытия дополнительной потребности в топливе подразумевается поступление такого количества угля, которое обеспечивается договором между поставщиком и потребителем.

С этой целью были выполнены расчеты для 12 вариантов гарантированного покрытия дополнительной потребности, составляющей 40-95% (с шагом 5%) от максимально возможной дополнительной потребности в угле. Для каждого из вариантов рассмотрены 4 подварианта возможного развития складского хозяйства у потребителей угля. Первый, когда это развитие определяется нормативными документами, а остальные соответствующие сверхнормативному расширению складов■ топлива энергетических предприятий на величины, равные 5, 10 и 15% от максимальной дополнительной потребности в угле. В этих расчетах

и гарантированное покрытие дополнительной потребности и расширение емкости складов взяты в долях от максимальной дополнительной потребности в угольном топливе. Это сделано для удобства сопоставления результатов, полученных в разных расчетных вариантах. Максимальная дополнительная потребность -это потребность, определенная из условия наступления в каждый год расчетного 15-летнего периода самых неблагоприятных по гидрометеоусловиям месяцев, наблюдавшихся с 1881 г.

Таким образом, с помощью построенной динамико-стохастической модели (13 >-(14) получено семейство зависимостей M(DBhrmjz) = ffBj-ghrmj.Wpshrmj) математического ожидания дефицита угольного топлива от величин гарантированного покрытия дополнительной потребности и расширения емкости складов электростанций и котельных. Это позволяет перейти к обоснованию области оптимальных значений многолетней надежности топливоснабжения.'

Для сопоставления затрат в различные варианты регулирования углеснабжения энергетических предприятий, описываемых соотношениями (14), и поиска оптимальных решений минимизировался следующий функционал

CCyshj22 (Brahrmj "Bmrsrn, j -1 > +ccshjEE (Wpehrmj "Wpehrm, j -1) +

ra na

yshjEEM(Dshrmjz)](l+E)t-J -> min, (15)

ГВ

где CyShj - расчетные затраты на создание и содержание средств резервирования в угольной промышленности (производственные мощности и склады) в j-ый год расчетного периода с учетом транспорта в s-ый район, руб./ту.т; ccshj - расчетные затраты на расширение и эксплуатацию складов топлива у энергетических предприятий, руб./ту.т; yshj - ущерб от неполучения энергетическими предприятиями 1 ту.т угля, руб./ту.т; М(Dshrmjz)

- математическое ожидание дефицита угольного топлива у его потребителей, ту.т; Е - коэффициент дисконтирования, t - базовый год анализа.

Функционал (15) минимизирует затраты по комплексу угольная промышленность - энергетика. Такая оптимизация на межотраслевом уровне позволяет правильно определить стратегию развития отраслей топливно-энергетического комплекса, целесообразность и приоритеты государственных инвестиций в эти отрасли.

В то же самое время с помощью этого функционала можно определить экономически обоснованную емкость складов топлива у отдельных энергетических предприятий и требуемую величину гарантированного покрытия их дополнительной потребности в угле. Для этого в выражении (15) надо заменить расчетные затраты на создание и содержание средств резервирования в угольной промышленности на предполагаемую договорную стоимость топлива (с учетом транспортных расходов) для его потребителей.

Результаты расчетов, представленные далее, даны, не для того, чтобы показать фактические значения затрат на регулирование топливоснабжения в условиях влияния геофизических факторов и обосновать эффективность этих затрат. Они лишь демонстрируют, как предлагаемая методика может использоваться в расчетах по обоснованию системы топливоснабжения энергетических предприятий в конкретных экономических условиях.

В условиях стоимостных показателей 1989 г. и прогнозов развития энергетики и угольной промышленности Сибири, сделанных в то же время, результаты сопоставления затрат в резервирующие мероприятия и ущербов от перебоев в топливоснабжении дали следующие результаты. Если ущерб превышает затраты на резервы в системе топливоснабжения в 7-10 раз, абсолютный минимум суммарных затрат достигается при гарантированном покрытии

дополнительной потребности в размере 60-70» и расширении суммарной емкости складов у потребителей угля - на величину, равную 15» от максимальной дополнительной потребности. В этом случае суммарные затраты по всему комплексу угольная промышленность - энергетика сокращаются для кузнецких углей в 19 раз, для иркутских в 30 раз, а для канско-ачинских до 32 раз, если сравнить с вариантом, когда покрытие дополнительной потребности не предусматривается и емкости складов не увеличиваются.

В варианте без дополнительного расширения складов наименьшие издержки по комплексу угольная промышленность-энергетика получаются при величине гарантированного покрытия дополнительной потребности, равной 80-90%, а сами полученные затраты превышают абсолютные минимумы суммарных затрат для кузнецких углей на 21%, для иркутских - на 17%, и для канско-ачинских - на 9%.

Расчеты, в которых ущербы от перебоев в топливоснабжении еще больше превышают затраты на резервы, показали необходимость увеличения гарантированного покрытия дополнительной потребности до 80%, при условии расширения при этом емкости складов топлива до 15%.

В целом представленные в шестой главе результаты позволяют сформулировать следующие выводы:

1. Построенная динамико-стохастическая модель углеснабжения источников электро- и теплоснабжения Сибири, включающая модель сезонных и многолетних колебаний углепотребления в зависимости от гидрометеоусловий, позволила исследовать процесс изменения потребности в угле и получить зависимости математического ожидания дефицита угольного топлива от объема складов у потребителей топлива и от величины гарантированного покрытия

дополнительной (к основной, определенной по среднемноголетним характеристикам гидрометеоусловий) потребности в угле.

Представленная методика построения динамико-стохастичессй модели многолетних колебаний потребления угля имеет универсальный характер, не зависит от масштабов топливопотребления и может' быть применена для исследования неравномерности топливопотребления, вызванного изменчивостью гидрометеорологических условий, в других регионах страны для любых расчетных периодов.

2. Предложенная методика обоснования системы многолетнего регулирования топливоснабжения с учетом изменчивости гидрометеорологических условий позволяет находить для конкретных экономических условий обоснованное сочетание емкостей складов с соответсвующим запасом топлива у энергетических предприятий и резервов у угольных предприятий.

Представленная методика позволяет выполнять расчеты для определения стратегии развития энергетики и угольной отрасли в условиях изменяющихся гидрометеорологических условий. Предлагаемые методические приемы в то же самое время могут быть использованы и для выбора системы многолетнего регулирован!!.' топливоснабжения отдельных энергетических предприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Актуальность многолетнего регулированя топливоснабжения энергетических предприятий для России, а также Украины и некоторых других государств на территории бывшего СССР определяется сильной зависимостью потребления и производства тепловой и электрической энергии от изменчивости гидрологических и метеорологических условий.

Построение математичеких моделей многолетних колебаний потребления топлива на отопление и вентиляцию и на компенсацию неравномерности энергоотдачи ,каскадов . ГЭС дает возможность учесть влияние изменчивости метеорологических и гидрологических условий на топливопотребление энергетических предприятий.

Разработанный динамико-стохастический метод позволил в относительных единицах определить суммарные емкости складов топлива для , полной , компенсации неравномерности тспливопотребления в течение различных расчетных периодов при заданной величине гарантированного покрытия потребности в топливе.

Получены также результаты, которые дают оценку возможного сокращения резервов в системе многолетнего регулирования топливоснабжения за счет выявленной многолетней асинхронности в наступлении неблагоприятных гидрологических и метеорологических условий в разных регионах страны.

При этом полученные для регионов России и некоторых стран на территории бывшего СССР оценки не зависят от масштабов топливопотребления, а определяются только закономерностями протекания гидрологических и метеорологических процессов в этих регионах.

Предложенный метод построения дикашко-стохастической модели многолетних колебаний потребления угля в крупном экономическом районе в изменяющихся гидрометеорологических условиях также применим для любых масштабов потребления ольного топлива и разной структуры источников электро- и теплоснабжения в различных районах страны.

Разработанная методика обоснования системы многолетнего регулирования углеснабжения энергетических предприятий в условиях влияния геофизических факторов позволяет для конкретных

экономических условий находить обоснованный состав средств резервирования. В результате обеспечивается соответствие интересов производителей тепловой и электрической энергии, заключающихся в их надежном • углеснабжении при любых гидрометеоусловиях, с интересами угледобывающих предприятий, которые состоят в эффективном использовании и развитии производственных мощностей. и-«.

-- ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии '

1. Регулирование и комплексное использование водных ресурсов. -М.: Наука, 1987. - 157 с. (в соавторстве).

2. Гидрологические основы гидроэнергетики. - М.: Энергоатом-издат, 1989. - 263 с. (в соавторстве).

3. Надежность топливоснабжения электростанций (Методы и модели). - M.s Наука, 1990. - 199 с. (в соавторстве).

4. Энергетический сектор в среднесрочной программе развития экономики России: Прил. к обществ.-дел. журн. "Энергетическая политика". - М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 1997. - 73 с. (в соавторстве).

Статьи

1. Анализ статистического моделирования многомерных гидрологических процессов. - Метеорология и гидрология, 1982, No 7, с. 71-77. (в соавторстве).

2. Статистическое моделирование взаимозависимых искусственных гидрологических рядов с несимметричной гамма-корреляцией. Водные ресурсы, 1984, No 1, с. 122-130.

3. Моделирование многолетних колебаний расходов на отопление и вентиляцию. - М.: Информэнерго, No 1656 ЭН-Д84, 1984. - 10 с.

4. Зависимость обеспечености топливоснабжения от многолетних запасов топлива на отопление и вентиляцию. - М.: Информэнерго, No 1657 ЭН-Д84, 1984. - 12 с.

5. Статистическое моделирование многомерных гидрологических процессов. Пятый всесоюзный гидрологический конгресс. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1986, с. 25-26 (в соавторстве).

6. Многолетнее регулирование расходов топлива на отопление и вентиляцию. Достижения и перспективы, Международный центр научно-технической информации, Комитет системного анализа при Президиуме АН СССР. - М.: 1986, выпуск 46, Энергетика. Топливо, No 8, с. 85-98 (в соавторстве).

7. Оценка асинхронности многолетних колебаний расходов топлива под воздействием геофизических факторов. - Известия АН СССР, 1988, Энергетика и транспорт, No 2, с. 151-157 (в соавторстве).