автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Разработка методов прогнозирования и имитационных моделей для задач развития региональных энергосистем

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ - УПИ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЗАДАЧ РАЗВИТИЯ РЕГИШАЛЬВДХ ЭНЕРГОСИСТЕМ (НА ПРКИЕРЕ ОЭЭС УРАЛА)

Специальность 05.14.02 - Электрические станции (электрическая часть), сета, электроэнергетические системы и управление ими

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Р Г Б ОД

з "ОН! ¡50

На правах рукописи

КОХОВ Константен Борясшач

Екате ринбу рг 19Н4

Рабата выполнена в Институте теплофизики Уральского отделения РАН и Уральском государственном технической университете - УПИ (г. Екатеринбург).

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Бартолшей П.И.

Научный консультант — кандидат технических наук, с.н.с.

Мардер Л.И.

Официальные оппоненты:- док-тор технических наук, профессор

Богатырев Л.Л.;

Ыурашко H.A.

Ведущая организация — ОДУ Энергосистемами Урала

(г. Екатеринбург).

Запита состоится 19 октября 1994 г. в 10 часов в аудитории Э-406 на заседании специализированного совета К 063.14.04 в Уральской государственном технической университете - УПИ.

Отзыв в одном акзеишира, заверений гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, УГТУ-УПИ, ученому секретарш университета.

С диссертацией макзю ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " /5' " ¡¿¿KlJiZlx^ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат

технических

наук

ОЕЯЛЯ ХАРЖГЕРШПЖА РЛОТН

Актуальность темы." новых условиях социально-экономического извитая в связи с формированием рыночных отношений и повышением экономической самостоятельности территорий • возникает шобходимость развитая и совершенствования методов' т шструнентария системных исследований в электроэнергетике. )таеченныз обстоятельства в значительней мере касаются пройдам травления развитием электроэнергетических систем СЭЗС) в гсловиях неопределенности, важнейшим из которых являются:

- прогнозирование уровней и режимов электропотребления;

- обоснование развития и разнеаения электроэнергетических )йъектов (330).

0 условиях осуществления энергосберегающей политики большое ¡начеюге приобретает увязка рассматриваемых направлений :сследований, поскольку прогнозная потребность в электроэнергии 1удет формироваться на основе платежеспособного спроса, то есть в ¡ависимости от показателей развития ЭЭС.

Ранее применявшиеся метода прогнозирования

(лектропотребления, основанные на экстраполяции временных рядов и ормировании знергоиспальзования, становятся налоэффективныки, собенно в переход ¡кй период к рыночной эканошке, арактеризуюшйся экономической нестабильностью.

Бо многом обесцениваются такжэ сукзствуквде методы боснования рациональной структуры и состава Э30, ориентированные а системы централизованного управления ЭЭС.

Репение рассматриваемых задач наиболее сложна для регионов,' арактеризукщихся повышенной неопределенностью будущих условий азвития ЗЗС. К таким регионам относится зона ОЭЗС Урала, что буслоолено особенностями ее географического располдакния на тыке Европейской и Азиатской секций ЕЭЭС, а такзеа обшрнсстью ерритории и ^ существующей разнородностью знергоэконсмических еловий, связанных с вхождением в ее- состав знергодефицитных айонов коренного Урала и основной топливно-энергетической базы трапы - Западно-Сибирского нефтегазового комплекса в Ткаенской бласти. " ■

Учитывая изложенное, разработку и соперягснствоаан-ла истодов зиения поставленных задач целесообразно базировать на

имитационном подходе, позволяющем моделировать цногообрлзи будда« условий развития ЭЭС.

Цель настоящей работы состоит в разработке и соверасист вовании методов, моделей и программно-вычислительных с ре дет (ПВС), предназначенных для повышения эффективности улрлвденн развитием региональных ЭЭС в новых социально-экономически условиях с учетом факторов неопределенности•(на примере Урала).

Проведенные исследования были направлены на ремонт следукздх основных задач:

1) разработку и совершенствование методов прогнозировали уровней и реаммов алектропотребления региональных энергосистем;

2) разработку имитационной системы развита: злектрознергетики применительно к региональным энергосистемам;

3) создание программно-вычислительных средств для пивытеши эффективности прогнозирования и оптимизационных расчетов;

4) проведение исследиваннй перспективного развития 0ЭЭ1 Урала на базе разработанных имитационных моделей.

Научная новизна райоты состоит в тш, что в ней вперььа получены и выносятся на зашту следушщш наиболее важньа результаты:

1) экономико-статистические и зконометрические модели про гнозирования уровней и режимов апактршотрейления, адаптированны! к' оптимизационной модели, позволяющие фаршировать внесшие уела гаи развития ЭЭС с учетом социально-экономических Лактороа;

2) имитационная модель для исследования развита региональной ЭЭС в условиях неопределенности I кногокритерпадьности, включаадая оптимизационную модель и иодел: аппроксимации- показателей злектрознергетики, построэнныс н; примере зоны ОЭЗС Урала;

3) методы и модели формирования и исследования облаете! решений по развитию злектрознергетики Урала на прогнозный перо; с учетом неопределенности внешних условий;

4) программно-вычислительные средства для автсматизаши имитационных расчетов при исследовании структуры и состав; электроэнергетических объектов в ЭЭС.

Практическая ценность работы состоит в разработке методо1 и моделей, обеспечивающих:

1) ловыиение степени обоснованности принимаемых ранений по :ооружению и техническому перевооружению электроэнергетических збьектов при неопределенности и многокритериальное™ задач;

2) автоматизацию' научных. разработок в области фогнозировшшя развития электроэнергетики, а также работ по фоектировашш знергосистеы на базе имитационных моделей.

Реализации результатов. Методические разработки диссертации ;спал:>зипаны в совместных работах ИТ© УрО РАН, УГТУ-УПИ и мститута "Энергосетьлроект". Наиболее ва-йша результаты по эбоснованиш стратегий развития D33C Урала использованы в целевой сомплексной програмке "Урал", а также в исследованиях, фоведенных по теме 1.9.3.9 "Комплексные региональные проблемы лшргетики" задания 1.9.3 '"Межотраслевые проблемы и систекные :сследовашгя в . энергетике", разработанной Отделением [ызига-телшческих проблем энергетики РАН.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались:

- на областной научно-практической конференции "Резервы ^пользования производственных ресурсов в условиях интенсификации [ромьтленного производства" (Пермь, 1985);

- па Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и iepcnek-тивы развития электротехнологии" (Вторые Бенардосовские ггения) (Иваново, 1935);

-на IX Всесоюзной научной- конференции "Моделирование шектрознергетических систем" (Rira, 1987);

- на YIII научно-технической конференции УПИ "Оптикизация ¡роизводства, распределения и потребления тепловой и игектричсской энергии и других энергоносителей, разработка и совершенствование оборудования для этих целей" (Свердловск, 988) ;

- на первых теоретических "Ыелентьевских чтениях" Звенигород, 1988);

- на Всесоюзной научно-практической конференции "Ускорение оциалыга-эконокического развития Урала" (Свердловск, 1939); . .

- на IX научно-практической конференции Уральского политех-ического института (Свердловск, 1990);

- на региональной конференции "Критерии экономической, эффективности в энергетике" (Киев, 1990);

- на Всесоюзной научно-практической конференции "Экономия электроэнергии" (Днепропетровск, 1990); ——

- на X научной конференции "Моделирование электроэнергетических систем" (Каунас, 19У1);

- на Международной научно-технической конференции "Оптимизация развития и эксплуатации энергосистем" (Румыния, Яссы, 1991).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ и 20 отчетов о НИР.

Состав и объем работы. Диссертант состоит из введения, четырех глав и заключения обоим ооъеиш 154 страницы, списка литературы из 133 наименований и пяти приложений. Работа иллюстрирована 7 рисункаки и 6 таблицами. Общий объеы 236 страниц.

СШЕРЕШЕ РАБОТЕ!

г

Во введении обоснована актуальность темы диссертант*., сформированы цеди- и задачи исследований, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе "Постановка задачи обоснования развития электроэнергетических спсте:: в новых сациально-аканомич&ских условиях" рассмотрены проблемы разработки и совершенствования научно-иетадаческой базы для задач развития региональных ЗЭС. При атом учитываются основные особенности современного этапа социально-экономического развития, связанные с повьищнием роли региональных факторов и новыми (рыночными) условиями хозяйствования. Выделены два основных аспекта- системных исследований:

!) прогнозирование впеших условий (ЕУ) развития региональных ЗЭС;

2) разработка принципов, методов и нцделей формирования и исследования областей решений энергетических задач в условиях неопределенности.

Методы прогнозирования показателей ВУ рассмотрены применительно к обоснованию уровней к режимов злектропотрзСьтснкя, которые являются отправными показателями при • исследовании развития ЗЭС. По остальные показателя« (топливообеспечение, региональные факторы и механизмы государственного регулирования)

изучались вопроси формирования ВЭ для задач развития региональных ЭЭС с ученом неопределенности прогнозной информации.

С учетом специфики использоват-я математического аппарата, программной реализации и информационного обеспечения выделены шесть групп методов прогнозирования уровней и режимов алектропотрейления: 1) методы экстраполяции тренда; 2) экономико-статистические методы; 3) зконоыетричесхие методы; 4) методы обработки заявок потребителей; 5) нормативные методы; 6) технологические методы.

Анализ переходного этапа к рыночной экономике, сопровождающегося ланкой тенденций в развитии производства, показал, что резко сужаются возможности применения статистических методов, основанных на экстраполяции временных рядов. Весьма ненадежным в условиях экономической нестабильности и структурной перестройки народного хозяйства оказывается также использование нормативных методов. Вместе с тем возрастает эффективность применения методов, основанных на экономико-математическом моделировании структуры электрспотребления по ЭЭС, а также эконометрических методов. Для прогнозирования электрических нагрузок перспективны методы, базирующиеся на использовании теории массового обслуживания. Одновременно повышается роль энергосбережения. важным инструментом которого становится тарифная политика, в частности, построение шкалы тарифов на электроэнергию, дифференцированных по режимам злектропотребления. Последнее, в свою очередь, связано с прогнозированием показателей производства электроэнергии по зонам графиков электрических нагрузок. Вопросы прогнозирования уровней а реэашов рассматриваются в главе 2.

Показаны недостатки традиционных подходов к оптимизации при обосновании долговременных стратегий развития ЭЭС, которые усугубляются в новых условиях, вследствие экономической нестабильности,; а также ввиду необходимости согласования решений для всех субъектов системы управления. Для этих задач показана целесообразность применения имитационного подхода, который предусматривает создание имитационной системы (КС) на йазе оптимизационных и аппроксинаиишных моделей. Научно-методические вопросы формирования ИС прогнозирования развития электроэнергетики рассматриваются в главе 3, а результаты

выполненных на ее основе региональных исследований приведены главе 4.

Во второй главе "Прогнозирование уровней и режима электрспатребления ротона и территорий" рассмотрены следувди виды моделей:

1) факторно-регресскошше «одели прогнозирования электро потребления;

2) зконоиетрическме модели прогнозирования злектропотреб ления для районов нового освоения;

3) модели прогнозирования электрических нагрузок знергоузли (ЗУ) на основе заявок потребителей;

4) прогнозирование реаммов электропотребления применительн! к миделям оптимизации развития ЭЗС.

Уральского экономического района (УЗЬ). являющегося одним и: крупных и промышленно развитых регионов РФ.

Процесс моделирования состоит, из нескольких этапов. ¡1 первом этапе выполнен первичный отбор и корреляционный анали: исходных параметров (независимых переме;шых), между которым! обнаружены сильные корреляционные связи. Это обстоятельств( затрудняет применение традиционных методов регрессионного анализ; вследствие мультикшшнеарности переменных.

Второй этап состоит в проведении факторизации корреляционно! матрицы Я с заненоЗ исходных параметров 2. выраженных I нормированном виде, ортогональными факторами Г через ыатрищ факторных нагрузок А:

Матрица нагрузок А рассчитана на основе матриц собственные вехторов и собственных чисел корреляционной матрицы П.

Проверка гипотезы о необходимом числе выделенных факторов Ь выполнена по критерии Неймана-Пирсона.

Для расчета значений' факторов ? применен специальный ието; Таксона:

модели (ФШ) разработаны дд

7. = А . Г.

а:

¥ = та.

(2)

• где 7Г- матрица связи.

На заверашвдем этапе исследований построены ФРН суммарного и ромыяшенного электропстребления:

5 =/(г. п. (3)

Для построения моделей в качестве исходных данных принята эвокунность экономических и экономико-демографических зказателей, разделенных по секторам народного хозяйства: ршзвцдительность груда (П); фондовооруженность .(®в); объем аловой продукции (В); стоимость основных производственных фондов М: численность (Ч) и плотность (т) населения и др. Общее оличество народнохозяйственных показателей составило 48.

Рассмотрены две кодификации факторной модели: первая -= /(П. Фв), вторая - Э = /(В. ф, Ч). По первой форме оказалось остаточным выделения двух факторов (списываниях порядка 95% уммарной дисперсии переменных), по второй - трех факторов.

Проведенная оценка по К-критеризо свидетельствует о татистической значимости полученных моделей (при уровне начимости а - 0.05).

Для большинства территорий Урала погрешности разработанных лежат в пределах 0,8 * 3,5Х.

Показаны преимущества предложенного класса моделей для рогнозировання злектрототребления па сравнению с традиционными егрессионными моделями. Главными из них является возможности алее полного учета совокупности влияниях народнохозяйственных араметров, существенное сокращение размерности при замене сходных параметров факторами (с минимальными потерями нфоркации), снижение погрешности и снижение доверительный нтервалов прогнозируемых показателей.

Эконойетрические модели (ЭШ1) прогнозирования уровней ияектропотребления разработаны для районов нового освоения. Эти юдели позволяют учесть специфические особенности данных районов: ) отсутствие динамических рядов за . длительный период; .') протекание инвестиционных процессов; 3) ограничения по »беспечению ресурсами - материальными и трудовыми. •

3101 сформированы в виде одновременных регрессионных гравнений, выраженных в структурной форме, отражающей зависимость

1рогнозируекых эндогенных показателей У от совокупности

экзогенных переменных 15, а также взаимосвязи между самим» эндогенными показателями:

В качестве объекта исследования рассматривается Тюменская ЗЭС, по которой в ЗШ включены следувдие показатели: выпуск валовой продукции (В); основные производственные фонды (Ф); капиталовложения (К); численность трудящихся (Ч).

Ввиду специфики рассматриваемого района, выражающейся в повышенной инерционности инвестиционных процессов, больное значение приобретает учет возможных ограничений по масштаба» освоения капиталовложений по годам в ведущих отраслях народного хозяйства и в энергетике.

Процесс прогнозирования суммарного электршотреОлкния выражен схемой, в которой выделены суммарные показатели по народному хозяйству (индекс £) и их составляющие по секторам промышленности (индекс П) и электроэнергетики (индекс 3}:

«¡¡•Ф—* — <5>

Здесь АФ и ДЧ соответственно приросты ШФ и численности трудящихся.

Эффекты запаздывания прироста ОЛФ по о.тношенив к капитала вложениям (временного лага - г) . выявлялись с помоаыо корреляционного анализа.

Для рассматриваемого региона оптимальные значения лага х при моделировании Э составляют 2 - 4 года.

На заключительном этапе по предложенная схеме (5) построены две модификации моделей прогнозирования злектропотребления по 7женская ЭЗС: первая - Э■= /ЧЧ, Ф) и вторая - Э = /(В).

Показано, что более высокими прогностическими возможностями обладает первая модификация мадата (погрешность - 1,9% и коэффициент нншсествешой корреляции - 0,999). Представляется,

что рассмотренный класс моделей наиболее аффективен при отсутствии резких изменений величин Ч и К во времени.

Произведено усовершенствование метода прогнозирования электрической нагрузки ЗУ на основе заявок потребителей.

В настоящее время практическое - применение данного метода :водится к суммированию заявляемых приростов мощностей с их сорректировкой экспертным путем.

О основу выполненных разработок по повышению эффективности |рогнозирования нагрузок положена теория массового обслужившим ТИО.).

для выявления закономерностей процесса формирования и «ализации заявок были рассмотрены несколько ЗУ одной из ЗЭС рала за период более 10 лет. Исследовались такие величины, как араметр потока заявок X, равный среднему числу заявок, оступакщих в единицу времени; заявленная потребитзлем нагрузка 3; время реализации заявки 1р; коэффициент реализации кр, ырзжакшй отношение фактической нагрузки к заявленной величине.

Анализ накопленной статистической информации показал, что □ток заявок характеризуется свойствами стационарности, рданарноста и отсутствия последействия, т.е. является простейшим может быть списан параметром X.

Построены эмпирические - характеристики распределения зяаленных приростов мощности АРзх по заблаговременное™ подачи 1явок г, и дано аналитическое описание, позволят» е югнозировать показатели еще непоступивших (будутах) заявок.

!!а основе полученных характеристик рассчитывались прогнозные [ачения приростов мощности:

^^р!^- • <б>

%

Анализ показал, что степень реализации заявок в прошлые годы ла весьма низкой (в среднем кр лежал в пределах от 0,2 до 0,5). новых условиях хозяйствования эффективность метода кшит иественно возраста при создании экономических механизмов, еспечиваюких повышение ответственности потребителе;! за стоверность подаваемых заявок.

Ыетодика прогнозирования режимов злектролотреблаги я

зработана применительно к задаче оптимизации структуры 330.

Моделирование суточных, месячных и годовых графиков электрической нагрузки ЭЭС осуществлено статистическими методами лр трем характерным зонам - базисная, полупиковой и пиковой для ОЭЭС Урала. Разработаны алгоритм и программа CROZA для выделения указанных зон графиков нагрузки и прогнозирования их показателей.

F третьей главе "Разработка имитационных моделей развития электроэнергетики региона" рассмотрено применение имитационного подхода к задачам развития региональных ЭЭС. Разработана имитационная система (ИС), включавшая <1локи для формирования:

1) оптимизационной модели (Ш) ¿иектроэнергетики региона;

2) массивов переменных для Qü; 3) расчетных внешних условий; 4) математических моделей ОШ) для аппроксимации результирующих (выходных) показателей развития ЭЭС; 5) областей решений с учетом неоднозначности исходной информации.

В основу оптимизации развития ЭЭС налажена экономико-математическая модель, описываюцая в вЛде переменных возможный варианты сооружения 330, в виде уравнений и неравенств -производственные - связи системы и действующие в ней ограничения (энергетические, топливно-энергетические, экологические и народнохозяйственные). .

При формировании НУ произведена разбивка электрогенерируквдх источников (ЗГИ) на три группы оОъектов: 1) действующе {ТЭЦ и КЗС на органическом топливе, АЭС и ГЭС); 2) подверженные техническому перевооружении (модернизация и замена оборудования, изменение топливных рехимов); 3) новые.

Электросетевой блок вклкчает характеристики пропускной способности, потерь мощности и энергии супествукхцих ыежсистемных связей, а такав технико-экономические показатели нсзых ЛЗП (в зависимости от потоков мощности н энергии, определяемых развитием, размещением и режимами работы ЗГИ).

В качестве функционала используется заданный критерий оптимальности 3, имеющий общую структуру:

3=/(Х8С. Утээ, Уэк. утр. YCTp), (7)

где x¡; - вектор переменных алектрознер1-етического блока; Утэр. Y^. Y^. УСТР - векторы потребностей в топливно-энергетических.

экологических трудовых ресурсах и производственных мощностях строительно-монтажных организаций.

Разработанная модель приспособлена . для проведения многокритериального анализа. В качестве критериев могут выступать показатели аконоынческоЯ зф!ективнссти (приведенные затраты, капиталоемкость и др.), а также показатели зкологичности, трудоемкости, знергоемкости, реализуемости альтернативных вариантов.

(формирование массивов переменных проведена по группам с выделением признаков: типы 330 (1), районы (г), режимы (Л), технологические способы (з), этапы (I), аилы топлива (Ц). лимитированные' ресурсы (Ь).

Указанные массивы созданы для трех груш: станционной -з-гектросетевой - и внешних связей - ХЬг1-

Звиду большой размерность: полученных массивов при полном переборе сочетаний признаков рассмотрены принципы сокрааения размерности пространства переменных (применение декомпозиции, использование корреляционных связей между признаками, уменьшение числа градаций и др.).

Реализована схема построения регрессионных моделей для аппроксимации результирумцих показателей развития ЭЗС, вклимакяая этапы: 1) определение состава моделируемых выходных показателей (эндогенные переменные); 2) формирование базовых ОМ развития 331'; 3) определение состава показателей внешних условий (экзогенные переменные); 4) установление количества уровней экзогенных переменных и соответствующих им интервалов; 5) качественная оценка эффектов взаимодействия факторов; б) выбор типов регрессионных моделей для аппроксимации показателей развития 35С; О составление плана имитационных экспериментов; 8) формирование эбучавдей и контрольной выборок; Э) выполнение серии расчетов на ЗИ; 10) проведение регрессионного анализа.

Показана эффективность использования аплроксимашонных юделей (ЛИ) показателей ЭЗС при исследованиях областей решений в условиях неопределенности. Это достигнуто благодаря предложенному усовершенствованию процедур формирования "платемшх матриц" с фииенением АН для непосредственного получения характеристик мриантов, что позволяет сократить потребность а трудоемких лтшизациенных расчетах на экономико-математических моделях ЭЗС.

Для подготовки исходных данных и анализа результат! оптимизационных расчетов на (£1 развития ЭОС, приводимых использованием пакета прикладных программ (ППП ЛП АСУ разработаны пакет 1РК. и сервисные программы.

В главе 4 "Исследование развития ОЗЗС Урала с применена имитационных моделей" приведены результаты прикладных разработ« по обосновании стратегии развития электроэнергетики региона Ура. и входящих в него РОЭС в условиях неопределенности.

Дана общая характеристика оптимизационной территориалык производственной модели развития региональных ЗЗС 1 взаимодействии с ТЭК. В этой модели возможные варианты по тип аз, составу, размещению и основный параметрам электростанций системообразующих сетей описаны 505 переменными, производственные связи и ограничения - 255 уравнениями неравенствами. В качестве функционала приняты кназидинамичесш приведенные затраты в электроэнергетику региона с учете сопряженных отраслей ТЭК и внешних связей.

Совокупность внешних условий развития региональных ЭХ представлена 14 показателями, характеризующими уровни и режим злектропотребления (по зоне УЭР и Тюменской РЭЗС), касштаС получения энергии из ЕЭХ. энергетические ресурсы (но вида топлива, включая ядерное), основные экономические характеристики В результате анализа долговременных тенденций выявлен значительные диапазоны неоднозначности прогнозных оценок п больтшетву показателей (от 20 до 10СК). По И показателям был признано достаточным учитывать два уровня варьировали (минимальный. и максимальный), а по оставшийся трем, к которы отнесены ресурсы внешшх тошшвных баз, из-за чрезмерно больше неопределенности прильюсь ввести третий (промежуточный) уровен варьирования.

При этом перебор значений рассматриваемых показателей п схеме полного факторного эксперимента (ПФЭ) дает число сочетаний

и з '

равное 2 «3 =55296. Для сокращения размерности применен

специальная схема планирования: имитационных экспериментов дл

полиномиальных моделей с матрицей 211 « З3 // 36, включающей 3 наблюдений.

Для полученных расчетных условий выполнена оптимизация развития ГОЭС Урала на зктогтка-патеизшческой подели, рассмотренной в главе 3, с использованием ППП ЛП АСУ и сервисных программ (LPK и др.). Затеи произведена группировка основных показателей, образующих области решений. Признано целесообразным выделение трех групп таких показателей. К первой из них отнесены

показатели развития электроэнергетики территориальных ЭЭС (X), ко второй - агрегированные показатели по типам 330 в целой по

ротону (У) и. к третьей сводные зкононические характеристики

(3) - суммарные приведенные затраты и их структурные составляющие.

Отмеченная неопределенность внешшх условий привела к существенной "размытости" областей решений: диапазоны варьирования показателей первой и второй групп составили от 50 до №02, а по третьей группе - оката 502. Для описания показателей развития ЗЗС сформированы линейные аппроксинационньге модели:

wlwv <8>

г

У1Ч = ЕЬ1»> f

3i=Zcrr2f-' ÍU3>

f

где X, . Ylq и 3, - кокпшеиты векторов S, У, 3; alqpt. b1qf и clf - параметры уравнений регрессии; Zf - хсгашненты векторг? внешних условий.

По результата;', исследований ¡¡жкакьь™::::: погрепностяии аппроксимации обладает надела похазателвй третьей группы (порядка 65), затем показатели вторей грушгы for 10 до 15S) и первой группы (от 15 до 433). По всей вероятности, такие /Л могут бить использованы для качественней оценки альтер;fati-bhiíz вариантов 330. Расскотрвны г.-аталы повышения. эффективности А!!, основными из которых признаны: 1) включение в число агруиентов эндогенных аргументов (например, мощностей электростанций на альтернативных видах топлива); 2) закска задаваемых величин ограничений по топливным ресурсам их значениями, воасдзиш в соответствующие

оптимальные планы; 3) применение индивидуальных нода4мкаций моделей для каждого прогнозируемого показателя в отдельности.------

Далее привадятся результата исследований альтернативных направлений развития зльлтроанеpreтики Уральского региона в условиях неопределенности, базирующиеся на использовании полученных All. В процессе исследований рассмотрены 12 ситуаций внешних услош1й, списываемых заданными сочетаниями показателей: потребности в электроэнергии (максимальный и минимальный уровни); возможных масштабов использования тепли и; ал ресурсов (газ, уголь, ядерное топливо); технико-экиномичаских характеристик электроэнергетики и сопряженных отраслей (оптимистические и пессимистические оценки). Для каждой ситуации с помощью упомянутых АЫ были определены мощности адектрогенерируюецих источников по типам (видам ТЭР), а также подучены соответствующие оценки затрат на развитие энергетики и ре адаптации к изменению внешних условий. Это позволило сформировать алемпнты "платежной" матрицы.

Последушвий анализ выполнен на основе критериев принятия решений в условиях неопределенности с учетом экономических рисков. Выявлен доминирующий вариант развития электроэнергетики, соответствующий сооружению электростанций в газоугольном исполнении при ориентации на максимальную расчетную потребность в генерирувдей мощности. Наряду с ним, в область конкурирует!« решений воным варианты сооружения разнотипных КЗС (на органическом и ядерном топливе) при той же потребности' в мошости. Неконкурентоспособными оказались варианты, ориентированные на минимальные уровни электропотребления (из-за больших затрат на их адаптацию, связанных с возмещением ущербов).

В заключении излажены основные результаты:

1. Разработана концепция прогнозирования для информационного обеспечения задач развития элактроэнергетики применительно к обоснованию уровней и режимов электропотребления, обеспечивающая увязку между потребностью в энергии и показателями социально-зконсмического раз!мтия региона, а также с затратами на ее производство и- распределение в региональных ЗЭС в целях формирования платежеспособного спроса на энергетические ресурсы и осуществления на экономической основе активной энергосберегающей политики.

В связи с этш получены и изучены имитационные модели прогнозирования • уровней и режимов электропотребления, адаптированные ¡с ношлч сициально-зхс 'оуичесет;:! условиям развития ЭЭС:

а; факторно-регрессиошше экономико-статистические модели прогнозирования электропотребления в зависимости от совокупности макроэкономических, демографических ■ и производственных показателей социально-экономического развития региона, основанные на ортогснализацки пространства исходных переменных в динамических рядах с применением специальных методов многомерного статистического анализа, предназначенные для ЭЗС в освоенных районах (на примере региона Урала и входящих в него территорий);

б) оконометрические модели прогнозирования электропотребления, основанные на исследовании взаимосвязей между агрегированными показателями инвестиционных процессов с учетом лаговых характеристик, предназначенные для ЭЗС в районах нового освоения (на примере Тюменской энергосистемы);

в) модели пропюзирования максимальных электрических нагрузок и их территориальное распределение, основанные на формировании и обработке потоков заявок потребителей методами теории массового обслуживания, предназначенные для использования при создании эффективных экономических механизмов взаимодействия между энергопотребляквдЕй и энергогенерирувдей системами;

г) методы прогнозирования режимов электропотребления региональных ЗЗС, основанные на агрегировании характеристик графиков электрических нагрузок с выделением маневренной (пиковой, 11ОЛупиковой) и базисной зон, предназначенные для использования при проведении позонной оптимизации структуры генерирушзмх мощностей (с разработкой программного обеспечения).

Проведенная верификация прогнозов свидетельствует об эффективности данных моделей 'в условиях регулируемого рынка в энергетике.

2. Сформирована имитационная система для исслел:ыания развития региональных ЭЭС, в составе которой разработали :деду;лцие взаимосвязанные блоки моделей:

а) территориально-производственная модель развития электроэнергетики, обеспечивавдая проведение многокритериальной оптимизации структуры, состава и основных параметров алектрогенерирувдих источников и системообразующих сетей с учетом внешних топливно- энергетических и электрических связей, а также региональных ограничений, включая экологические;

б) имитационная модель показателей внешних условий, базирующаяся на применении методов планирования активных экспериментов;

в) модели аппроксимации показателей развития ЭЭС, основанные на использовании ыногофахторного регрессионного анализа.

3. Разработаны методы и программно-вычислительные средства для проведения имитационных расчетов на оптимизационной модели развития ЗЗС, базирующейся на использовании пакета прикладных программ линейного программирования, вклшакдае:

а) формирование массивов переменных при большх размерностях задач с проведением декомпозиции (подолтимизации) и агрегированием показателей;

б) пакет сервисных программ (УК) для подготовки, корректировки и анализа исходной информации и результатов расчетов.

4. Проведены исследования по формированию и анализу областей эффективных решений по развитию и размещению электроэнергетики зоны ОЭЗС Урала, включая Уральский регион и Тккенскую энергосистему, в условиях неопределенности, базирующиеся на использовании разработанной имитационной системы и методов теории принятия репщний (на основе платежных матриц).

5. Основные результаты, подученные в диссертационной работе» наши практическое применение при разработке:

1) региональных программ развития топливно-энергетического комплекса и ОЭЗС Урала в части:

- прогнозирования потребности в электроэнергии в увязке с развитием производительных сил;

- исследовашш альтернативных вариантов структуры и размещения адектрогенерирующих - историков в условиях неопределенности;

2) концепции энергосберегающей политики в части оценки потенциала энергосбережения при прогнозировании спроса на знергоресурсы;

3) методических положений по обоснованию стратегии развития шгктростаншй и кежсистемных связей;

4) показателей эффективности технического перевооружения с гчетом экономических рисков.

Основное содержание диссертации отразкио в следующих |убликациях:

t. Верницкая П.В., Кожин К.Б., Цызин А.Л. Педалирование чфритириальных коэффициентов стоимости строительства исктросетевых объектов // Областная научно-практическая :онферыщия. Пермь, 1985.

2. Кпжоп К.П., Мардер Л.И., Стаймова Е.Д. Прогнозирование 1лектршотребления энергосистем с применением зхоноиетрических ютодов // Всесоюзная научно-техтмеская конференция. Иваново, 985.

3. Кожов К.Б., Петров Я.Б.. Стаймова Е.Д. Разработка моделей |рогнозирования злектрдаотребления Объединенной энергосистемы ЮС) // Иежвузовский c6opmiK научных трудов. Новосибирск, 1936.

4. Ананичева Кожов К.Б., Старкова Е.Д. Модели прогно-ирования^1ектр(1ПОТре(з}^ия нефтеперерабатывающей промышленности еп,уй// Всесошная науч^чкаффенция. Рига, 1987.

/Ъ. Ананичева С.С., Кожов Михайлов II.Б. Форсирование

бделей прогнозирования нагрузок и агектропотребления //' Научно-ехническая конференция УПИ. Свердловск, 1938.

6. Имитационные модели развития электроэнергетики региона в словиях многокритериальное-™ и неопределенности исходной инфор-ашш / Д.А.Арзамасцев, С.С.Ананичева, tf.-Б. Коков и др. // Труды ервых теоретических "Иелентьавских чтений". Звенигород, 1988.

Т. Научно-исследовательская программа "Урал". БлоЯ1 Социально-эхоноаическое развитие Урала. Тошивно-знергетаческий гогтдекс" ' / И.Г.Дейч. Л.И.Мардер, К.Б.Козив. и др. Свердловск: гр0 АН СССР, 1989 . 55 с. , '

8.-Исследование развития электроэнергетического комплекса 'рала с применением имитационного подхода / Д.А.Арзамасцев, :.С.Ананичева. К.Б.Кожов и др. // Всесоюзная научно-практическая :онфэреншя. Свердловск, 1939.

9 Анашчева С.С., Зашма О.В.. Коков К.Б. Люташюшш» модель электроэнергетики региона // Научно-практическая конференция Уральского политехнического института. Свердловск, 1990.

10. Кошв К.Б., Ыардер Л.И.. Мьпин А.Л. Формирован« критериев экономической и народнохозяйственной эффективности I задачах развития электроэнергетики региона // Региональна:

конференция. Киев, 1990.

11. Ананичева С.С.. Коков К.Б., Мезенцев П.Е. Автоматизации прогнозирования показателей .развития иерархических систи электроэнергетики // Всесоюзная научно-практическая конференция

Днепропетровск, 1990.

'12. Косшв К.Б.. Змеева С.Г., Стаймова Е.Д. Учет злект ричесхой сети при исследовании концентрации генерирующих модное тей знергообьединения // X научная конференция. Каунас, 1991.

13. Имитационный подход к планированию развита электроэнергетической системы / Д.А.Арзамасцев., С.С.Анашчева К.Б.Кожов и др. // Меадународная научно-техническая конференция

Румыния, Яссы, 1991. ^^

14. Концепция энергосберегам^^ политики С,£§ддавс1сс области на переходный период' /А.Л.Гитемшан,

К.Б.Коков и др. Екатеринбург: Изд. Урал-ЭС^Н, 1993. 20 с.

Подписано в печать 14.07.-94 • Формат 60x84 I/I6

Бумага Шю<5кая печать Усл.п.л. J т6

Уч.-изд.л. 1,11 Тирак 100 Заказ 501 Бесила-.' j

Редакдлонно-издатольевий отдел УГТУ-УШ 620002, Екатеринбург, ЗТТ7-УШ, S-й учебный корпус . Ротапринт УГТУ-УШ. 620002» Екатеринбург, 7Ш-Ш1, 8-2 уч.корпус