автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:... проектных договорных регулировочных возможностей ... потребления по критерию числа часов использования заявленного максимума электрической нагрузки (на примере черной металлургии)

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ИВАНОВ Владимир Владиславович

ои проекпшх договорных регулироючшл оозюнюстез

ттреблимя по критерию чнслл чаоов использования

заиалкнного максимума электрической 1{агрузян с па примере чер1юя жта1лургки )

Специальность 05.09. 03 - Электротехнические комплекс« и системы, ьклхная их управление и регулирование

авторе ат

диссертации на соиск ^ >ной степени кандидата те> г наук

кандидата те>

Мех; кия 1Р92

Работа выполнена на кафедре электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института

Научный руководитель Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

доктор технических наук, профессор Е И. КУДРИН

доктор технических наук, профессор Ю. Н. АСТАХОВ кандидат технических наук, Б. Л. ЖОХОВ

Научно-исследовательский институт экономики энергетики, г. Москва

Защита состоится 18 декабря 1992 г. в 14 час. в аудитории М-214 на заседании Специализированного Совета К 053.16.06 в Московском энергетическом институте.

Отзывы (в двух экземплярах, эав^енные печатью) просим направлять по адресу: Т'Т""", г^ЫГ-тва, Е-250, Красноказарменная ул.. д. 14. УченыйСовет^рИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан /<£ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета К 053.16.06

к. т.н. доцент Т. Е АНЧАРОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Масотабы производства электрической энергии стране велики, но напряженность топливно-энергетического баланса ейчас и на перспективу сохранится как из-эа трудностей добычи ервичных энергоносителей, так и из-эа энергоемкости национального охода. крторая в России в 1,5-2 раза выше, чем в развитых стра-ах. Выработка и потребление электроэнергии во многой определяются ромышленным производством, составившем 57,22 в 1991г., и отражаю-ем его рост и спада По России в 1991 году потребление электроэ-ергии составило 873,1 Тйг.ч (прогноз на 1992 год - падение на 7Х) ри статистической выработке 1066,8 ТВг. ч.

Злектропотребление промышленности во многом определяется чер-эй металлургией, являющейся крупнейшей отраслью страны. На ее до-о приходится 16,13: электропотребления промышленности (148,8 ТВг. ч 1990 г.). Несовмещенный максимум отрасли, как приведенная сумма нектропотребления отдельных промышленных предприятий составил 2,9 Г Вт. В этом случае об отрасли южно говорить, как о генераль-зй совокупности предприятий черной металлургии.

Прохождение максимума электрической.мощности в энергосистеме шисит от формы графика нагрузки, который слагается из графиков сгрузки отдельных предприятий. Возникает задача правильного опре-(ления расчетной нагрузки промышленного предприятия для различных !жимов, при различных интервалах отсчета: для проектирования и давления - часы, сутки, неделя, месяц, квартал, год, и для прог-13а на б, 10 и более лет.

Определяющей с технической и экономической точки зрения явля-ся величина расчетного максимума в часы утреннего и вечернего охождения максимума нагрузки, величина договорного максимума для йствующнх предприятий, величина максимальной нагрузки для вновь оектируемых и реконструируемых предприятий.

Основным способом выравнивания графиков нагрузки энергосистем ляется регулирование мощности потребителей электроэнергии, в рвую очередь - промышленных предприятий. Пока ограничение мощ-сти потребителей производится без учета их регулировочных воз-ишостей и степени неравномерности режима электропотребления. гргосистемы не имеют универсальных методов для оценки и контроля /бины регулирования. РачргЛотки носят отраслевой характер. Отражение на одинаковый процент большинства потребителей сталит их в

неравные условия и не стимулирует мероприятия по выравниванию графиков нагрузки. Возникает альтернативная задача: энергосистема стремится регулировать 40-60% модности потребителей, а промышленные предприятия согласны на 10-20X. Различие целей , делает актуальной проблему оценки эффективности электрического хозяйства с точки зрения возможности снижения максимальной мощности в часы прохождения максимума в энергосистеме и экономического поощрения (штрафа) предприятий. Такая постановка может заинтересовать обе стороны.

Диссертационная работа посвяиэна разработке критериев и методов оценки регулировочных возможностей и правильности заявленного максимума нагрузки потребителей, прогнозированию параметров электропотребления (годового электропотреСления и максимальной мощности) для проведения эффективной энергосберегающей политики. Работа выполнена на кафедре "Электроснабжение промышленных предприятий" Московского энергетического института в соответствии с Координационным планом научных исследований, проводимых по проблеме 0.01.11 "Разработка и внедрение новых методов и технических решений в области межотраслевых проблем промышленной энергетики, направленных на энергосбережение" ( Постановление ГКНГ СССР от 30 октября 1985 г., задание 03.02. Л).

Делью работы является определение критерия оценки эффективности осуществленных и принимаемых репений по параметрам электропотребления электрического хозяйства, позволяющего сравнивать решения по предприятиям (производствам, цехам) по величине нагрузки и пределам регулирования матеимума для проектируемых и действующих объектов.

В соответствии с целью решены следующие задачи:

1. Проведен статистический анализ генеральной совокупности и отдельных классификационных групп предприятий черной металлургии.

2. Проверено распределение годового электропотребления, максимальной мощности и числа часов использования заявленного максимума нагрузки на соответствие нормальному закону распределения и Н-распределению (ранговый вид).

3. Выполнен анализ временных рядов числа часов использования максимальной заявленной мощности предприятий черной металлургии.

4. Разработана методика оценки регулировочных возможностей и достоверности расчетного максимума на основе критерия числа часов

использования заявленного максимума нагрузки.

Б. Разработана методика прогнозирования параметров элекгропот-ребления и методика ограничений, позволяющая учесть неравномерность электропотребления и регулировочные возможности предприятий.

6. Создан комплекс программ с дружественным интерфейсом (система оконных меню) по определению регулировочных возможностей, правильности заявленного максимума и прогнозного определения параметров электропотребления.

Методы исследования определялись каждой из поставленных задач. Использовались положения системного анализа, теории множеств, математической статистики и теории вероятностей, кластер-анализа и анализа временных рядов. Теоретические исследования сопровождались разработкой математических моделей, алгоритмов и программ, реализованных на IBM - совместимой технике.

Выводы и предложения основываются на анализе генеральной совокупности объектов отрасли (200 предприятий) за 10 лет.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Доказано, что распределение параметров электропотребления (максимальной мощности и годового электропотребления) генеральной совокупности объектов отрасли не подчиняется нормальному закону. Параметры электропотребления подчиняются ранговому распределению, относящемуся к семейству устойчивых безгранично делимых распределений предельных теорем теории вероятностей, которые не имеют математического ожидания, а их дисперсия в пределе бесконечна.

2. Выявлено, что экстремальные регулировочные возможности современных промышленных предприятий определяются «пгслом часов использования заявленного максимума нагрузки, которое может быть больше, чем число часов в году.

3. Показано отсутствие устойчивости во временных рядах числа часов использования заявленного максимума нагрузки.

4. Доказана возможность оценки регулировочных способностей и правильности заявленного максимума нагрузки по критерию числа часов использования заявленного максимума.

5. Определены регулировочные возможности предприятий отрасли и доказана их устойчивость во времени.

6. IIa основе анализа регулировочных возможностей разработан метод прогнозирования параметров г>лектро[ютребления, который учитывает радличные стратегии развития промышленных предприятий.

- б -

7. Разработана методика ограничений, которая учитывает неравномерность электропотребления и регулировочные возможности потребителей.

Практическая ценность работы заключается в создании методг оценки регулировочных возможностей и правильности заявленного максимума нагрузки, прогнозировании параметров электропотребления. Это позволяет обоснованно заявлять величину максимальной нагрузга и проводить регулировочные мероприятия по снижению максимально* мощности в часы прохождения максимума в энергосистеме. Разработанный метод прогнозирования параметров электропотребления позволяет с учетом выбранной стратегии развития более точно определять перспективные объемы электропотребления и максимальную нагрузку промышленных предприятий. Мгтодика ограничения мощности, учитывающая неравномерность электропотребления и регулировочные возможности, стимулирует потребителей на проведение регулировочных мероприятий.

Разработанные методы оценки и прогнозирования параметров электропотребления могут быть использованы и для предприятий других отраслей промышленности.

Реализация полученных результатов. Методика оценки правильности заявленного максимума и регулировочных возможностей потребителей внедрена на предприятиях черной металлургии и машиностроительного комплекса Методика ограничения мощности потребителей с учетом их регулировочных возможностей и неравномерности электропотребления внедрена в ПЭО "Владикавкаээнерго" и принята Главгосэнер-гонадзором России для методики договорных отношений "Энергосистема - Потребитель" . Комплекс компьютерных программ представлен в павильоне "Электрификация" ЩЩ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-технических конференциях, семинарах: У1 научно-технической конференции "Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотребления промышленных предприятий" (Челябинск, 1991 г.), XII сессии Всесоюзного научного семинара "Кибернетика электрических систем. Электроснабжение промышленных предприятий" (Гомель, 1991 г.), научно-техническом семинаре в ВДНТП "Энергосбережение и автоматизация проектирования электрохозяйства промышленных предприятий" (Москва, 1991 и 1992 гг.), научно-практической конференции "Региональные проблемы повышения качества и экономии электроэнергии" (Астрахань,

1991 г.), научно-технических семинарах кафедры "Электроснабжение промышленных предприятий" Московского энергетического института (1989 - 1992 гг.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в пяти печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация содержит -<52 страниц основного текста, 24 рисунков, таблиц, список использо-

ванной литературы из наименований, приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАПОТЫ .

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, дана общая характеристика работы.

В первой главе проведен анализ современного состояния и перспектив развития электрического хозяйства современных металлургических предприятий. Рассмотрены существующее положение и оценка фактических и заявленных параметров электропотребления. Дана характеристика предпроектных документов и договорных решений. Проанализирован показатель - число часов использования максимальной нагрузки, в задачах электроснабжения.

Курс на создание и развитие преимущественно крупных металлургических производств привел к появлению гигантов, потребляющих мощность порядка 300-500 МВт, а для некоторых ООО МВт и выше. Соответственно увеличились единичные мощности отдельных агрегатов и электроприемников. Так, мощность современной дуговой электропечи достигает 100-125 МВД, электродвигателей прокатных станов 20 мвт, кислородных блоков - 30 М&г. Удельная плотность нагрузки в электросталеплавильных цехах достигает 3-4 кВА/м? Качественное усложнение и количественное увеличение элементов, образующих электрическое хозяйство промышленных предприятий, привело к проявлению тех-коценологических свойств системы и потребовало системного описания цля целей эксплуатации, проектирования и прогнозирования перспектив развития. Отрасль, состоящая из отдельных предприятий-техноце-■юяов, также является системой ценологического типа и к ней приме-<имы подходы, используемые при исследовании отдельных техноцено-юв.

Эффективность электрического хозяйства закладывается на предп-

роеюпшх стадиях, под которыми понимаются "Схема развития и размещения отраслей и регионов народного хозяйства", тендерные предложения и технико-экономические обоснования строительства отдельных объектов. Эти предпроектные документы имеют различные цели, но сходные средства их достижения, основанные на экспертной оценке принимаемых решений, профессионально-логическом анализе.

При решении вопросов электроснабжения определяющим показателем является максимум электрической нагрузки. В последнее время этот термин получил неоднозначное толкование. Можно выделить три группы "максимумов": 1) максимальная нагрузка в известном физическом смысле, используемая для выбора элементов системы электроснабжения по нагреву; 2) максимальная нагрузка, которая принимается на проектных и предпроектных стадиях для предприятия и которая не может отнесена к отдельной единице оборудования или линии; 3) фактические и заявленные максимумы нагрузки для действующих промышленных предприятий. Определяющей для построения системы электроснабжения является максимальная мощность на уровне раздела предприятие-энергосистема и именно этот показатель рассматривается в работе.

Число часов использования максимальной мощности начало испол-зоваться в энергетике с появлением электростанций, увеличением их числа и мощности, связанным с принятием плана ГОЭРЛО и курсом на электрификацию страны. Длительное время число часов использования максимальной мощности, применительно к году, используется в качестве обобщающего показателя развития энергосистем и находится на уровне в 5100-5200 ч. В задачах электроснабжения применение этого показателя ограничивается расчетом потерь электроэнергии в условиях неопределенности и неполноты информации, а также определением расчетной нагрузки на уровне раздела предприятие-энергосистема.

Во второй главе исследуются числовые характеристики параметров электропотребления, числа часов использования максимума нагрузки по отрасли и по выделенным классификационным группам (подотраслям). Собственно металлургические предприятия разбиты по величине максимальной мощности на крупные (Рм > 100 МВт), средние (Рм > 20 МВт), мелкие (Рм < 20 МВт). В результате анализа выявлен значительный разброс значений параметров по группам. Вариация значений годового электропотребления Аг для крупных металлургических предприятий составляет 65%, средних - 43%, мелких - 62%, коксохимических - 93%, огнеупорных - 81%, ферросплавных - 75%, трубных - 95%,

метизных - 48%, горных - 1Б9Х. Вариация числа часов испольоованип максимальной нагрузки Тм колеблется от 9Х для метизных предприятий до 29%, для огнеупорных и горных предприятий. Анализ динамики изменения числовых характеристик показателей Аг, Рм, Тм за 10 лет показал устойчивость их во времени.

Проверка на нормальный закон распределения показала отсутствие гауссового закона для распределения параметров Аг и Рм по отрасли и для отдельных классификационных групп. Показано, что распределение параметров элестропотребления может Сеть описано ранговым распределением, относящимся к семейству устойчивых негауссовых законов безгранично делимых распределений предельных теорем теории вероятностей, и представимо законом Ципфа

где 0< В <l,0< ß < 2 - константы рангового распределения; Г - ранг реализации рассматриваемой функции. Проанализирована динамика параметров Ь и ß за 10 лет и выявлена устойчивость их изменения. С помощью регрессионного анализа получены зависимости B-f(t) и j5>-f(t), имеющие вид (для годового электропотребления)

Ь = t / (т. пт • ю-5 н 6 и п■ w1i)

f = i/* 0,571325 •{.) .

Опираясь на устойчивость параметров рангового распределения, рассмотрена возможность прогнозирования электропотребления отрасли.

В третьей глазе исследовалась возможность применения числа часов использования заявленного максимума нагрузки для оценки регулировочных возможностей и достоверности величины заявляемой максимальной мощности промышленных предприятий.

Анализ значений Тм по предприятиям отрасли показал наличие предприятий, имеющих число часов использования заявленного максимума нагрузки больше, чем число часов в году (количество таких предприятий составляет от 5 до по отрасли в целом и устойчиво сохраняется на протяжении 10 лет). Показан физический смысл этого:

* при работе предприятия в "свободном" режиме, то есть бее ограничений со стороны- энергосистемы, величина заявленного максимума нагрузки равна Рм; при ограничениях, энергосистррема вынуждает снижать величину Рм, что приводит к увеличению Тм (при Ar-const); если величина Рм оказывается меньше, чем средняя мощность предприятия Рср, то есть Рм < Рср, то число часов использования заявленного максимума нагрузки становится больше, чем число часов в году.

Снижение максимальной мощности в часы прохождения максимума в энергосистеме связано для предприятия с проведением регулировочных мероприятий. Таким образом, число часов использования заявленного максимума нагрузки, превышающее 8760 характеризует экстремальные регулировочные возможности предприятия. В этом случае, предприятие несет материальные издержки, связанные с возможной остановкой производства и недоотпуском продукции.

Доля предприятий, работавших в условиях экстремального регулирования, по группам (максимальные значения за 10 лет): крупные -8,72, средние - 9,52, мелкие - 16.7Z, коксохимические - 18,7%, ог- • неупорные - 45,52, ферросплавные - 22,22, метизные - 14,32, трубные - 6,22, горные - 13,22.

Поскольку единичное значение не может характеризовать тенденцию были проанализированы временные ряды числа часов использования максимальной заявляемой мощности. Проверка временных рядов (табл.1) показателя Тм на наличие тренда методом Фостера-Стьюарта, показала его отсутствие для абсолютного большинства предприятий отрасли (свыше 842). Следовательно, процесс изменения показателя Тм во времени является стационарным и может характеризоваться средним значением. Колебания относительно среднего характеризуют • регулировочные возможности конкретного предприятия и определяют ресурс его развития в настоящее время и на перспективу.

Регулировочные возможности предприятия определяются следующим образом. Находится доверительный интервал для среднего значения Тм:

где D(Tm) -дисперсия значений Тм; t р - коэффициент, определяющий число среднеквадратичных отклонений, которые нужно отложить в обе стороны от среднего, чтобы вероятность попадания в полученный

Таблица I

Временные ряды числа часов использования максимальной нагрузки

Наименование металлургического комбината (завода) — — ■ .............. , Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а Исетский 7711 7753 7888 7742 7503 7290 7914 7937 7362 3132

Орско-Халиловский 7581 7251 7199 7073 6837 6498 6159 6174 6191 6341

Днепроспецсталь 6329 6546 6731 6651 7134 6714 6209 6054 6255 6152

Макеевский 8058 8055 7485 7897 8062 8228 8369 8815 8649 8861

Красный Октябрь 5836 6043 6717 6753 6958 7010 7006 7141 7169 7252

Магнитогорский 5852 6804 6895 6552 6346 6342 6566 6461 6482 7069

Новолипецкий 6548 6687 6706 6801 6315 5886 6613 6674 7001 7246

Челябинский 6260 •6196 6373 6248 6362 6198 6157 6227 7375 8077

Карагандинский 6009 5992 7357 7132 7046 6979 7775 7985 6893 6954

Нижнетагильский: 6943 7240 7478 7537 7260 7453 7571 7785 8093 7635

Челябинский эл. мет 8498 8551 8048 8233 7637 7952 8145 8203 8477 8189

Западно-Сибирский 7850 7749 7315 7575 7826 8020 7824 7952 7947 7916

Запорожсталь 8515 7844 6957 6897 6868 6923 7467 7750 7674 7702

Златоустовский 6564 6632 6623 6717 7140 7180 7259 7233 7223 7132

Кузнецкий 7440 7704 7341 7184 9667 8978 9464 9212 7496 -

Череповецкий 7188 7044 6646 6767 6783 7625 8091 7610 7837 -

участок была равна |>, ; Тм - среднее значение числа часов использования заявленного максимума нагрузки. Определяются верхняя

Рь - Ли , (3)

~ -г-Н '

1ц

и нижняя границы ь

где Г« , Тм - верхняя и нижняя границы доверительного интервала (2).

Срединное значение интервала регулирования

Рм--^ • (5)

1м

Регулировочные возможности предприятия (ширина интервала регулирования) определяются:

. (6)

Используя предложенный подход были определены регулировочные возможности для предприятий отрасли и выявленно, что изменение во времени является устойчивым. №1 рис.1 показаны границы регулирования и годовое электропотребление одного из предприятий отрасли в динамике, а также изменение "фактической" величины заявленного максимума (то есть, те значения, которые фактически были записаны в договоре с энергосистемой). Сравнивая формы кривых изменения регулировочных возможностей и годового электропотребления предприятия отмечается их идентичность (в отличии от "фактического" заявленного максимума).

Функционирование предприятия как техноценоза характеризуется отсутствием жестко заданного значения макисмальной нагрузки на уровне раздела предприятие-энергосистема. Его величина может изменяться в достаточно широких пределах в течении года. Оптимальным для предприятия является значение Рм . Снижение максимальной мощности в часы прохождения максимума в энергосистеме до величины (работа на нижней границе регулирования), то есть увеличение Ти до Тн приводит к ¡»уравниванию графика нагрузки предп-

к rnv,

2%Ъ

2000 L?SC

500 ■•

4S0

4M

■M

i

т & 9 10 roû.

Piïc.I. Гоантш пегулиоовятня я головое плектоопотоеблзлле поел га пяти я ч д:!»агаке

Аг, ГЬл-ч

JS5C

3000

S50O

1 2 i 4 S 6 Г 8 S 10 N 12 ГОД

Рис.*:. ¡пог"оз;1:к;оан:'э гояовм*» электэоиотоеаденая

риятия и характеризует аффективное электроиспользование предприя-

Рь

_.......... _ .... . _____. _________ . м , возможная

в тех случаях, когда энергосистема не контролирует величину макис-мума. Это приводит к переплате по основной ставке двухстаьочного тяри|[а и не выгодна предприятию.

В четвертой главе на основе оценочных свойств числа часов использования заявленного максимума нагрузки разработаны метод Щ'ог-нози1Ювания параметров электропотребления и методика ограничения мощности, позволяющая учесть регулироьочные возможности и неравномерность электропотребления промышленных предприятий. Подложены рекомендации по изменению и дополнению системы тарифов на электроэнергию.

Выделяются пять страте:ий (вариантов) разнития предприятия на прогнозируемый период (условные названия):

- активная, предполагающая резкое, скачкообразное увеличение объема выпускаемой продукции, введение в строй новых производственных мощностей, технологических линий;

- устойчивая, подразумевающая плавное увеличение выпуска продукции, без' ренкИХ СКаЧКОВ;

- Пассивная, определяющая сохранение планируемого объема выпуска продукции на уровне предыдущего года;

- затухающая, подразумевающая падение объемов производства, вывод крупного энергоемкого оборудования (например, блюминга);

- экстремальная, предполагающая резкое падение объемов щюиз-водства в результате остановки цеха (и^хов), выпускающего основной вид продукции, изменения коныпктурн рынка или по' другим причинам (крупная авария, например).

Конкретная стратегия принимается п[к>фессионально-логическим анализом лиц принимающих решение на основе анализа рынка сбыта, конкурентоспособности выпускаемой продукции, ресурсов и технологических возможностей предприятия, степени износа основного оборудования и т. п.

Прогнозные значения нчрчметроь злектропот1>еблвнин расчитываются по фактическим значениям этих параметров за базовый год, иод которым понимается последний год, для которого известно фактическое значение годового электропотребления предприятия Аг, по формулам (2)-(5) определяется границы регулирования предприятии для базового года. Принимается период упреждения И . Для выбранного

периода упреждении и принятой стратегии развития определяются годовое элект{юпотребление и максимальная мощность: активная стратегия

П7 I > (7)

ь - г

ТнН

устойчивая стратегия

Р^-Р^-Ш1- ; (8)

(9)

I М ' '

Р„(фР^).( Мг ; (Ю)

пассивная стратегия

затухающая стратегия _

/1г(г] = Лг(5)-(^г)Х , (13)

; (14)

экстремальная стратегия

Тм

Прогноз на любой период упреждения можно получить опираясь на значения параметров электропотребления за базовый год. Для уточнения точности возможно по мере прохождения моментов времени £ -1,2,...,к, корректировать прогноз, принимая за базовый прошедший год (и меняя стратегию, если потребуется). Если нет достоверных данных, свидетельствующих в пользу развития какой-либо од-

(15)

(16)

ной стратегии, рекомендуется прогнозировать не по одной, а по двум стратегиям развития. Таким образом, прогнозные значения определяются в виде доверительного интервала. Если в качестве границ доверительного интервала берутся близкие стратегии, например пассивная и затухающая, то можно говорить о комбинированной пассивно-затухающей стратегии. Точность прогноза по комбинированной стратегии будет выше в том случае, если в развитии предприятия нельзя однозначно выделить какую-либо одну стратегию. Апостериорная оценка точности прогноза показала высокую точность разработанного метода прогнозирования. На рис. 2 показан график фактических и прогнозных вначений годового электропотребления одного из предприятий отрасли. Средняя ошибка при долгосрочном прогнозировании (на 10 лет) равна 3,94Х. Ошибка при среднесрочном прогнозировании (на 1-5 лет) составляет от 0.01Х до ЗХ.

Методика ограничений, позволяющая учитывать регулировочные возможности и неравномерность электропотребления потребителей заключается в следующем. Для всех N предприятий, входящих в энергосистему определяется число часов использования заявленного максимума Тм1 (по данным, имеющимся в энергосистеме).

Используя аппарат кластер-анализа, определяются группы предприятий, имеющие близкий режим электроиспользования. В качестве меры сходства используется евклидово расстояние <Щ . Признаком, по моторому определяется близость предприятий является Тм1.

Формируется исходная матрица сходства 101 , размерностью ЫкЛ, состоящая из <11} . Алгоритм иерархического кластер-анализа предполагает последовательное объединение объектов имеющих минимальное с11) .В работе используется метод "средней связи". Пересчет расстояний осуществляется по формуле:

где Ги , Г^ - количество объектов в кластерах 1 и у. с^, - расстояния между соответствующими объектами

(кластерами). В результате обт*>динения образуются М кластеров (М^), в которые объединены предприятия, имеющие близкие значения ТМ1 . Для каждого ]-ге кластера расчитывается среднее значение

(17)

кластера Ц = £ £ Тщ , где р - количество предприятий,

воптаих в кластер. На основании (2)-(б) определяются регулировочные возможности . всех N потребителей, а затем регулировочные возможности каждого }~го кластера

а^-1(РигРм1) . П8)

О

Кластеры ранжируются в порядке увеличения их средних значений I]. При наличии дефицита мощности Рд, корректировка значений договорной мощности осуществляется вначале для кластера с номером 1. Для каждого предприятия Рм1 уменьшается на Р«;- Р*^ (предполагается, что предприятие заявило Р,н ). Вычисляется значение й Р^ и если Рд-йР^О , то остальные потребители не

ограничиваются по мощности. Если , то аналогичным обра-

зом корректируются значения договорной мощности для предприятий, входящих в кластер 2, и т. д. , до тех пор, пока не выполнится условие

м

Рд'ЕлР^О . (19)

г

Для проведения оперативных ограничений потребителей в случае возникновения дефицита мощности в энергосистеме для каждого ¡-го кластера расчитывается суммарная ограничиваемая мощность

РыЛс-С^-РнО , (20)

а ¿-I

где с - коэффициент, учитывающий необходимый процент разгрузки энергосистемы (с 1.10.92 установлено с - 0,9 (202) ); "Л^Ти-^/Ц - коэффициент, учитывающий неравномерность электропотребления ¡-го предприятия для ;)-го кластера. Таким образом график ограничений делится на М очередей. Первыми подвергаются ограничениям предприятия, вошедшие в кластер 1, затем 2 и т.д. , до тех пор, пока не выполнится условие

Р^-ХЛд^О , (21)

г' *

где Рд - оперативный дефицит мощности в энергосистеме. Очередность ограничений в кластере определяется на основании «1 или Тм1. Пер-

вым начинает ограничиваться предприятие имеющее наименьшее вначе-ние *1 (ТмО.

Составление очереди на ограничение мощности потребителей в еа-ьисимости от значений Тм1 выгодно для предприятий, имеющих более ровный график нагрузки, так как они будут подвергаться ограничениям в последнюю очередь.

В качестве изменений и дополнений к действующим тарифам предлагается установить четщ** тарифные яоны с различной величиной основной ставки ва мощность участвующую в максимуме нагрузки энергосистемы. Работа предприятия в еоне [ Тч ; Тн ) оплачивается но обычному тарифу, то есть беэ скидок (надбавок). При работе предприятия с Ти\ < "Г* предприятие должно платить по повышенному тарифу. Работа в еоне Т,* < Тп;. <8700 связана для предприятия с проведением регулировочных мероприятий, и в этом случае оно должно иметь скидку с тарифа. При величине Т*; >8760 предприятие находится в режиме экстремального регулирования с возможной остановкой техпроцесса и поэтому должно расплачиваться за мощность в часы проховдения максимума в энергосистеме по льготному, пониженному тарифу.

В приложении приведены статистические материалы по параметрам электропотребления, числу часов использования максимальной мощности предприятий отрасли; результаты расчетов регулировочных возможностей предприятий и прогнозирования параметров электропотребления, акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Исследование параметров электропотребления (годового электропотребления и заявленного максимума нагрузки) на генеральной совокупности объектор отрасли показало отсутствие для них нормального закона распределении. Пчрнметроы злектропотребления описываются ранговым законом, относящемся к семейству устойчивых безгранично делимых распределений предельных теорем теории вероятностей.

Г. Число часов использования заявленного максимума нагрузки подчиняется нормальному закону распределения . Ачаимнч иоамол ность использования числа часов использования заявленного максимума нагрузки в качестве критерия оценки регулировочных возможностей и правильности заявленного максимума нагрузки.

3. Выявлено, что превышение числа часов использования максимальной заявляемой мощности над числом часов в году является объективной закономерностью и характеризует экстремальные регулировочные возможности предприятия.

4. Исследованы временные ряды числа часов использования заявленного максимума на наличие в них тренда и доказано отсутствие устойчивости во временных рядах.

5. На основе свойств числа часов использования заявленного максимума нагрузки разработан метод оценки регулировочных возможностей и правильности величины заявленного максимума нагрузки промышленных предприятий, позволяющий оценивать эффективность электроиспользования на предприятиях.

6. Предложен метод прогнозирования параметров электропотребления, позволяющий учесть различные стратегии развития промышленных предприятий в условиях рынка. Разработаная методика ограничения мощности, учитывающая неравномерность электропотребления и регулировочные возможности потребителей, позволяет в первую очередь ограничивать предприятия имеющие наиболее неравномерный режим электропотребления.

7. Разработаны предложения по изменению системы тарифов для стимулирования мероприятий по регулированию электропотребления, предусматривающие четыре тарифные зоны отличающиеся величиной числа часов использования заявленного максимума

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Иванов В. В. Об оценке заявленного макисмума и регулировочных возможностей промышленных потребителей // XII сессия Всесоюзного научного семинара "Кибернетика электрических систем. Электроснабжение промышленных предприятий". Тез. докл., Гомель, 1991, с. 72-73.

2. Иванов Е К Типологическая группировка предприятий для регулирования и заказа параметров электроПотребления // Энергоснабжение и автоматизация проектирования электрохозяйства промышленных предприятий. Мат. семинара, М.: ЦРДЗ, 1991, с. 110-114.

3. Иванов а В. , Титова Г. Р. Оценка электроиспользования числом часов максимума // Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотребления промышленных предприятий. - Тез. докл. , Челябинск, 1991, с. 17-19.

4. Иванов ЕЕ Об оценке регулировочных возможностей промышленных потребителей // Региональные проблемы повышения качества и экономи электроэнергии. - Тез. докл. , Астрахань, 1991, с. 37-38.

Б. Кудрин Б. И., Иванов Е В. Заводское и средненодотраслевое число часов максимума электрической нагрузки. Деп. в Информэнерго N 3348 -эн92 от 23.06.92, М.: 1992, 10 С.

■I, и IV чг.

г„