автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Планирование развития электроэнергетических систем при неопределенности условий и финансовых ограничениях

РГб о

2 О МДР 133^

МОСКОВСКИ СНРРГЕТИЧЕСКШ 1ШСЕПУГ (Технический университет)

На правзх рукеттси

Адольф НАКУЛА

планирование развития э^зктроэшттчшда а;ст!

ПРИ ШСПРЕДЕЛЫНООТ УСЛОВ'Н И ФИНАНСОВЫХ ОГРАНИЧЕНИЯХ

специальность 05.14.02 - "Электрические сташпш (электрическая часть), сети и системы и управление к.п".

АВТОРЕФЕРАТ дассертгцки па соискакио учексЯ степени кандвдата технических ноук

Москва, 1994 г.

Москва, 1994 г,

Работа выполнена на кафедре электроэнергетических систем Мое ковского энергетического института (Технического университета).

Научякй руководитель - к.т.н., доц. ЧЕХОВ В.И.

Научный консультант - д.т.н., проф. В01ЩНИЧ А.П. Официальные оппоненты - д.т.н., проф. ЕРИЕЗИЧ Б.В.

к.т.н., доц. МСГИРЕВ В.В.

Ведущая организация - ВКИИЭ, г. Москва

Згздта состоится 8 апреля 1994 года в 15 часоз на заседании спгциялз'зированного совета К 053.16.17. е Москоеском энергетическом институте (Техническом университете), в аудитории г-201.

Адрзсс: 105835, ГШ, г. Москва, Е-250

ул. Красноказарменная, дом 14, Ученый совет МЭИ (ТУ). С диссертацией мояао ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ). Автореферат разослан марта 1994 года.

Ученый секретарь специализированного совета КС53.16.17.

кандидат технических наук,

доцент

БАРАБАНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРЖИКА R'-iOTSi ВЕЕДЕШЕ

Актуальность теш: Анализ схъпкгължях дзггдах о ютсвой энергетике, публикуемых в агапэташках Ср'ижзика Сбъедаспках Наций показывают, что в настоящее вромя 80» от («грозой электго-тгг-'о-гш! потребляется в лрсмкшлэнно развитая црглях (ПГС;, czoj:rsr7':^:z: не более 20?» ст численности носолэ.и'я г-.-датс псоз.

Б так называемое "развлзаешхоя отг- :ах'' r:o зотрс&згегс;: ".--icf, 2CZ от мирового объема электроэнзгаж, па долю яжкенго тзгг«-кшх из них (НРС), составляющих основную кгегг строп "ipc-tw-io .v.aj- пг-'-ходится и того меньше.

Это приводит к резкому сдаржванжо ры' -гтля зкоясшвса и удовлетворении социальных рсл»бкосъ :Я пьс-элеггл"! в зтах стг'мпх'.

Одши из последствий: слояитздсйсч ситуации л£дя»тся бчеотр'дап-ное уничтожение населением НРС лзснс: созог'ов о цоль'о удовлствср ния своих энергетических потребностей, что приводит то к инте^с.х.-ной эрозик плодородных се;,;оль, то к частом ивзолх-гаах, ссс-зъхлй-щим миллионы людей покинуть григочкке места гкхе.сьстюз.

Поэтому вопрос о развитии электроэнергетики (ЗЭ) в HFC становится неотложной задачей, стояДО но ?гяыю пэрэд пос."г.дкп.,;л, i :> и перед мировым сообществом в целсм, т.к. "экспо:,гичек::;-;" и "экологических" беженцев, как покгзчвпет практика, на остансвдкБзвт нк, государственные, ни нациспальнго грешци, да и cava экология никаких границ но признает.

Вмосте с тем, анализ раготгших работ Кеатуизредай KonJcT-craisi по болызим системам, а тгкяэ существует'"? и г.игр^сЛ птактпкр катодов решения задач S3 показнвазт, что бодвшкпотве из к?с игоби.-:ук-г огромными запасами энэргоросурссв, однако создаг.;::о яа ot<-.jj б~зе систем ЗЭ мешают, в основном, два проштствял: ноопр" дольп-ьость исходной информации и острая нехватка фкчппсовух ресурсов.

Существующие модели не г.оззоллют проедплоть эти трудност.., т.к. разработаны применительно к услесилм ГГРС, длл которых указанные сложности но являются характерами.

Настоящая работа является паш.ткой восполнения этого пробеле.

Целью работы является разработка методики выбора наибодс-е ио-лэсообразной стратегии развития вно^гоелстокн с учетом фиггисог.;::; ограничений, основанной на методах пнторгаяьпсЯ катекаг.па: л иср:;г бинарных отношений, опираясь пен зтем на небольшой з 'т,сгл и мл.г.'л

стопекь дэстсвзтаоетя исходной инфомации.

!.'2ТС"л кссдэдсеслия, ¡/'сгдедоваш.л проводились с использованием методов гочпслитсльпоЯ математтаи, методов интервальной математики, теории гыаглюБвьля эксизриквнга, теории электрических сетей и теории гпжптия технических. решений.

Научная псвгзка. В работе получены следукние результаты, выно-сз.лк> на зсзкту:

1. Пс.^зана, что сзЕССТвувцкп поцходд г модели решения задач эхек-троэлгтэткки, разработанне применительно к условиям промыиленно рагзктах стран, не позволяют рскить аналогичные задачи в опеци-чУ.чоских условиях развивающихся стран.

2. Псй-ззно, что метода интервальной математики могут успешно ио-польгоЕ-'ггьс:: для прогнозирования изменения отдельных показателей ЗЗС Ни сроки 10-15 лзг вперед.

2. Ир»-;гло:кен кетод ирогнозировагаш развптгя ЭЭС страны, позволяющий учот-лоть иал-Л сбгэм и малую степень достоверности исходной Ж(*ор,'.:йЦ51я, характерце для бслыаинства из "развивающиеся стран". ■1. Пр" г^-тлвн новый показатель в задачах выбора варианта развития &;:оргос::стекы, учитывающий ограниченность финансовых ресурсов страны ¡охрбжзщй реальные возмокности финансирования намечаемых вариантов), называемый лимишг.я затратами.

4. Предлсьл-га -;-зтоднка принятия вешений при выборе стратегии раззи тил ЗЭ страна, позволяющая учитывать больной спектр влияющих факторов *и показателей, выраженных в их естественных единицах

5. На с~:;оео разработанной методики проведен анализ перспективы туивктдч ЗЭС Республики Чад на период до 2015г с решением всего комплекса вопросов: оценю: роста электропотреОления; выбора мощности, Т1ла и места установки генерирующих мощностей, а также-зогкежной схемы развития электрических сетей.

Практическая значимость. Разработанная методика прогкозирова-куч развития 23,3 страны позволяет, по сравнению с существующими г,-н-тода?,.л, нивить приемлимую стратегию развития отрасли независимо от обьекя и качества неходкой чнформации, с учетом любого числа альтернатив и неограниченного числа показателей, выраженных в их естественных оплотах измерения, в условиях ограничнности финансовых рэсурсов.

Достоверности полученные результатов- осноЕанз на корректности принять?: допущений и математических методов, подтверждается совпадением в сопоставимых расчетных условиях результатов, полученных по

предлагаемой методика и расхождением результатов, получениях по апробированным методам с.фактическими данными.

Апробация результатов работы. Осксе'ло полотазга работ докладывались на МезкдунаэдкоЯ Конференции по интервальным и сгохс.с'л'лескпм методам в науке и технике "Interval-9?." (сентябрь 1992 г, Исска), а работа в целом обсукдглась на заседании кафздры "Электроэнегетическке систе-и" Московского онергетического икститу-та, (сентябрь 19ЭЗг).

Публикации. По теме диссертации оиублнкоггня одна пэчятиая раЗота.

Объем л состсз работы. Диссертационная работа осдим объемом 150 страниц состоит из вьздения. -4-х гла::,, заключения, списка лисе ■ ратуры из 101 наименований, приложения. Б тексте содержится 20 рисунков И 23 ТабЛИЦ.

ссдапшг faöoth

Во введении обосновывается актуальность теин и кратко даеися характеристика диссертационно;! рэботи.

В первой глазе проводится кратка обзор обдекзвеспшх подходов и методов, используемых в задачах прогнозирования развития С-ЭС.

Анализируя достоинства к недостатки эзи мотэдоп мсжо сказать, что они, как правило, рассчитаны на исполь"ОЕа1з:э Ес-р^яг-ностно-статистической информации г.сторая, как правило, отсутствует у Н?с. Все она ориентировгны на получение четкого, однозначного, ''оптималього" решения. Критерий опт^.^.-чьности, при sí ом, вырокгетея в денежных единицах, "огда как энергосистема взаимодействует с ря-Rov факторов, численные проявления или энпачосвпЗ эквивалент которых иногда трудно, а то и невозможно определить.

Более того, ни одна из судастзукдих моделей (нсиводенных народно-хозяйственных затрат (3), себестоимости (S), прг.нли (с) и т.д.) не позволяет учитывать обеспеченность рассматриваемых вараап-тов решений необходимым объемом капитальных влтаенЕЙ (%)• Это ;itv-цишально вахно для НС, т.к. из-за ограниченности денкгэь. ресурсов , рассматривать следует лгсвь зкош.даески доступные вариант;;. С связи с этим, сравнение альтерната в I1PG должно носить но технико-экономический, а экономико-техничестад характер.

Из сказанного вытекает цоль диссертационной работы, гиизпяю-щаяся в том, чтобы разработать методику нноора наиболее целесообразной стратегии развития энергосистема, при яесирод'-лрявостй

klpskvikk и сг"1Нсоеых огракгаенияу. -

.!.> -ггоо^рлснл математических : ::ааротов наибольший, интерес иг..- ••.bs.ifit аоше ь задачах ЭЗ методы интерсальной математики (•¡.под пптгрзальнс'о моделирования (ММ) и метод интервального ана-лхзг (МУЛ); для решения задач развития энергосистемы-в принятых "СЛОЕЧЯХ.

Во второй главе дано краткоэ излокзние су?и методов интерваль-мсГ, мати: -тки и обоснована возможность их применения наряду с об-аадсьъстшал; ь ЭЭ кпте..:атическами «гетодамк, а ъ некоторых случаях и ьхесто последних для решения задач, связанных с развитием энерго-свсто::.

В часлюсл:, для получения аппроксимирующей модели электропо-троблеккя с помощью МКМ не требуется ни большой объем статистических дс.ннцх, ни формализованная (вероятностная) их характеристика. Для этого достаточно Шнэть представление о пределах возмогших изме-некй данк-то парр^етра за 4-5 лет, т.е. информацию вида

••r(t) ч Wo(t) < \"*(t), 1=1,2 ..., П ( 1 )

'«Vit) и W+(t)~ 1ггхний к БС-рхнкй пределы возможных значений нагрузок в 1-пм гаду; W Ш-чеизвастное значэние нагрузок в базисном году.

Для моделирования процесса злехтопотребления неизвестная характеристика « (t) дредэтавляется в виде линейно -параметризованной функцией Егда

W (t) = B..iV (t) =

= В1 , .W ft) + B.W(t) + ... + В .W (t). (2)

oll ¿2 mm

Совокупность вьфа:--9ний ( 2 ) образует систему п уравнений, где п-число исходных данных (экспериментов). Если система совместна то она к.«е? - теше в гиде фиксированных оценок Ь.., истинных коэффициентов В , i.e.

flh = (ö. G Е» / S"(t) < W et) < V/+(t)), и а l о 1 j

1= 1,2.....П. • ( 3 )

Ваченкя коэффициентов b находятся не однозначно, а в виде

интервала возмсжных измена:гий тала Ь. = ГЪ7 ; Ъ"1;].

1 11

Этим и определяется множество адекватных (а ьэ одна "оптимальная") моделей, аппроксимирующих наследуемую характеристику, при принятых условиях.

На основе кратко изложенного материала и был разработан профессорам Воаданшю Л.П. (кафедра автомат:"1« Москва) и Соткго-вым Г. (Болгария) пакет прикладных програьзл, которые в иастоо^й работе впервые применяются для решр&гл зпдзч ЭЭ.

Для апробацич ЮМ в задачах прогнозирования электрических нагрузок были использованы достоверные дэ-п:ае по ПРО за 1975-19о?гг, публикуемые в справочника:: ООН п' мировой энергетике.

При этом, Нохватка и расплывчатость походной тофс-хляця* моделировались следующим обратом. Известными считаются данные в> за четыре первых года, причем с точностью не более±15". На ооков?гж такой информации прогнозировались изменения нагрузок до 1989 года классическим эхстраполящюшым методом, Солее совершенным методом дифференциального прогнозирования, а таккэ зодчохаскм шробации методом интервального моделлования. ■

Получены следупцие модели: а) экстраполяционные;о) дифференциальные; в) интервальные.

а) И - 'Я . 1,019^

с,в о.в

б) 'V = я „.

-О, О70Дг

У = V .1,052'

о,и

V» = V? . ё

{.," о.и

» = Я . 1,048'

о,к

лг

И = Л' е-

о,к

о,озЛ1:

VI = № . 1,040й1'

о,с

№ , = У? л . 1,068'

АХ.

№ = V \.,г о,г

1,051

дг

И = V/ . 1,048'

Ъ.я о,я

м

«V = Л' е

Ь.с о.с

о,У

и = I? . е'

1,г о,т-

И . е'

о,я

о, ое^Л!; цО. о>зоМ ,0.0-18^ о.ол^Л':

0 [4363; 5293) + (25;

'У ь, .и ~ [2438; 29671 4 [50; 67).Д1:г-[4,0; з.оьдг3

[10338; 12625] + [150; 20Э.дгг-из;

VI ь. , с ~ [8301; 101321 + 1100; 601.лге-[8,7; о.гкдг3

V [3122; 38291 + [6Р; 2,5].дгэ

С4413; 63941 + юоз .дгг-{б; 4].дг3

,я 13775; 46081 + [40,7; 70).Дгг-[3,7; 2,2).дг3

где индексами в.и,к,с,ф,г.я обозначены соответственно изменения слектропотребления Великобритании, Италии, Канады, ЯДА, Франции, ФРГ и Японии. .'

Анализ данных, рассчитанных по трем видам моделей показивает, '•л модели типа а) и б) дают чрезмерно'большие ошиоки (табл. 1 ); что во всех случаях эти ошибки выше, чем для интервальных данных, а в пределах 10-11 лет отклонение последних от статистических не пре-гышавт 14%. Таким образом существуйте модели значительно уступают ¡штеввалъшм моделям для прогнозирования электропотребления в принятых условиях, поскольку в"славившейся практике допустимой считается ошибка прогнозирования ±15% в пределах 12-15 лет.

Немаловяжннм показателем электрических сетей является величина : потерь активной мощности . . ,

ДРГ = ДР + АР . - ( 4 )

г. и к .

где ДРн -нагрузочные потери'и АРк -потери на корону.

Первую составляющую ( 4 ) можно с достаточно высокой точностью определить с помощью измерительных приборов и расчетных формул. Вторая составтякщая пропорциональна квадрату фазного напряжения сети. А поскольку последняя валичиа не остается постоянной вдоль линий электропередачи, то точно определить Д?к - практически невозможно.

Этому направлению в последнее время посвящено немало работ, в

которых, как правило, применяются для решила этого вопроса различные аппроксимирувздие модели.

Таблица 1

Ошибки прогнозировния нагрузок методами: а) эстрополяции; б) дифференциального прогнозирования; в) интервального моделирования

Белико-брите- Италия Канада США Франция ФРГ Япония

тания

я 0 .. -30 2 Г" "' 20 ' 30 ' " ■¿2 ¿!о

1979 б 36 20 27 29 26 21 23

В 1 14 7 0,7 3 5 3

а 13 ЗУ С-С. 27 33 29 31

1980 б 53' 33 25 38 34 27 30

в 13 1Р 8 6 12. 13 12

а Ш 31 .....27 " " 33 42 у. ' "37 '

1981 0 69 27 31 47 37 32 36

3 15 28 14 11 17 20 18

а "г-г-" ''Ь " 43 ' £2 43 45

1982 б 86 37 39 60 45 41 44

в 21 41 22 19 27 29 26

а 24 47 ЗГ 4Ь ^и 4Ь 44

1923 • б 9 Г 42 42 65 52 43 42

в 21 45 24 21 32 31 25

а 25 43 36 47 62 47 45

1984 б 108 . 42 41 68 53 44 • 44

в 25 44 22 19 32 29 25

а 21 "51 ' ' 36 ' " 5СГ" Ь1 " 49 " 47......

1985 С 112 45 42 75 51 46 45

в 13 42 20 ■ 20 27 27 24

а 28 " 39 " "'55 "" ьь 5Ь '"'""54""

1986 3 137 18 ■16 32 55 53 53

в 16 37 18 19 25 26 26

а 19 "'65" ".41 02 Ы ЬЗ

б 132 43 49 85 50 57 68

в 1 26 14 14 15 21 19

а 19 ■56' .41 " —Б . 71 ,, ' 66"" .....53" ""

1988 б 144 48 49 87 57 62 51

в 6 12 6 7 11 12 12

а 20 ьа 45 о/ 78 '(2 62

1989 б 159 49 55 93 63 67 50

в 14 4 0,9 0,8 4 1 2

В одной из таких работ дсзшяя задача решена с использованием зтодов планирования эксперимента и регрессионного анализа. Получе-з для конкретной схемы следующая рсгрессиоьяая модель

V = 87,14 + 1,92.x - 5,14.x + 23.97.x, - 14,25.x, + 3,01.xX -

ь. Л ^ 1 С

- о.ог.х^д - 4,43-Г^ + 4,12-Х^д + З,42.хг23 - 7,33.хгхд + + 4,15.Х х - 4,87.I I + 4,07.x х - 8,33.2 х +- 8.64 У? +

2 5 3 4 «Зэ 4 э 4 .

+ 10,5.х£ " \ ( 4 )

гдз х , х , у.л -мощности первой, второй, третей и четвертой стя.лц;:й, х = з -х .х,, o.e.

S 12 3-1'

для это;1, же схемы была получена в настоящей" работе следующая

интервальная гздель

ЛРГ = И12;! 163 + [2.Т1 ; 6,093.x - [2,12; Т,823.хг + 11,92;

5,093 .х + [23,4; 26,53.x, - [13,18,73.x . ( 5 )

3 4 D

;.!ода-:ь ( 5 ) .гриде прэдыдукей. зэк по форме, так и для интер-претгкзг : ь ней всегс б коэффициентов вг.:эсто 17 в (чч ). Отличительное свойство интервальной модели заключается и в том, что она поззо.;".;т только судить о характере влияния той юге иной нагрузки на ДРу б jke 5 лет, она позволяет также определить возшкяыэ

предал! К5я«»гпай нагрузок, при которых величина др£ остается в задапк-х пределах.

Тас.ч образок Miß! является равноценным математическим (наряду с облс-нзвсстшам) для прогнозттровзния отдельных показателей ЭЭ.

ipavm глава посвядена разработке методики" выбора наиболее п.елчоообразнзго вариеш-а развития энергосистемы, с учетом неопределенности кфргчции и финансовых ограничений.

Для др.'ляткя и обосования решений в задачах развития ЭЭ широко о шхмо-нениз получили оценочно-оптимизационные модели. Эти методы и модел.; позво. от, как правило, получить однозначный, недвусмыс-Лиишй, сд-.жальниЗ ответ на янтэресукэдй исследователя вопрос.

Однако, в ряде случ^зв эти подхода и модели, а таете однозначность рг;зоп::3, к которым они привода» следует считать недостатком, т.к летак? исследователя полезной информации: "оптимальное" значе-п:е 3 в ПРО :,.з:-зт оказаться сэпоси-вжым с бюджетом любой из ДРС. '¿то сзнлча-т есвэзхсйгюсгь осуществления "оптимального" решения.

Этого случая можно избежать, если раскрывать выражение для 3 и рзосгатржать влияние отдельных показателей (Kj-, И, Е ).

ГЪ этому в ЯРС подход к выбору наиболее рационального варианта ре-звкт.-'я ЭЭО дсдавн Счть таким, чтобы учитывалось как мокно полное -узшз» гаэл»! л а факторов к показателей. Это означает, что в условиях HFC зодат! ЭЭ нужно всегда рассматривать как ыногофаксорныо к

"ногоцо.;''"е;;в .

Многсфзкторшб (многокритериально) задачи ЭЭ решались и рань-се. При этом наибольшее применение получили принципы Парето, в ос-ноеном ро£;:^:.;ерной оптимальности и справедливого компромисса. •

Однако применение этих принципов требует приведзния величин

всех параметров к одной или к безразмеррной едишще измерения. Это естественно приводит к лишней трате времени, что резко ограничивает возможность рзссматрения большого числа вариантов I. .сритериев.

Предлагаемая в настоящей работа методика призвана устранять эти трудности.

Для рассмотрения мо,:ио намечать любое число вариантов (У1, V , У^) при одинственнок и обязательном условии выполнения условия

К < . ( б )

где К -ориентировочный объем необходимых капитальны:; вложений ча осуществления варианта решения, а Б -нормативная величина, называемая агтором лимитными затратил, пол которым следут поймать максимально допустимый объем капитальых поменяй, вкшэ которых вариант является экономически недоступным для страны.

Параметры, показатели и критерии выражаются в лхбом количестве, в естественных единицах измерения.

Сравнение вариантов производится по методу бинарных отношений. Для этого составляется таблица принятия реаеый (ТР), по Е^ртжали которой откладываются п намеченных вариантов, а по горизоа,: ■ и -:« показателей и критериев (Р , Р ,... Г ).

Процедура сравнения вариантов решений следувшая: 1-й вариант сравнивается последовательно с остальными (1+1)-мк по 3-ому показа-, тели, 1 изменяется от 1 до к, где к=п-1; а 3-от1 до га.

При решении задачи максимизации 1-ой альтернативе присваигется оценка "+1", а (1+1 )-й -соответственно "-1" если Р > ? ;

а, 1 л, 1+1

обои» вариантам присваивается оценка "+:", если Р . Р,

„ ' а, х+1

Затем алгебраичэски сукгя-руются единичные оценки по кэздсму варианту, в результате чего определяется "глобальный мг.кс,",!,,м".

Р случае, если две .•ля более г»х<.:.а имзпт одинаковую су;/.-.<у единичных оценок, такие варианта образуют псдмяожестго V "нехудай;:", "неразличимых" или "условно хорогих" альтернатив.

Если считать, что величины показателей известны точно, т.о. с нуловой ошибкой, то последняя ситуация -кэтэтзэт ков^зможпостъ роио-ния задачи, т.к. в настоящее время ер;е ко пазаработгн млематичес-кий штчрат, который оы шгвслял строго выбрать "спгяузльаув" кль-тернативу из V .

Для выхода из похоких полохешй, как прзи:ло, е..,,г,затея за экспертными рекэааадацвюм. Однако шхшо поступать сор:.'.:.лмзоБйно, - считая, что значения показавблай (в том число и елодеда в выралю-

\г

ния различных критериев) известны неточно, с заданной ошибкой измерений или расчета. То есть, вместо конкретных значений и выражений учитывается,^апазон кьможчых значений п спектр характеристик, отречазщих принятым условиям. В этом и состоит суть метода интервального анализа данных.

Тогда неразличимыми следует считать случаи, представленные на рис. 1.

Таблица решений, при этом имеет езд, показанный на рис. 2. Мзто&пса ез обработки, в целом, такая жэ, что ч в предадим слу-: чае, однако здесь используется отнесение не строгого, а гибкого порядка.

В отличие от предыдущего случая возникновение V в результате обработки таблиц решений здесь не означает тупик, так кок гибкое отношение дает исследователю возможность преодолеть' "психологическую инерцию", и более творчески подходить к ситуации: уточнить сподения об списках информации, пересмотреть постановку задачи, из::энить

выражении целивого функционала

В отделыых случаях, когда показатели выражены в одинаковых едгшицах измерены подмножество У0 можно обработать с использова-

..... ; ] т т

к К,1 1Р7 ; ] 1т 1и

\ [р; ; 1 2пг 2т

* ; ' ; ■

V п ^ С1 СР" ; ] пт пт

Рис. 2 Вид таблицы решений при учзтв ошибок

кием уникальной возможности МИМ: переходить от дискретной к нелре-

рывной связи'между показателями, что позволяет выявить область устойчивости какдой из альтернатив.

Для этого один из га показателей (напри,«е] ?1) вкракается "линейной комбинацией" от ш-1 остальных, т.е.

Р, -Р (Р0, Га. ... Ри). (7)

или, в развернутом виде

1Р7;Р* 1 = 1В~; В+] + СЗ"; В*!.? + ... + 1В"; В+ ).? . ( 7' )

11 о о 2 2 2 ттш

Это позволяет не только судить о влиянии (т-1) показателей на Р , но и о пределах их изменений, при которых Р остается в заданном или желаемом диапазона.

Описанный алгоритм обработки ТР (рис. 3 ) прост и кожет быть легко реализован на ЭВМ.

Таким образом учет многофакторности приводит к неопределенности задачи ЭЭС независимо от возможности однозначно определись значения влияющих, факторов и определяющих по:- отелей. К тому же случаю приведет учет неоднозначности целевого функционала, даже при решении однокритериальной задачи.

Учет фактора неотгрзделетаоста как неотъемлимой части энергетики приводит к отношению габкости при выборе наиболее вероятной стратегии развития отрасли.- Выбранную таким образом схему можно более детально и окончательно проработать с уменьшением заблагоьре-менности. . .

Четвертая глава посвящена анализу перспективы развития энергосистемы Республики Чад на основе разработанной методики.

Республика Чад (РЧ) расположена в центральной части Африканского континента.

Обладая большими запасами полезных ископаемых и драгоценных металлов, РЧ' не имеет возможности их разрабатывать промышленным обрззем, т.к., в настоящее время удельная стоимость электроэнергии очень высока. В связи с этим сдергивается развитие экономики страны я удовлетворение социальных потребностей населения.

Имеющиеся в настоящие время статистические данные об электропотреблении в стране относятся почт:! исключительно к осветительным нагрузкам, причем освещаются далеко не все города, нз говоря уже о деревнях.

звод ДЛННБХ

V. • Чз : :=п-1 1=1 2=1 .к ,п

1=1(1=1.п),к

ОТ 20

Д§_

Показатель задан интервалом значений

нет

5а _1 _

Ьсть аШая область

i нет Va

Tí Г т>-

ii j > [Г. . 1

Да

I

Тб

нет<

s. .= а. . и Ь1+1.Г Si. i '

56

Г. . > Г. . ,

1>J li

да

нет

"За

ТГ9атъ

да

Г. = Г. . ,

i ■ j i. j «i

12-

суммирубтся оценю:

13

146

нет 11

S. .= S -1 -n1"1 _V' 1

IS. •. > £3. . 1' 1__1- л

нет

rs, . = rs. . 4 ill 1.1*1

да

Ua

¡Запоминается V. . в

Vo i.t j

т

96 ГГ

s : ;= 'а

1ба .

Н8Т

i да

i ¿6

^Запоминается V. . . е

Vo

i«

19а

|найдено "оптимальное" тушение__

Запоминаются V. . и V. . ,

i» J 1»Д *1

ТВ нет"

196

= { 1 >

кг-

L

го

"Пересмотр постановки задачи; учет ошибок кодзлей;измененте подхода к решению

ТГ

V ■ - множество

о

нехудоих решений _

лиг5о

либо

непрерывная интервальная зависимость; суждение по мзн«вренности

Бгор; Епй

Гис. 3 Алгоритм обработки таблицы решений

Поэтому по этим дантым нельзя судить о характере электролотре-бления в этой стране и на них нз имеет смысл опираться для прогнозирования изменения нагрузок на перспективу.

Иными словами, в РЧ (также как и во всех странах, где развитие

энергосистемы находится на начальном этапе) прогнозирование развития ЗЭО в целом, и алектропотребленкя в частности не может проводиться по классической схеме типа: что бгло, что с гь, что будет. Исходить нужно из желаемого, с учетом экономического потенциала страны и возможностей его реализации.

В связи с этим для КРС следует использовать Солее простую схему. что должно бнть.

Так. и поступили на Национальной Конференции стра« в январе 1993 г, когда были оценены нижние пределы потребности в электроэнергии страны, которые переходное правительство обязано обеспечить к 1997 г (табл.2.).

К тому времени должна быть разработана стратегия развития промышленной энергосистемы страны на блк:::ай:1ие 15-20 лет.

Эти данные и использованы в нэстояаей работе в качество исходной информации.

Таблица 2

Экспеттшне оцошм нижних пределов нагрузок, кВтч/чел

год 1994 1995 1996 1997

нагрузка 15 26 . 47 84

По донным табл. 2 были получены следующие модели

( 9 )

t 10 )

T?3=U;8]+[3,9;4].At2-[0, ¡5;0,02].flt3, ( 11 )

где индексами 1,2,3 обозначены модели соответственно для простой экстраполяции, диффернциального прогнозирования и интервального моделирования.

Анализ полученных моделей показывает, что модель ( 9 ) дает к 2015г удельное электропотребление равное 8,6 1С/3 квтч/ чел в РЧ. Это в 460 раз больше, чем в Канаде, б 710 раз больше, чем в США и в 2036 раз больше, чем в Италии в пересчете на уровень, достигнутый в этих странах в »989 г.

Упомянутые соотношения, при использовании ( 10 ) составляют

W =W .1.88^

1 о

W = W .e°'63S-At,

2 о

соответственно 535, 824 и 2351.

5то означает, что к 2015г, когда по прогнозам численность населения страны (К) достегает.10 млн.чел нужно будзт производить в РЧ ь ТЗО раз Сольпе электроэнергии, чем это было сделано во всем мире в 1989.-1

Это не возможно ни технически, ни даже с точки.зрения запасов энаргоре сурсов.

При использовании модели (11) , удельное электропотребление, к 2015г. достигнет 1013 квтч/чел. Это в 18 раз меньше, чем б Канаде; в 12 раз меньше, чем в США и в 4 раза меньше, чем в Италии а пересчете «а 1989г. Учитывая'энергетический потенциал страны, этот результат является рациональным и мзкет быть осуществлен. Более того, рост нагрузок по интервальной модели стремится к прдельному значению, который будет досткнут к 2024 т, что принципиально адекватно отражает, "насыщенность", присущую развитию энергетики.

Поэтому последняя модель и выбрана для подсчета роста нагрузок к 2015г.

Принимая время использования максимума нагрузок (Tll6) равное 5900 ч, потери на собственные нужды генерирущих мощностей -5 % и в сотях -3,5,о было оценено наиболэе вероятное значение активной мощности неооходамой стране страна к 2015 г

Р , = Р + ДР +■ ДР„„„ =

.ррб н.ыах сн Л-.1

= Р (1+ 0,085) = 18£3

н .пах

Далее был проведен прогноз генерирующих мощностей (-ГМ) и наиболее рациональных схем развития электрических сетей.

Климатические и природные условия зоны "А" позволяют говорить о -возможности использования солнечных и ветровых электростанций (СЭС,ВЗС) в стра; е.

Как и во всякой прилегающей к пустыне Сахаре местности, в зоне "А" круглогодично имеют место обильная солнечная радиация и сильные вэтр^..

С начала 70-х годов были,сооружены 10 ветровых и 3 солнечных экспериментальных энергоустановок б этой зоне .• Результаты их эксплуатации превзошли вое ожидания: с их помояью решаются в отдельных случаях ряд проблем социзлного, экономического и, что немаловажное, экологического характера.показывают, что .

Тем не Менее, в слокшэдхся условиях ю представляется возможны/ сооружение в стране СЭС из-за сл'.яиком больших удельных капиталовложений (14 тыс. долл/кВт). Поэтому ботее вероя .шм в обозримым будущем является сооружение ВЭС, удельные капитальные влоаенля на которых в 7 раз меньше, чем для СЗС.

На Южной части территории сосредоточена практически вся речная сеть страны. Однако вероятность сооружения гидроэлектростанций (ГЭС) небольшая, т.к. местность является плоской равниной. Проведенные в разные годы исследования позволяют делать вывод о то;.., что самым мощечм гидроресурсом страны является водопад Готио, сооружение ГОС на котором позволить получить до 50 млн. кБтч/год, что соответствует установленной мощности менее 10 МВт.

Основную надэвду на ранение энергетически проблем страна связывает с предстоящим вводом в эксплуатацию собствешак нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. В связи с эим наиболее перспективным для решетя вопроса электрификации страны являот-ся сооружение современных тепловых электросташ;ий конденсационного типа установленной мпцяостью до 200 МВт и более, вместо дайстгукзчх маломощных дизельнх усгановск, работающие на дорогостоящих и,аортных нефтепродуктах, с весьма низгсим коэффициентом полезного действия. ..

При разработке топологических схем развития электрических сетей била учтена и ' возмокость параллельной работы ¿евзршх. В-тС и-якных КЭС. Однако, из-за нестабильности ветровых напоров такая схема не может надежно работать без вставки постояного тока. Это hoco;,жено приведет к существенному удорожанию схемы. Поэтому отпало необходимость в детальном рассмотрении такого рода вариантов.

Номинальное напряжение системообразующей сет:. VW01 взгто рьяным 330 кВ в связи с тем, что мексистемная связь (анеггосистема Яга-энергослстема Севзра африканского континента), которая должна проходить ".срез F4 расчитана на этом напрпг.екии.

Для дальнейшего рассмотрения осталось три варианта. Для них были рассчитаны характерные рзжимы работа и основные показатели, о учетом расплывчатости исходной информации и услоеиХ будущего рунк-ционнирования систем.

Затем была составлена таблица репснкй (табл. 3 ), в результате обработки которой определилась наиболее вероятная из экономически доступных, экологически приемлемых и социально выгодных схем.

Выбранная таким образом схема, при уточнении :'.::фг.,-ма',;пт, мсгет быть доработана и предложена для осуществления. Ло иридвормелышм

расчетам этс позволит снизить себестоимость производства электроэнергии в 10 раз по сравнению с тем, что имеется в настоящее время, причем обеспечивать электроэнергией будут не только отдельных потребителей стцзльннх городов, а всю страну. Это позволит решить на государственном уровне стоящие перед страной проблемы.

Таблица 3 Исходный вид таблицы решений'

VI ' 72 УЗ

[К ; К+ 1, с: 10 тыс: долл 15.3 ; 6.9] [5.9 ; 7.73 [Ю.з; 13.43

2 [С- ; 3+], 105тыс.долл год [1.4 ; 1.93 [1.6 ; 2.33 •[3.2 ; 4.43

3 [И~ ; И+ 3, А 1С тыс.долл год [4.2 ; 5.33 ГО.9 ; 1.23 [3.2 ; 4.43

4 з-в+;-в~[, 1Обтыс.долл год 3-4.12; 0.0Ш 1-4.11; 0.01П 3-3.71; 0.0121

5 Сз" ; з+1, иэнт 1й1тч [0.64 ; 0.813 [0.66 ; 0.073 [0.55 ; 0.753

6 Ув, тыс.долл год 6157 4 0

7 Отчувдазм. площ. под ГШ, гь 109 76 201

. 8 Возможная вы.1гр. площади вдоль ЕЛ, га -450 -503 -16.3

9 КПД по акт. моц., % '-93 -93 -98

10 1 КПЗ пс I ' полезн. эл. он., % | . -96. -99

а)

VI 72 73

14 + 1 +1 -Г

+1

Р2 +1 +1 +1

-1

+1 +1 +1

+1

Р4 +1 +1 + 1

+1

Р5 +1 +1 + 1

-)1

Рб -1 +1 +1

-1

Р7 -1 + 1 -1

+1

?В -1 +1 -1

+1

19 41 +1 +1

-1

ПО -1 +1 +1

-1

— — —

0)

Таблица 4

VI /2 73

Р1 +1 +1

+1 + 1 -1

12 +1 +1 +1

-1 + 1

РЗ +1 + 1 41

41

Р4 +1 + 1 41

+1 41 41

Ь'5 +1 41 +1

+ 1 41 41

Р5 -1 41 41

-1 -1 41

Р7 -1 + 1 -1

+1 + 1 -1

РЗ -1 + 1

■-1 + 1 -1

Р9 +1 41 41

-1 -1 + 1

РЮ _ 1 41 + 1

-1 -1 + 1

Еозго +4 + 12 +8

Основные результаты и вывода

1. Показано, что общеизвестные оценочно-оптпмизацисные метода решения задач электроэнергетики являются лишь частным случаем интервальной математики, так как расситанные на рсиени- задач при "идеализированнных" условиях, 1то ошибка задания негодной информации равна нулю.

2. Показано, что в условиях неопределенности информации методы интервальной математики могут успешно использоваться для задач прогнозированил изменения отделышх показателей ЭЭС.

3. На основании метода интервального моделирования найдена и апробирована математическая модель оценки электропотреСления на сроки 10-15 лет вперед, применимая как для стран с высоко развитой, ' так и с "развивающейся" энергосистемой.

4. Предложен новый показатель в задачах прогнозирования развития рьэргосистемы в ваде "лимитных затрат", отражающий (для развива-щихся стран) экономически доступности выбираемой стратегии.

5. Разработаная методика выбора стратегии развития энергосистемы позволяет, по сравнению с существующими методами, рассматривать любое число вариантов, при любом числе показателей, выраженных в естественных единицах измерения, что дает возможность учитывать влияние ряда факторов, экономический показатель которых трудно, а то и невозможно определить.

6. Показано (на примере Республики Чад), что предлагаемая методика поззеляет получить экономически доступные, экологически приемли-мые и социально выгодные решения в характерных для большинства из "развиваиципсся" стран условиях бедности информационной базы и ограниченности финансовых ресурсов.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующей публикации:

НАКУЛА А., ЧЕХОВ В.И. Интервальные методы в задачах электроэнергетики // Интервальные к стохастические метода в науке и технике: сбор. тр. Международ, кокф. 22-26 сентября 1992 [Интервал-923 в £ т. 1.2. (на английском языке).-Москва, 1992.-е 85 . ■

Тип. графи« .МЭН, Красноказарменная, 13.