автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Совершенствование методов расчета электрических нагрузок и управления электропотреблением в условиях нечеткой информации

о л

.;уД }у. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОШШ2Г - РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ НОВОЧЕРКАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи МОРХОВ Александр Юрьевич

УДК 621.311.4

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕТКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 05.14.02. - Электрические станции,

(электрическая часть), сети, электроэнергетические системы и управление ими

Автореферат

диссертации на соискание ученое степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 1994

Работа выполнена в Новочеркасском государственной технической университете

Научные руководителидоктор технических, наук, профессор,

|Гордеев В.И.}, - кандидат технических наук, доцент Надтока И.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Кудрин Б.И., - кандидат технических наук, доцент Платонов В.В.

Ведущая организация - "Тяжцромэлектропроект", г. Роотов-на-Дону

Защита диссертации состоится "_£_" июня 1994 года, в 14 чао. на заседании диссертационного совета Д 063.30.01 при Новочеркасском государственном технической университете по адресу:

436400, г.Новочеркасск Ростовской области, ул.Просвещения, 132, тел.

С диссертацией мозкно ознакомиться в библиотеке Новочеркасского государственного технического университета

Автореферат разослан " о " йъАшл^ЪК г.

Учений секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук Золотарев Н.А.

-1-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. В системах электроснабжения проявленных предприятий особое место в ревении задачи рационального использования энергетических и сырьевых ресурсов отводится определении электрических нагрузок отдельных групп электроприёмников, цехов и всего предприятия в целок. Такие расчёты необходима как при проектировании любой заводской электрической сети, так и при принятии решений по управлению злектропотребленивм промышленного предприятия.

Выбор элементов системы электроснабжения производится по так называемым расчетным нагрузкам. Их занижение приводит к перегреву этих элементов и ускоренному их износу, завышение расчётных нагрузок приводит к излишним капиталовлояениям на построение системы электроснабяения.

Определение электрических нагрузок для управления электропотреблением промывленного предприятия производится с целью выравнивания суточных графиков нагрузки энергосистемы. Зто уменьшает стоимость вырабатываемой электроэнергии, так как уменьшаются затраты на топливо, необходимое для покрытия суточных колебаний нагрузки энергосистемы. В условиях дефицита генерирующих мощностей задача выравнивания суточных графиков нагрузки энергосистемы приобретает особую актуальность.

Встречающиеся на практике графики электрических нагрузок промывленных предприятий чрезвычайно разнообразны, и их определение на предстоящий период в обцем случае представляет собой довольно сложную задачу. При этом необходимо отметить, что как при постановке, так и при решении задачи определения электрических нагрузок, приходится сталкиваться с различного рода проявлениями неполноты информации. Например, сведения о режимах работы электроприёмников, удельных расходах электроэнергии на единицу продукции, количестве выпускаемой за данный период продукции могут носить неполный или приближённый характер, В связи с этим при решении задачи расчёта электрических нагрузок и управлении злектропотребленивм промышленных предприятий возникает необходимость учёта фактора неполноты информации. Сведения, необходимые для расчётов электрических нагрузок, могут быть выражены в детерминированном, статистическом (вероятностном), нечётком (описанном нечёткими множествами) и интервальном виде в зависимости от количества, качества и способа получения информации. В связи с этим возникает задача объединения таких сведений в одной матема-

тической модели.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с целевыми комплексными научно-техническими программами Минэнерго СССР, Минвуза РСФСР "Энергосистема" (приказы N 318/451 от 30.07,82/ 10.08.82), Минвуза СССР "Экономия электроэнергии" (приказ N 101 от 09.02.87).

Цель работы - повышение качества расчётов электрических нагрузок и управления электропотреблением промышленных предприятий с учётом различной степени неполноты исходной информации.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе реиаится следующие задачи:

- разработка методики и алгоритмов определения среднесменной, максимальной и пиковой мощности группы электроприёмников в условиях детерминированной, вероятностной и нечёткой информации о характеристиках режимов их работы,

- разработка методики и алгоритма прогнозирования злектропотреб-ления в условиях нечёткой информации,

- разработка способов управления электропотреблением в условиях нечёткого прогнозирования.

Методы исследований. При решении поставленных задач в работе использовались методы теории вероятностей и математической статистики, теории нечётких множеств, теории случайных импульсных потоков, теории техноценозов, регрессионного анализа.

Нацчная новизна. Новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- предложено описание процесса электропотребления при неполной информации с помоцьв нечётких множеств;

- предложен единый подход к представлению и обработке детерминированной, вероятностной, нечёткой и интервальной информации о параметрах, используемых в расчётах нагрузок и при управлении злектропотреблением в рамках математического аппарата теории нечётких множеств;

- разработаны способы расчёта среднесменной, максимальной и пиковой мощности группы электроприёмников в условиях детерминированной, вероятностной и нечёткой информации о режимах их работы;

- разработаны рекомендации по управление злектропотреблением промывленного предприятия при прогнозировании в условиях неопределённости исходной информации,

Основные положения, выносимые на защиту. 1. Математическая модель электропотребления на основе тео-

рии нечбтких множеств,

2. Методика расчёта средней за смену мощности группы электроприёмников в условиях детерминированной, вероятностной и нечёткой информации о режимах их работы в рамках единой математической модели на основе теории нечётких множеств.

3. Методика определения средней мощности группы электропрж-ёмников на основе метода удельного потребления электроэнергии

на единицу продукции при различных видах информации о режимах работы электроприёхников и количестве продукции.

4. Методики расчёта максимальной косности и определения пиковых нагрузок группы электроприёмников в условиях нечёткой исходной информации.

5. Способы управления электропотреблением промышленного предприятия при прогнозировании в условиях неопределённости исходной информации.

Практическая ценность. Методики и программы расчёта электрических нагрузок для ЭВМ, предназначенные для использования на действущих промывленник предприятиях и проектных институтах, дапт возможность более точного определения этих нагрузок за счёт внесения дополнительной информации о режимах работы отдельных электроприёмников. Гакие расчёты позволят более обоснованно определять договорную мощность при взаимоотношениях предприятия с энергоснабжения организацией и принимать реиения по управление электропотреблейием промыгленных предприятий.

Реализация результатов работа. Разработанные программы расчёта среднесменной модности, прогнозирования электропотребления в условиях детерминированной, вероятностной, нечёткой и интервальной информации приняты л внедрении на предприятии Знергонад-зор Воронежзнерго. Результаты выполненных исследований использованы при чтении лекций по электроснабжению для специальности 10,04 в Новочеркасском государственном техническом университете. Часть научных результатов, изложенных в диссертации, используется в учебном процессе в Аин-5амском университете (Египет).

йпробаиия работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесовзном, а затем Всероссийском семинаре "Кибернетика электрических систем" (г.Новочеркасск, 1988, 1992, 1993гг.), (г.Гомель, 1991г.), научно-технической конференции "Актуальные проблемы электроэнергетики" (г.Горький, 1989г.), научно-технической конференции "Технико-экономические проблемы оптимизации режимов злектропотребления промышленных предприятий"

Сг.Челябинск, 1991г.), научно-техническом семинаре "Электрические нагрузки и злектропотребление в новых условиях хозяйствования" (г.Москва, 1989г.), научно-технической конференции "Условия присоединения потребителей к сети энергосистем"Сг.Москва, 1993г).

Публикации, По результатах работы опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения. Работа изложена на 170 страницах, иллост-рируется 15 рисунками на 15 страницах, содержит 5 таблиц, список использованных источников из 171 наименования на 18 страницах и 6 приложений на 59 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, сформулирована цель, отражены научная новизна и практическая ценность диссертационной работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится обзор существующих методов расчета электрических нагрузок и управления злектропотреблением с точки зрения их информационного обеспечения. Показано, что существующие методы расчёта, используоцие различные коэффициенты и показатели электропотребления, либо не учитывают динамики этих коэффициентов или показателей во времени, либо не учитывают всех конкретных условий электропотребления. Зто может приводить к значительным погрешностям в определении электрических нагрузок. Из создавшейся ситуации есть два выхода: а) учёт всех условий электропотребления, что не всегда возможно из-за трудностей, связанных с получением необходимой информации; б) учёт фактора неполноты в информационном обеспечении.

Отмечается, что в данной работе рассматривается управление электропотреблением при помощи организационно-технических мероприятий с целы выравнивания графика нагрузки предприятия без нарушения технологического процесса. Этот вид управления использует прогнозирование злектропотребления на срок от одних суток и более, в зависимости от решаемой задачи, и производится, как правило, в условиях неполноты исходной информации.

Рассмотрены различные виды представления исходной информации, и показана возможность преобразования параметров, описанных в детерминированном, вероятностном и интервальном виде, в вид нечётких множеств, и дальнейшего их использования в единой математической модели с помощью аппарата теории нечётких множеств.

Вторая глава посвящена оценке количества и качества инфор-

взятому из спра-(1)

приведенная к

мации в расчёте средней за смену мощности группы электроприёмников. Проанализированы количество оцениваемых параметров и пог-реиности при определении среднесменной мощности злектроприёмника по четырём методикам:

1) Оценка средней за смену мощности электроприёмника Ра технологами и энергетиком цеха.

2) Расчёт Ра по коэффициенту использования liai. в очника,- Pci » Phí • fîui где nti - номинальная мощность электроприЗмника,

ПВ = тХ' П D. О Ж. К-

3) Определение ni из выражения reís У*1' 'Л л t (2)

где Tpi- время работы злектроприёмника за смену, Тс - продолжительность смены, KiL * Pft /Phí - коэффициент загрузки злектроприёмника по мощности. Pic - средняя мощность за время включения. Здесь Tpi и Ksi определялись методом экспертных оценок.

4) Расчёт Pci по выражению- т _

Р - ê Ч • . СЗ)

где - электроэнергия, затрачиваемая на j, -тую операцию, м- - количество операций, выполняемых на электроприёмнике за смену, Ponj - средняя мощность при выполнеии ^-той операции, Tí/>j- время выполнения ^-той операции. Здесь Рву й Те/у' получаются расчётным путём по данным технологов.

Каждая из приведенных методик различается по количеству необходимых параметров, то есть имеет свой информационный уровень. На рис.1 изображены необходимое количество параметров - 1 и максимальная погревность - 2 по информационным уровням¿¿ . Из рис.1 видно, что с увеличением количества информации о режиме работы данного

200 /60 iOo SO

< г э ч Рис.1

злектроприёмника погрешность в определении среднесменной мощности этого электроприёмника уменьшается. Поэтому выбор метода расчета необходимо производить в зависимости от режаемой задачи, требований точности и возможности получения необходимой информации.

Проанализированы данные для расчёта среднесменной мощности с точки зрения законов теории техноценоза. Рассмотрено сообщест-

-в-

во электроприёмников инструментального цеха одного из типичных машиностроительных предприятий, исследованы режимы их работы. Построены ранговые распределения количества данных о коэффициентах использования этих злектроприёыников/ittiиз справочника и необходимых данных о/fa,уточнённых по режимам работы,сделаны выводы:

а) Ранговое распределение справочных данных поKui не соответствует гиперболическому H-распределении. Зто говорит об информационной неустойчивости данного ценоза, что отражает недостаточность данных для его описания.

б) Недостаточность справочных данных по mi подтверждается и тем, что для некоторых видов станков справочных данных вообще нет. Зто сравнительно новые и довольно редкие станки: злектро-импульсные, протяжные и т.д.

в) Близость рангового распределения необходимых данных о nul гиперболическому//-распределении говорит об информационной устойчивости данного ценоза! о том, что в данном ценозе действует закон информационного отбора. Зто подтверждает необходимость сбора информации по ftui для каждого злектроприёмника с целью более точного определения средней за смену мощности данной группы злектроприёмников.

Рассматривается задача сложения средних за смену мощностей группы злектроприёмников с помощью теории нечётких множеств. Эта мощность часто зависит от многих факторов, таких как: количество выпускаемой за смену продукции или выполняемых операций, качества инструмента, квалификации рабочего и т. д. Поэтому, если расчёт делается на длительное время - месяц и более, во многих случаях среднесменная мощность электроприёмника Pci изменяется от смены к смене. Её можно отразить в виде графика, в виде гистограммы, либо в виде нечёткого множества. В большинстве случаев, графики и гистограммы Pci получить на предстоящий период довольно трудно, кроме того, эти процессы потребления электроэнергии могут быть нестационарными. В этих случаях предлагается

Ä

Pci Pc m!я

Oc

Рис.2

r

использовать нечёткуи модель электропотребления, показаннуи на рис.2. Здесь Те -продолжительность смены, Ре/ -среднесменная V, мощность / -той реализации. Нечёткое множество, изображённое на рис.2, можно получить либо расчётным, либо экспертным путём определения четырёх точек: 1 - минимально возможная среднесменная мощность; 2 - максимально возможная средесменная модность; 3 и 4 - интервал, в котором находится наиболее вероятное значение среднесменной мощности. Возможно получение и более подробной нечёткой информации, но зто намного увеличивает время её сбора, к тому же такие данные часто является спорными, а выжеперечислен-ну» нечёткуи информации можно получать из технологических карт и плана выпуска продукции. Исходя из природы полученной информации, функция принадлежности(Рс) понимается как мера субъективной вероятности (возможности), которой описывается частота появления каждого конкретного значения Я: . Данная модель используется в работе для описания электропотребления отдельных электроприёмников и их групп.

Сложение средних за смену мощностей группы электроприёмников в виде нечётких множеств осуществляется последовательным суммированием, с использованием алгоритма Дюбуа-Прада. Достаточная простота выполнения арифметических операций с нечёткими множествами создаёт некоторые лреимуцества теории нечётких множеств над вероятностными методами.

В третьей главе описаны две методики расчёта средней мощности группы электроприёмников с помощью теории нечётких множеств. 6 первом методе может быть учтена информация о режимах работы отдельных злектроприёмников в Детерминированном, вероятностном, нечётком и интервальном виде. Применение теории нечётких множеств позволяет использовать все зти виды информации в одной математической модели, что упроцает программное реиение поставленной задачи на ЗВН и позволяет осупествлять единый подход к представлении и обработке полученных данных. В методе может использоваться статистическая информация, данные из расчётов технологического процесса, а такав экспертные оценки параметров этого процесса. К первой группе исходных данных относится информация, применяемая в известных методах.

1) Информация о режиме работы электроприёмника, позволяпцая сразу определить РсС :

- мощность электроприёмника не изменяется во времени и известна (некоторые виды вентиляторов, компрессоров);

- известен график нагрузки электроприёмника, и он не изменяется (автоматические линии, станки-автоматн, работающие по одной и той-же технологии):

- известна статистическая информация о Рс1 для всех используемых в предстоящий период технологий в виде гистограммы или функции плотности вероятностей / ( &0, п

2) Информация, позволявшая определять гс1 по выражению (1). Для этого необходимо иметь номинальные мощности электроприбмников данной группы Рн1 , приведенные к длительному режиму работы ПВ = ЮО* Коэффициенты использования применяемого технологического оборудования берутся из справочных таблиц.

Ко второй группе данных относится информация, которая используется для уточнённого расчёта групповой среднесменной мощности Рс по р&счётному, плановому, спрогнозированному, оценочному состоянию технологического процесса в предстоящий период. Данные о режимах работы электроприёмника, позволяющие определить его среднесменную мощность т по формуле (2). Время работы электроприёмника может быть получено по одному из вариантов:

а) время работы электроприёмника за смену не изменяется и известно;

б) известна статистическая информация о времени работы электроприёмника за смену для всех используемых технологий в виде гистограммы или функции плотности вероятностей;

в) определение времени работы за смену в нечётком виде из технологий, используемых на электроприёмнике в планируемый период,

со следующей информацией:

- минимально возможное время работы за смену данного электроприёмника,

максимально возможное время работы за смену этого электроприёмника,

- наиболее вероятное время работы электроприёмника за смену либо интервал, в котором оно находится (при наиболее вероятной технологии и наиболее вероятном плане выпуска продукции).

По аналогичным вариантам получаются данные о загрузке злектроприбмника по мощности /Га" за время включения.

Полученная информация по каждому электроприбмнику приводится к виду нормальных нечётких множеств,

Математическая модель средней за смену мощности в терминах теории нечётких множеств.определяется выражениями (4-11).

Коэффициен^исполъзования в нечетком виде

/fí¡i - K¿c • Ktl , (4) v

MAX н iyfy(KttyOty). (5)

Kul'Kii-ñi

В свое очередь, нечёткий среднесменннй коэффициент включения

КИ' %/Тс . СВ)

MAX nif/(/f(Tpi)/). С7)

J K(i*Tpi/Tc

Средняя за смен,у мощность электроприбмника '

ñt*p*i--7iui , (8)

/(Pah MAX ma/CMh (9}

Pc.i- РцС-Kvift

После того, как определены rbí всех электроприймников группы, находится групповая ср^не сменная мощность

h'X^PuL , СЮ)

где У - количество злектропри5мников в данной гриппе,

/t(Fk). MAX MV(/<(Pc*)./(P'?),-t/síPc)). (11)

По представленной методике автором разработан пакет программ для IBX-совместимнх ЭВМ, работающий в среде XS DOS, позволяющий осуществлять опрос экспертов в диалоговом режиме, формировать файлы данных и регать поставленную задачу, используя эти данные.

Вторая методика расчёта средней мощности группы электропри-ймников базируется на методе удельного потребления электроэнергии на единицу продукции. Это удельное потребление может быть получено в детерминированное, вероятностном, нечбтном или интервальном виде. Выпуск продукции на планируемый период может быть задан в детерминированном, нечётком или интервальном виде. В расчете могут Сыть использованы значения удельных потреблений электроэнергии на единицу продукции из справочных таблиц. Применять табличные значения удельного потребления электроэнергии на единицу продукции можно' при уверенности в неизменности технологического процесса, либо при невозможности получения информации о данном технологическом процессе в следующих видах:

1) Данные о номинальных мощностях элехтроприбмников, приведенных к длительному режиму работы ПВ = 100%.

2) Информация о времени, затрачиваемом на каждую операция при изготовлении данной продукции в вариантах, аналогичных а), б), в) на стр,8.

-103) Информация о загрузке электроприёмника при выполнении данной операции в виде коэффициента загрузки

п /Гз;= Ро4 /Рц . . <12)

где гЬ/у- средняя мощность за время выполнения / - той операции, РН/ - номинальная мощность электроприёмника, на котором производится } -тая операция. В этом случае Дэ/ получается аналогично вариантам а), б), в) на стр.6.

4) Информация о выпуске продукции П1 за промежуток времени нахождения средней мощности группы электроприёмников, на которых изготавливается эта продукция в следующих вариантах:

а) информация о выпуске ¿-той продукции в натуральном выражении за время определения средней нагрузки известна точно;

б) информация о выпуске I -той продукции за это время в нечётком виде;.

- минимально возможное количество выпускаемой продукции,

- максимально возможное количество выпускаемой продукции,

- наиболее вероятное количество выпускаемой продукции, либо интервал, в котором оно находится.

Аналогично предыдущей, данная задача режается с помощью операций алгебры нечётких множеств. Исходная информация приводится к виду нормальных нечётких множеств, Средняя мощность на /-тую технологическая операцию определяйся из выражения

Н»; = А/ • /IV С13)

Расчёт электроэнергии на ¿-туи здерацип производится по формуле Щ>л}= Рог• Тел/ , (14) Удельный расход электроэнергии на -тую продукцию находится из выражения ~ К ~

^ , (15)

где К - число операций при изготовлении -той продукции. Если продукцией является сложный механизм или машина, состоящая из узлов, то можно выделить этапы определения расхода электроэнергии на этот вид продукции: 1) на каждую операцию; 2) каждую деталь; 3) каждый узел; 4) данное изделие. При этом используются выражения, аналогичные (15).

Определение средней мощности за время Т группы электроприёмников. на которых изготавливается продукция П£ , производится по выражению *г\ Ш

-т- ^ (1б)

Функции принадлежности ^(Рс^) , _/ч(№пр1),

определяются согласно операциям над нечеткими множествами анало-

гично выпражениям (5,7,9,11).

По этой методике автором разработан» программы для сбора информации и определения расходов электроэнергии на изделие. Посчитав один раз расход электроэнергии на каждую продукцию участка, цеха, предприятия, и записав эту информацию в банк данных, eS можно использовать для прогнозирования электропотребления этими подразделениями при планировании ими выпуска продукции. Данные о расходах электроэнергии на продукцию могут изменяться при уточнении либо изменении технологического процесса.

Четвёртая глава посвящена методам расчёта максимальных и пиковых нагрузок с исходными данными в виде нечётких множеств. Определение максимума мощности производится на основе метода упорядоченных диаграмм при нечёткой среднесменной мощности.

6 расчёте используется информация о номинальных мощностях электроприёмников, приведенных к длительному режиму Pul , а так-жд информация о среднесменной мощности группы электроприёмников Рс , определённая по одному из вывеуказанных способов расчёта. Используются также таблицы с расчётными коэффициентами />/> в зависимости от Jfv и У» для различных постоянных времени нагрева выбираемых элементов системы электроснабжения.

Как и в случав с детерминированной информацией необходимо определить групповой козффициет использования, но он будет описан в нечётком виде ^ р

где^ - число электроприёмников в-группе.

Затем находится эффективное число электроприёмников в этой груп-

Расчётная максимальная мощность определяется из выражения

~ (19)

где Лр- нечёткий расчётный коэффициент, который в зависимости от № и значений нечёткого группового коэффициента использования 7ги .выбирается из справочных таблиц.

Функции принадлежности и \/ определяются согла-

сно операциям над нечеткими множествами аналогично выражениям (5,7,9,11).

Методика не может быть применена для определения электрических нагрузок электроприёмников с резкопеременным графиком и эффективным числом электроприёмников

У» < 4. •

»

Далев рассматривается определение пиковых нагрузок методом импульсных случайных потоков при нечётких коэффициентах включения. Такие расчёты необходимы, например, для выбора защитных устройств при резиопеременной нагрузке и т.д. Под пиком нагрузки понимается максимальное значение средней нагрузки за время 0 , обычно это время принимает малым: от долей секунды до десятков минут. Б расчёте используется следующие виды информации:

- номинальные мощности злектроприёмников пк ;

- продолжительность смены Тс ;

- продолжительность работы каждого электроприёмника за смену

- информация о загрузке по мощности каждого злектроприёмникаКзс,

- информация о количестве циклов работы каждого^длектроприёмни-ка за смену, то есть о количестве его включений в вариантах, аналогичных а), б), в) на стр. 8.

При ренении задачи использован аппарат теории нечётких множеств. Мощности злектроприёмников во время включения

Д = , (20)

Максимальная мощность возможного пика группового графика

Ятчп - , (21)

Ы

и его вероятность

• 1221 Максимально возможная продолжительность этого пика

ЪтГ-ШХи-Ъ/Ь) • (23)

Частота появления пика определится из выражения

/9т, , С24)

частота будет соответствовать появлении данного импульса раз в смену, тГтг « • Тс , С25)

Аналогичным образом можно считать моцносги, вероятности и частоты появления других наложений, при этом в формулу (22) для откдючённых^лвктроприёмников необходимо ставить вместо ТгИ /Гц* 1- да , ,

Функции принадлежности . / *>"), (&*"*),

определяются согласно операциям над нечеткими множествами аналогично выпражениям (5,7,9,11).

В пятой главе изложены методы прогнозирования электропотребления и управления им в условиях нечёткой информации. Представ-денн способн управления злектропотреблением проявленных предпри-

ятий при помощи организационно-технических мероприятий, направленных на снижение максимума мощности в часы максимума нагрузки1 энергосистемы, выдерживание предприятием договорных значений мощности и электропотребления, Такой метод управления связан с прогнозированием электропотребления на смену, сутки, месяц, квартал и производится, как правило, в условиях неполноты информации.

Поскольку одним из основных факторов, влияющих на потребление электроэнергии, является количество продукции, выпускаемой за данное время, прогнозирование электропотребления осуществляется на основе планирования (прогнозирования) выпуска продукции на предстоящий период П1 и определения удельных расходов электроэнергии на эту продукции методом, описанным в главе 3. После получения информации она преобразуется в вид нормальных нечётких множеств. Сутодные расходы электроэнергии по каждому наименованию У/сугЬ = • , (26)

Прогноз суточного потребления электроэнергии предприятием на предстоящий месяц определится из выражения:

где У - количество видов продукции, №оц и - соответственно общецеховые и общезаводские расходы электроэнергии.

Функции принадлежности УС^фОн определяится сог-

ласно операциям над нечеткими множествами аналогично выражениям (5,7,9,11). Зти функции принадлежности показывает возможность появления в течении месяца суток с данным злектропотреблением.

Прогнозирование максимума модности в часы максимума нагрузки энергосистемы обычно затрудняется отсутствием полной информации о предстоящем процессе электропотребления, а также возможной нестабильностью работы предприятия, когда процесс потребления электроэнергии нельзя считать стационарным. Предлагаемый метод расчёта основан на прогнозе суточного потребления электроэнергии

на предстоящий месяц, квартал и статистической зависимости между суточным потреблением и максимумом мощности предприятия в часы -максимума нагрузки энергосистемы. Пример такой зависимости показан ^ на рис.3. Эта зависимость - интер- \ вальная, получена она методом наи-хеныих квадратов и определением

\

Рис.З

доверительного интервала с нужной точностью. Б данном случае эта зависимость линейна:

Рзо- а + . (28)

Так как законы распределения Рзо в каждой точке WCjp неизвэстны, то доверительный интервал находим, изменяя О- так, чтобы в этот интервал входило нужное по точности количество точек. Если считать, что все точки информативны, необходимо брать 100-процентный доверительный интервал, то есть такой, в который входят все эксперемвнталькые точки. Если точек достаточно, чтобы определить законы распределения Рзо для каждого Wüfr, то доверительные интервалы Pío можно построить для каждой точки Wcyr, Так как полученная информация о зависимости Рзо от Wcpr интервальная, то прогноз максимальной мощности в часы максимума энергосистемы получается в интервальном виде для каждого значения IЩг, Получить более точный результат из имеющихся данных не представляется возможным, но он может служить базой для принятия решения о конкретном значении договорной мощности с учётом мероприятий по снижению максимума мощности в часы максимума энергосистемы, либо без учёта этих мероприятий. Зти мероприятия делятся на мероприятия не требующие и требующие дополнительных капиталовложений. К первым относятся мероприятия, связанные с более равномерным распределением суточных заданий на выпуск продукции, с изменением графика работы тех злектроприёмников, которые без ущерба можно перевести на работу вне часов максимума нагрузки энергосистемы. Ко вторым относятся внедрение энергосберегающих технологий, установка оборудования с более высоким КПД, с более интенсивным режимом работы, установка дополнительных мощностей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы получены следующие основные результаты:

1. Показано, что существующая в реальных условиях неполнота исходной информации при ревении задач расчёта нагрузок и управлении электропотреблением промышленных предприятий не позволяет в полной мере ориентироваться на детерминированные и вероятностные методы. Более качественные решения указанных задач, учитывающие влияние неполноты исходной информации, могут осуществляться с использованием методов теории нечётких множеств.

2. Предложена математическая модель электропотребления на основе теории нечётких множеств для отдельных электроприёмников и их . групп.

-153. Предложен единый подход к представления и обработке детерминированной, вероятностной, нечёткой и интервальной информации о параметрах, используемых в расчётах нагрузок и при управлении электропотреблением в рамках математического аппарата теории нечётких множеств.

4. Предложена методика расчёта среднесменной мощности группы злектроприёмников в условиях детерминированной, вероятностной и нечёткой информации о режимах их работы.

5. Разработана методика определения средней мощности группы электроприёмников на основе метода удельного потребления электроэнергии на единицу продукции при различных видах информации о режимах работы электроприёмников и о количестве выпускаемой продукции. Информация о режимах работы используется для определения или уточнения удельных расходов электроэнергии,

6. Предложена методика расчёта максимальной мощности и определения пиковых нагрузок группы злектроприёмников в условиях нечёткой исходной информации.

7. Разработаны методика прогнозирования и рекомендации по управлению электропотреблением промыиленного предприятия при прогнозировании в условиях неопределённости информации,

8. Выполненные в результате экспериментального анализа режимов электропотребления практические расчёты нагрузок в цехах предприятий города Воронежа подтвердили эффективность предложенных методик.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Гордеев В.И., Норхов Я.В. Принципы расчёта максимума мощности группы злектроприёмников в условиях неопределённости информации. //Электромеханика, 1988. N 9; С.31-34. (Изв. выся. учебн. заведений).

2. Гордеев В.И., Хорхов А.В. Принципы определения средней нагрузки группы электроприёмников при нечёткой исходной информации. /Актуальные проблемы энергетики: Тез. докл. научн.-техн. конф.-Горький, 1989. -С. 23-25,

3. Гордеев В.И., Норхов Д.В. Расчёт средней нагрузки в условиях неполноты информации /Электрические нагрузки и электропотребление в новых условиях хозяйствования. М.: НДНТП, 1989. С. 72-75.

4. Гордеев В.И., Норхов А.И. Определение коэффициента использования и средней мощности на основе нечётких множеств /Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотребления про-мыжленных предприятий: Тез. докл. 71 научно-технической конфе-

ренции. -Челябинск, 1991. С.37-36.

5. Морхов Д.В., Исаев H.H. Влияние неполноты информации на расчёты удельных норм электолотребления /Электроснабжение промыв-ленных предприятий: Тезисы докладов: XII сессия Всесоюзного научного семинара "Кибернетика электрических систем", -Гомель, 1991, -С.30,

6. Гордеев В.И,, Морхов O.S., Исаев К,H. Оценка неопределённости процесса злекгропотребления /Электромеханика, 1992, N 6. -С.74-75.

7. Исаев К.Н., Хорхов A.D. Метод определения потребления электроэнергии подразделениями предприятия /Электромеханика, 1992. H ß. -С.75.

8. Гордеев В.И., Морхов A.D., Исаев К,Н. Применение дисперсионного анализа и теории нечётких множеств 'к расчёту параметров электропотребления /В кн.: Нсловия присоединения потребителей к сети энергосистем: Материалы конференции. -М: Центральный Российский Дом Знаний. 19S3, С. 88-92.

Личный вклад автора. В /1,2,4.7/: разработка математических моделей. В /3/: разработка алгоритма. В /5/: постановка задачи и разработка алгоритма, В /6/: написание раздела, связанного с оценкой неопределённости процесса электропотребления с помодьв теории нечётких множеств. В /8/: написание раздела, связанного с расчётом параметров электропотребления с помощью теории нечётких множеств.