автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Учет фактора энергосбережения в задачах развития электроэнергетических систем

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

РГБ ОД

УДК621.315.072 , 0 5 ЯН8 12дд

ХАССАН Юссеф Мохамад

УЧЕТ ФАКТОРА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ЗАДАЧАХ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

05.14.02 - электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетические системы и управление ими

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1997

Работа выполнена на кафедре "Электрические системы" Белорусской государственной политехнической академии.

Научный руководитель

- доктор технических наук, профессор Поспелова Т.Г.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Ворипшцкий В.Э.|

, кандидат технических наук Бабочкин В.Т.

Оппонирующая организация

Белорусский

научно-исследовательский и нроектно-изыскательский энергетический институт "Белэнергосетьпроектя.

и

Защита состоится "35" января 1998 г. в 1(Р часов на заседании совета по защите диссертаций Д02.05.01 в Белорусской государственной политехнической академии по адресу: 220027, г. Минск, пр. Ф. Скорины, 65, корп.2, ауд. 201, Белорусская государственная политехническая академия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусской государственной политехнической академии.

Автореферат разослан "04" декабря 1997 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций доктор технических наук,

профессор

© Хассан Ю., 1997

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Развитие энергетики, её взаимосвязь с развитием экономики государств, социальной сферой и с окружающей средой -актуальнейшие проблемы современности. Актуальность выбранной темы диссертации определяется необходимостью учёта значительного энергосберегающего потенциала народного хозяйства Республики Беларусь при планировании развития ее топливно-энергетического комплекса в условиях становления рыночных отношений и реструктуризации экономики.

С условиях перехода к ресурсосберегающему типу экономики и дефицита топливно-энергетических ресурсов важнейшим направлением энергетики становится энергосбережение. Особенности развития экономики определяют стратегию энергосбережения на перспективу. Много работ было выполнена н выполняются по проблемам экономии электрической энергии и повышению её качества. Но в настоящее время возникают новые проблемы по рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов и учёту энергосбережения во всех отраслях экономики, в том числе в развитии топливно-энергетического комплекса и его подсистем. Несмотря ка большое количество публикаций и работ, полное и детальное описание учёта фактора энергосбережения в развитии элекгроэнергетнческнх систем в литературе в настоящее время не представлено.

Разработаны и утверждены в странах СНГ, в том числе в Республике Беларусь, государственные программы развития энергетики и энергосбережения. Научно-технические основы выполнения этих программ и работ требуют проработки на основе системного и межотраслевого подходов к учёту энергосбережения в развитии подсистем топливно-энергетического комплекса.

Все это привело к необходимости проведения комплексного исследования для восполнения части пробела в области учёта энергосбережения в задачах развития электроэнергетических систем. Поэтому данная тема представляется актуальной.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Работа выполнялась в соответствии с основными направлениями Белорусской государственной программы "ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ'' и темой научно-исследовательских работ кафедры "Электрические системы" Белорусской государственной политехнической академии ГБ-91-20 - "Разработка теоретических основ, методик, алгоритмов и промышленных программ для оптимизации режимов и параметров элск-^чческих систем и их элементов с целью экономии электроэнергии и повышения её качества".

Цель в задата исследования. Цель данной работы заключается в ри г^'" Сотке концепции, методологии и средств {катемашческт модел?^ лпгертмок

ирактическик рекомендаций) комплексного учёта фактора энергосбережения в задачах развития электроэнергетических систем (ЭЭС).

Достижение цели связано с решением следующих основных задач: изучение состояния проблемы использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и возможностей энергосбережения в топливно-энергетических комплексе региона и разработка научной основы (концепции и методологии) учёта энергосбережения в задачах развития электроэнергетических сискм;

разработка методик, алгоритмов и способов оценки и умета фактора энергосбережения на различных уровнях иерархии задач развития электроэнергетических систем;

разработка новых и модификация существующих математических моделей основных задач оптимизации развития электроэнергетических систем, их адаптация и апробация при учёте энергосберегающего потенциала.

впервые предложена .концепция комплексного учёта энергосбережения в задачах развития тошшвно-энергетического комплекса и его подсистемы - электроэнергетической. Сугь этой концепции заключается в том, что энергосбережение для ргсурсодефишпных стран, подобных Беларуси, следует рассматривать как крупный и потенциальный источник энергии и учитывать его в приходной части топливно-энергетического баланса. С другой стороны, энергосбережение предствляетея самостоятельной большой, иерархической человеко-машинной системой, имеющей связи со всеми отраслями экономики страны, а также с окружающей средой. Предложенная концепция отличается возможностью учёта территориальной распределенности и значимости энергосберегающего потенциала, факторов времени, надёжности и экологии в части изменения потенциала энергосбережения, условий% реализации энергосберегающих мероприятий, в том числе затраты на их внедрение, соотношение государственного и частного секторов, психологическую подютоаленность и настроенность обслуживающего персонала и населения, отношение государственных властей и т.п.;

впервые введены расчётные энергосберегающие эквиваленты и их параметры (энергетические, экологические и социально-экономические), необходимые дли реализации предложенной автором концепции в практике проектирования, эксплуатации и реконструкции объектов ЭЭС и отличающиеся возможностью учёта энергосбережения на различных уровнях иерархии;

впервые разработаны 11 апробированы методики оценки и определения па-рамегров энергосберегающих эквивалентов для верхних и нижних уровней иерархии задач оптимизации развития электроэнергетических систем;

впервые получены и апробированы на примерах модифицированные математические модели для задач оптимизации развития структуры генерирующих

-з-

мощностей и электрических сетей электроэнергетических систем на базе энергосберегающих эквиватенгов, позволяющие полностью учесть фактор энергосбережения И связанное с ним повышение надёжности энергоснабжения и уменьшение отрицательного воздействия энергетики на окружающую среду.

Практическая значимость иолучеиных результатов, Полученные результаты научных исследований мо!у!" быть использованы при планировании разни гни топливно-энергетического комплекса и электроэнергетических систем.

Модифицированные математические модели оптимизации развития эпектроэнер]етнческих систем могут бьпь ввелены в математическое обеспечение автоматизированного проектирования электроэнергетических систем.

Результаты научных исследований диссертации использованы в учебном процессе Белорусской государственной политехнической академии. Они вошли в типовую учебную программу специальностиТ22.01-"Энергоэффективные технологии и энергетичесхлй менеджмент", а также используются з дипломных проектах специальности Т01.01.00-"Электроэнергетика" специализации Т01.01. .03 - "Электроэнср1етические системы и сети" и при чтении лекций по дисциплинам: "Основы энергосбережения", "Экология энергетики" и "Введение в специальность" Белорусской государственной политехнической академии.

Экономическая значимость полученных результатов. Полученные в настоящей диссертации результаты могут бьпь использованы в качестве коммерческого продукта при проектировании развития электроэнергетической системы Беларуси, а также в системе энергопотребления при реконструкции её объектов.

Основные положения диссертации, выиосииые па защиту; - концепция комплексного учёта энергосбережения в задачах развития топливно-энергетического комплекса и его подсистемы - электроэнергетической. Суть этой концепции заключается в том, что энергосбережение для ресурсоде-фицигных стран, подобных Беларуси, следует рассматривать как крупный и потенциальный источник энерпш и учитывать его в приходной части топливно-энергетического баланса. С другой стороны, энергосбережение представляется самостоятельной большой, иерархической человеко-машинной системой, имеющей связи со всеми отраслями экономики страны, а также с окружающей средой. Предложенная концепция отличается возможностью учёта территориальной распределенности и значимости энергосберегающего потенциала, факторов времени, надёжности и экологии в части изменения потенциала онергосбс • режения, условий реализации энергосберегающих мероприятий, в том чисде затраты на их. внедрение, соотношение государственного и частного секторов, психологическую подготовленность и настроенность обслуживающего персонала и населения, отношение государственных властей и т.п.;

-4— расчётные энергосберегающие эквиваленты и их параметры (энергетические, экологические и социально-экономические), необходимые для реализации предложенной автором концепции в практике проектирования, эксплуатации и реконструкции'объектов ЭЭС и отличающиеся возможностью учёта энергосбережения на различных уровнях иерархии;

- методики оценки, определения и учёта параметров энергосберегающих эквивалентов для верхних и нижних уровней иерархии задач оптимизации развития электроэнергетических систем;

— модифицированные математические модели для задач оптимизации развития структуры генерирующих мощностей и элекпрических сетей электроэнергетических систем на базе энергосберегающих эквивалентов, позволяющие полностью учесть фактор энергосбережения и связанное с ним повышение надёжности энергоснабжения и уменьшение отрицательного воздействия энергетики на окружающую среду.

Личный вклад соискателя. Концепция и способы учёта энергосбережения, методики оценки и определения параметров энергосберегающих эквивалентов, модифицированные математические модели и их апробация, нашедшие отражение в опубликованных работах, разработаны и выполнены аспирантом Хассаном Юссефом Мохамадом самостоятельно. Научное руководство работой осуществляла доктор технических наук, профессор Поспелова Т. Г., которая принимала участие в выборе направления исследования, постановке задач и анализе полученных результатов.

Дпробацня результатов диссертации. Вошедшие в диссертационную работу материалы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции по электротехнике и электроэнергетике (Украина-Львов, 1995) и на международных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Белорусской государственной политехнической академии в 1995 и 1997 годах.

Онубликованность результатов. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, включая 3 статьи в научных журналах и 3 тезиса докладов в трудах международных конференций.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырёх глав, выводов, трёх приложений, а также списка используемых источников. Материалы диссертации изложены на 133 страницах машинописного текста и включают 30 рисунков (на 20 е.), 14 таблиц (на 8 е.), библиографию из 104 наименований (на 7 с.) и 3 приложения (на 22 е.).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введет»! кратко рассмотрено и оценено состояние исследуемой проблемы. Обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель работы, поставлены задачи и указаны направления исследования, определены научная новизна, практическая и экономическая значимости работы, приведены защищаемые положения н сведения о публикациях.

В первой главе предложена концепция системного учета энергосбережения в задачах развития ТЭК и его подсистем. Суть предложенной автором концепции (рис.1) заключается в том, чго энергосбережение для ресурсодефиииг-ных стран, подобных Беларуси, рассматривается как крупный потенциальный источник топливно-энергетических' ресурсов в приходной части топливно-энергетического баланса и одновременно как относительная самостоятельная большая иерархическая система. Приведены основные преимущества применения предложенной концепции. Разработаны иерархии системы энергосбережения и задач оптимизации проектирования ЭЭС как важного элемента ТЭК.

" ПРИХОДНАЯ ЧАСТ£"Т(Н|ЛЙВИО-эньрпготхкого ¡.л I икл

РАСХОДН/ЯЧЛСГЬ ГОШ1ИВНО- "1 ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА

Рис.1.Графическое пояснение концепции комплексною учёта энергосбережения

Введены расчётные энергосберегающие эквиваленты топливной базы (ТБ), транспорта (Т), электростанции (ЭСт), электрической сети (ЭСд) и нагрузки (Нр). Под этими понятиями имеются в виду расчётные эквиваленты энергосберегающих мероприятий и технологий, благодаря которым удаётся избежать строительства реальных одноимённых объектов с определёнными энергетическими, экологическими и социалыю-экгшомнческими характеристиками. Последние называются эквивалентными параметрами, а сами обьеюы - энергосберегающими эквивалентами. В соответппии с иерархическим, итеративным и

многовариантным характером процесса проектирования электроэнергетических систем разработаны способы учёта энергосбережения в их задачах оптимизации развития на основе энергосберегающих эквивалентов (рис.2).

ТЭК №

оптимизации тошшвноонштатнчискош БАЛАНСА-

-Т1

ПО РАЗШЩЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ

национального л;>\одА.э„-м,(ек,- о

(СУЧЕ'.ОМДЧПЧМПКИ СТРУКТУРЫ ДОХОД МЩЩ 11л ЛЩ ¡ТОРЕСУРСЬ!)

ОПГИМИЗлИИ^ЭЭС РК1ИОИА

ОПТИМИЗАЦИИ СХ1-МЫ РАЗВИТИЯ'»: :

'" '('л'рукоти и ':' основных '':' ' онъШбвУпок- " .

; РАЗМЕЩЕНИЯ : СИСГЕМО- : I («'ДАРСТВЕННОГО ; ГЕНЕРИРУЮЩИХ • ОБРАЗУЮЩИХ ' И НАЦИОНАЛЬНОГО

' мощностей : чяьЛ .' ЗНАЧЕН;»! ;

ТХ

' ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ

ТОПЛИВНЫЕ БАЗЫ, . СТАНЦИИ И СЕТИ

ЭКВПНАЛЕПГНЫЕ ^

ЭНПТОСЕЕРЕГАЮЩПЕ НА1РУЗК11

^'СЛОВИЛ СОВМЕС гно|о\

■МШАНСИРОВАГШЛ, КРГД1П ОНА1ШЯ, тлип-ы 1 |А МЕЖГОСУДАРС"! ЬЕ| I НЫГ. НЕРЕТиШЛиРПШ

ОПТИМИЗАЦИЯ РАИ01П1ЫХ ЭЭС

....оашыиздлнцсялщРАздитя^^рлПинА.....:

СХЕМЫ ВНЕШНЕГО . СХЕМЫ ВНЕШНЕГО .ОБЕЕКТОВ КОНКГЕ- ;

э;|1ЭТРос!1А1ЖР111'ш:элвктнх:ачвжы11и(:'111огопк>ис111К>--п основной спи :кгухи£ых1ю1Т'::-1гге-ТЕП в\ння.сетей, •

РАЙОНА : (кштшо-а.ютлиптщ: ПОДСТАН11]111 11 Тл!

А..... ...... .....<.....* .....1.....

ЭКОН(>МИЧЕСК11Г ЗАТРАТЫ В ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕ1111!.

(энц-госбсря ающие электростанции л спн) С УЧЕТОМ С1РУК-1УТН0П11ЭИЕР1Х)-ТЕХ1КХ10П1ЧРСК0Й __СОСТАВЛЯЮЩИХ

Ч

ЭКШ1а4ЛЕНТНЫЕ ЩЕРГбСБЕРЕГАЮЩНЕ НАГРУЗКИ

ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУР, СХЕМ 11 ПАРАМЕТРОВ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАЪЖЕ.ШЯ

'. пгоХшшШшых";'' 1сродских"'"": 'смьскохоз'яЯствЁн'ных":

КОМПЛЕКСОВ • ОБРАЗОВАННА : ОБЪЕКТОВ <1.......■•- -•-■- д.......;-■•-.......Д;

Г ЭКВИВАЛПНГНЫЕЭНПРГОСЬЕРЕГАЮЩИЕ НАГРУЗКИ. Л НЕТРАДИЦИОННЫЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ]

Рис.2. Иерархии задач оптимизации проектирования и способов учёта энергосбережения:

где

- задача оптимизации развития; ' "'■

• - способ учёта энергосбережения; , ■ .

- при прогнозировании, долгосрочном проектировании;

- при краткосрочном, конкретном проектировании

Показана необходимость учитывать фактор энергосбережения на всех уровнях иерархии задач оптимизации процесса проектирования ЭЭС, и предложены способы его учёта при различных степенях агрегирования информации об энергосберегающем потенциале.

Выполнен анализ рекомендуемых специалистами для применения критериев оптимизации развития электроэнергетических систем в условиях рчнка. На основе проведённого анализа скстематнзнроьашл условия применения основных критериев оптимизации развития в новых условиях.

'-'о второй главе на основе анализа общего состояния ТЭК в Беларуси и других странах СНГ сформулированы основные направления энергосберегающей политики в области электроэнергетики. Предложенные направления являются основой создания единой комплексной системы учёта энергосбережения и её информационного обеспечения для дальнейшей разработки и развита методов оценки, определения и учёта параметров энергосберегающих эквивалентов в задачах развития ЭЭС. Разработан общий алгоритм выяштения источников энергосбережения. Проведены исследования и анализ структуры топливно-энергетических ресурсов, технологий её формирования, их передачи, распространения и потребления по отраслям экономики (га примере Республики Беларусь) с целью выявления источников энергосбережения и оценки его потенциала. Проведён анализ основных видов энергосберегающих потенциалов: технического, экономического и поведенческого. Предложено ввести 4 * вид потенциалов энергосбережения - эколошческии. Выявлены основные факторы, влияющие на оценку, определенно и учёт потенциалов энергосбережения. Для рассматриваемых в 3 и 4 главах настоящей диссертации зэдач развития ЭЭС в качестве основных параметров энергосберегающих эквивалентов ЭСт, ЭСд и Нр выбраны для применения параметры, представленные в табл.1. Поясним предлагаемые в табл.1 параметры:

Нэт~ энерготехнический эффект от внедреьия энергосберегающих мероприятий и технологий соответственно для энергосберегающей электростанции ЭСт, определяемый через установленную мощность (Ру<т, |МВт]) и число часов использования установленной мощности (ТУСГ, [ч|); дтя энергосберегающей злек- . тросети ЗСл, определяемый через передаваемую по сети мощность {РПт:е, |МВт|) или протяжённость ЛЭП в данной сети (¿11Ч, [км|) и для энергосберегающей нагрузки Нр - через полную мощность нагрузки (5дг,, |МВА)) И эквивалентное Время использования максимума нагрузки (Гтох, (ч|) или через её эквивалентные регулирующие характеристики;

Таблица 1

Основные параметры энергосберегающих эквивалентов ЭС|, ЭС4 и И -

. 3ilepiPC&cpcjaKmitic экиипалсши Эисрго- ' . Сб^рСШЮНШС ^^ параметры ЛИ. PI 0-СЪЕРЕГАЮШИК Э.ШЛГИЧТСКИЬ ГТАШ1Ш1 ЭНЕРГО-СЬЕРЕГМОШИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ('ТЛИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ •ИЕКТРНЧЕСкИЕ НАГРУЗКИ

ЭС, ______ Kl.....J НГ

ЭНВРГО-ТЕХШ1ЧЕСКИП ПАРАМЕТРЫ Nrr (1'нт ; Туа) NJr (РIII Г > l'.nn) (S„,; T„,J

ЭКОЛОГО-ЭКОИОМП'ШСКИЕ ПАРАМЕТРЫ G„ (НУ«; 11У>) G}J (ПУ) G)3 (НУ; iiyj)

С01ШАЛЫ10-3KOHOMH4ECK.HL ПАРАМЕТРЫ Ясэ Hij (N>fOj)lt.

(•ЭЭ " суммарный предотвращённый годовой эколого-экопомическнй ущерб от внедрения энергосберегающих и средозашитных мероприятий, который выражается соответственно доя энергосберегающей электростанции ЭС| через предотвращённые ущербы ог выбросом вредных пенисты ь атмосферу Iii" и занимаемой электростанциям» земли ПУ'\ для эпсрюсберегающен электросети ЭСд через предотвращённый ущерб от занимаемой элеюросегями земли 1И° и для энергосберегающей нагрузки Иг через предотвращённый ущерб от выбросов вредных веществ в атмосферу 11У11 и занимаемой нщру.ткамп je мл и ПУ3;

Res ' годовой чистый социально-экономический эффект (прибыль), который зависит от конечного результат энерго технического Njj и эколого-экопомиче-ского Сду эффектов, а также от дополнительного дохода от повышения уровня надёжности энергоснабжения и улучшения производства Кц в результате внедрения энергосберегающих мероприятий и технологий на объектах электроэнергетических систем и потребителей.

Разработаны матрицы энергосберегающих мероприятий и технологий (ЭСМТ) для тепловых электрических станций и электрических сетей ЭЭС, а также на уровне системы электропотребления дли промышленных предприятии. Составленные матрицы ориентированы на применение в среде интегрированной автоматизированной системы управления (ПАСУ) энергосбережением.

Автором разработаны две методики оценки и определения ггараметров энергосберегающих эквивалентов для верхних и нижних уровней задач развития электроэнергетических систем. Первая методика (рис.3) использует районирование территории страны и ее регионов по влияющим факторам на основе методов таксономии. Вторая методика (рис.4) основана на прумом.подсчете на основе экономической оценки ЭСМТ и формировании списка раритетов, по энергосберегающим матрицам с учётом нетрадиционных возобновляемых источников

энсрши. Исходные данные для прямого подсчёта мо!ут быть получепы как один Н1 результатов энергетического обследования (аудита) предприятий, методика которого разработана н предложена с целью оценки и определения энергосберегающих потешпшлоп и на их основе параметров энергосберегающих .эквивалентов.

1 !пд1с[ )пкл псгппч1н ;!ик\мсшаи!1Т1

•рмировиннс и <>С»р;|Пог:с.*! сущес! нуь>пкм'т * 11с|• экономической информации и,ч \ровне репижа

ч о| на

Дин ни ТЭР —I—:

Анализ спосоооп преобразования, передачи и распределения

Аналт СНС1СММ элсктропотреГисиня

гп

Районирование территорий страны и се регионов но влияющим факторам на основе методов гякгсшомни

''"Ироисленис терннн>следонанич отдельных районои и сошиегпвии

с иерархией ЭЭС и системой •?лекгропо|реПлення: Гсиернр\ кипне мощное т-^сисюч'щрра-пюшмс сс1п-»ОГч,скты мсжюсуд. змаченнр раион-юГпагть-*! прол-имрвг<ть-н>ирпум1и;1см11Ы1| комплекс—►ирелмрня!не

X

(>ире.(с тсиие пеючинкои

'»нфюсбсрсжеиня (коли чес т венная оценка)

I

Пыоор жер! 1ЧЧ~»С)Ч'| ло1цнх~м1'ро|||>ия1П11 и гечнолгч пП в СО01ВС1 стгшн с ра )раГ>отаннымп иерархическими матрицами но чнерго-ебереженпк) я ПАСУ онергосГ'срсжением

определение энергосберегающего потенциала

(па верхних иерархических уровнях системы энергосбережения)

Формирование и определение видов н расположения онерт-сбсрегаготнт жп-в 0): (ТБ. Т ЭСт, ЭСл) по районам (е)

Определение нч лк'ртнческн.х и *»ко пи о- жономическнх параметров (№,ти (?;»•»)««. для иикрвала времени (Ь)

Т

Определение приведенных зафа! на внедрение )чери»соере1аюн1Их\ мероприятий н 1СМЮЛ01ИП 3\гт \

ч

Определение дополнительно! о дохода от повышения надежности члсктроспабжепня и улучшения производства ог ЭСМТ: И,,

Определение суммарного чистого социальпо-эконсмичсского эффекта с учетом коэффициента Уц, учитывающего поведенческого потенциала:

Выдача рекомендации п<» соисршспст-ропаиию прукт\рм, "н'хножмни и тосоОоп учет шсргосГкфожсипя

' 1!п«д шерннчнречанчпнх жнмпа.тешч? с |и партнерами в расчепп.гс еяемм и мч к ли рзиштнч ЭЭС

Гие.З. Методики оценки и определения параметров энергосберегающих гккнпа-лентои дчя перхннх уроппей трарчш млач ра кттпя З'К_

Подготовка ^ первичной I документации!

ю-

Формирование и обработка с>ществ\ющей эиерю-финансовой информации на уровне конкретно!о энергообъ^кта (предприятия)

-Г

"Проведение энергообслсдования (аудита) д« нно1 о объекта и соответствии сЛ иерархией ЭЭС и системой о.иктропотрсбления: шпаюшие сетн-»раснределнтельиые сети-» внутренние сети электроснабжении предприятие -»и роич во лет ьо(тсл..о логические чроцс>.сы)-»цс\->э.че1< гроус гаковка

[ Анализ энергетических балансов ]

х

Выбор ЭСМТ в соответствии с их ма1рн-црми на про.чиредирпяпшх (в рамках шгш'рировашюП автоматизированной систем управления эиер! осберсжение:.!)

/Выдача рекомен^ Iдации по срокам | и мера*! реа.ипа-

^ цццЭСМТ ^

Определение ^ экокомнческо! о потенциала У^нсрго^бсрежсн!!/,

Оиреде 1ение тедническо! о и жо.ни и четкого чиер» осберега-юшик потенциалов I»а основе ч___ма!рии ЭСМГ /

___ген:_.

Экономическая оцен» а ЭСМ Г и формирование списка рлрп геюв (пых-нрпоидп и плп-за1раты и сре»: ок\¡м.мосиО,

* *

Формирование и определение расположения энерюсберетаю-тих эквивалентов нагр>зкн и нстрадиинонлмх источников Определение их энергетических И ж0л01 о-'»коцочнче1кн* нарамсфоь (1) : (N>1 и влЬг для шпернада времени

мероприятии и технологии^ З^т

Определение дополнительною дохода от повышения надежности электроснабжения и улучшения проитводства от внедрения ЭСМТ: Яц

Определение суммарного чистого социально- экономического эффекта с учетом коэффициента \'п> учитывающего нсвелснчсского потенциала:

№ = XXК, Я-,{ыэт;вХ+

^Выдача рекомендации по совсршеист новацию структуры, технологии II способов учёта энергосбережения

■А:

Ввод энер1 осбере. аюншх экунвален гов л с их параметрам» в расчетные схемы и модели ратшпня ЭЭС

Рис.4. Методика оценки н определения параметров энергосбграающих эгзииа-, лет он для нижних уровней иерархии задач развигня ЭЭС

В третьей главе разработан атгорнтм выбора структуры генерирующих мощностей (СГМ) ЭЭС, на о;:,ове которого установлены и предложены для дальнейшей апробации три способа развития структуры электроэнергетической системы Беларуси, включающие восемь вариантов (рис.5).

Доказана принципиальная возможность развития ЭЭС за счёт качественно и функционально нового использования имеющихся элементов и связей в энергосистеме, т.е. при сохранении её структуры и реализации потенциала энергосбережения. Разработаны принципы модификации моделей оптимизации долгосрочного развития ЭЭС для учёта потенциала энергосбережения страны на основе методик (рис.3 и piic.4) и предложенных в диссертации (гл.1 и 2) энергосберегающих эквивалентов топливных баз, транспорта, электрических станций и сетей.

Выполнена модификация линейной модели оптимизации СГМ ЭЭС для каждой из трёх составляющих приведенных затрат (1) с целью их адаптации к учёту энергосбережения на основе энергосберегающих эквивалентов в два этапа:

3 = 3*с + 3т + 3л, (1)

где '¡эс - приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию электрических станций (без топливной составляющей);

Зт - приведенные затраты на добычу и транспортировку топлива;

3jj - приведенные затраты на создание обменных потоков электрической энергии и усиление электрических связей.

На первом этапе в (1) учтена часть параметров энергосберегающих эквивалентов (габл.1) - годового чистого социально-экономического эффекта R\ (2),

зависящею соответственно для каждой составляющей (1) от энергосберегающих электростанции, гоплиппон базы, транспорта к электросети, э также от приведенных затрат на внедрение ЭСМТ па соответствующих объектах Зщт-

/?, - - >(1(1 - з:п) а»

Тогда получим следующее выражение:

3„ = 3-к„, (3)

здесь Здг - приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию ЭЭС с учетом социально-экономического эффекта ¡¡¡у.

На втором этапе учтены остальные параметры энергосберегающих эквивалентов - годовые чистые социально-экономические эффекты ¡'с, и Кц< зависящие соответственно от эколого-экономтпескнх параметров С^э и дополнительного дохода от повышения надежности энергоснабжении и улучшения производства. В конце второю этапа получено выражение модифицированной модели оптимизации С.ГМ ЭЭС с полним учётом фактора энергосбережения н связанных с ним кторов натёжносп! энергоснабжения и воздействия объектов на окружающую среду:

3' = 3-Л£, (4)

где 3' - приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию ЭЭС с полным учётом параметров энергосберетаюших эквивалентов (табл.1):

- суммарный годовой чистый социально-экономический эффект, зависящий от конечных результатов эффектов Л/у, Кц и Иц. а также ог коэффициента Уц, учитывающею настроенность и готовность энергоперсенала и населения участвовать в программе энергосбережения, т.е. поведенческий потенциал энергосбережения, следующим образом:

= + Кг, + /?„)• (5)

I

Коэффициент Уц определяется отдельно для каждого исследуемого района (объекта) экспертным путём и может принимать значения ог 0 до 1.

Выполнена апробация как традиционной, так и модифицированной моделей для 4 вариантов различных способов ра.шпия структуры теиерируюших мощностей ЭЭС Беларуси на ближайшие 15 лет (см. рис.5).

На основе полученных результатов н проведённых анализов пришли к выводам, приведённым в табл.2.

Таблица 2

Результаты апробации моделей для оириангои развитии БЭЭС

Iй СПОСОБ II й сносок СНОСОВ

I й ВАРИАНТ 2*й ВАРИАНТ 3 й ВАРИАНТ ВАРИЛИ Г

Весьма проблематичен »1>за: - нынешнего состояния Экономики РБ; - отсутстния ССРЫГЛ1ЫХ собстпснных и иностранных штсстнпий и обществешшл пргду- | бежленнй против АЭС ПрИИСДСННЫС л Праги на СГрОШСЛЬСПЮ крупной ТЭС примерно и 2 раза меньше чем ,кЛр.ГГЦ на ст|хппо.1и.тга А КТ такой же мощности Мог бы принести .ТЭС и респушикс И- - 1,057 млрд. и5$ при \'ц ~ 1. однако его реализация и отдельности не обеспечит полностью требуемое кшнчоспю и. к: ктро энергии в р^сматрииаемоч периоде раиагшя Т При «еденные игран.) на реал и хи;мм яыно! о ырн.игга и 5 ри меньше, чем н случае 1 л> ¡uipn.ii па и в 3 ран \»сныпс чем I«:« НТОрОЧ

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ВАРИАНТ РАЗВИТИЯ ЭЭС РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Если п Республике Беларусь удастся обеспечить в блплатине 15 лет нсобхоли-

мые технико-экономические и психологические условии, то иелссообралю нротолнть активную энергосберегающую налитку и расширял, существующие электрические еганцин на деньги, сэкономленные и счёт энергосбережения (ориентировочны» во)-можиый суммарный соиимыю-экоиомическин э<|х1>ект от приведем«!! активной энергосберегающей политики при рхшитин Белорусской электроэнергетической системы в ближанвще 15 лет можно опенип. 1,42^3,117 млр.тЦЗД_

Л четвёртой главе разработаны принципы модификации моделей оптимизации среднесрочного развития электрических сетей ЭЭС для у\ёта потенциала энергосбережения на основе применения предложенных в диссертации (гл.1 и 2) эквивалентных энергосберегающих нагрузок. Составлена структурная схема алгоритма оптимизации развития электрических сетей на основе традиционной (без учёта энергосбережения) модели.

Выполнена модификация модели оптимизации развития электрических сетей на основе энергосберегающих нагрузок, которая учитывает изменения реальных нагрузок при внедрении ЭСМТ в электрических сетях внутреннего энергоснабжения, в технологических процессах и вспомогательных нуждах промышленных потребителей, в три этапа. Первый этап состоял в модификации традиционной модели, за исключением критерия оптимизации. На втором этапе выполнена модификация критерия оптимизации развития электрических сетей за счёт учёта в нём части параметров эквивалентных энергосберегающих нагрузок (табл.1) - годового чистого социально- экономического эффекта к"?, включающего затраты на внедрение ЭСМТ На третьем этапе учтены остальные

параметры энергосберегающих нагрузок - годовые чистые социшшю-экономические эффекты /{"' и цЧ) , зависящие соответственно от эколого - экономиче-

скпх параметров и дополнительного дохода от повышения надёжности электроснабжения и улучшении производстза. В результате были получены модифицированные модель и критерии оптимизации развития электрических сетей ЭЭС с полным учётом фактора энергосбережения и связанною с ним повышения надёжности энергоснабжения и уменьшения отрицательного воздействия знер|с-тики на окружающую среду.

Выполнена апробация традиционной и модифицированной моделей оптимизации развития электрических сетей для заданной схемы электрической се ти напряжением 110 кВ л питающей 4 промышленных потребителя суммарной мощностью 84 МВД при краткосрочном и конкретном проектировании из бзк энергосберегающей нагрузки ц методики, представленной на рис.4. На основе полученных результатов пришли к следующим выводам:

— при конкретном проектировании объектов любой мощности процесс внедрения энергосберегающих мероприятий и технологий будет прибыльным для всех участников (электроэнер'стической системы и потребителей) данного процесса с энсрготехпической, эколого- и социально-экономических точек зрения;

- 'электроэнергетическая система при любой доле [а3=(0 - 100)%] её участия в покрытии затрат на внедрении ЭСМТ у конечных потребителей получает прибыль в размере 4,96-2,71 млн. а сами потребители энергии при любой доле [а3=(0 -100)%] их участия в покрытии затрат на внедрение энергосберегающи» мероприятий и технологий на своих предприятиях получают прибыль в размере 6,53-4,28 млн. иБ$. Кроме тою, в рассматриваемом периоде развития (Т~ 5 лет) оплата за потребляемую электроэнергию снизится на величину Я\- = 3,23 млн. Ш$;

ВЫВОДЫ

В соответствии с поставленной целью и задачами исследования в диссертационной работе подучены следующие основные результаты:

1. Предложена концепции системною учёта энергосбережения в задзчах развития' электроэисртетических систем, суть которой заключается в том, что энергосбережение для ресурсодефицигных стран, подобных Беларуси, рассматривается как крупный, потенциальный источник энергии в приходной части топливно-энергетическою баланса и одновременно как самостоятельная сложная, большая, иерархическая, человеко-машинная система, имеющая связи со всеми отраслями экономики и окружающей средой. Она отличается возможностью

учёта территориальной распределенности и значимости энергосберегающего потенциала, экономических затрат на энергосбережение, факторов времени, надёжности и экологии в части изменения потенциала энергосбережения в задачах развития электроэнергетических систем на различных уровнях иерархии, а также условий реализации энергосберегающих мероприятий и технологий, в том числе соотношение государственного и частного секзоров, психологическую подготовленность и настроенность обслуживающего персснхшт и населения, отношение государственных властей ¡1 т.п.

2. Разработаны способы учёта энергосбережения в задачах оптимизации раь шггия электроэнергетических систем на базе введённых в диссертацию расчётных энергосберегающих эквивалентов топливной базы, транспорта, электростанции, электрической сети и нагрузки и их энергетических, экологических и социально-экономических параметров для всех уровней иерархии задач оптимизации процесса проектирования электроэнергетических систем при различных степенях агрегирования информации об энергосберегающем потенциале.

3. Предложены матрицы^ энергосберегающих мероприятий и технологий для тепловых электростанций и электрических сетей, а также для уровня системы электропотребления - промышленных предприятий, отличающиеся компактностью и многоуровневой иерархией основных энергосберегающих мероприятий с целью их применения при решении проблемы рационализации использования топливно-энергетических ресурсов как на уровне электроэнергетических систем, так и на уровне потребителей энергии в среде интегрированной автоматизированной системы управления энергосбережением.

4. Разработаны две методики оценки и определения параметров энерюсбере-гаюших эквивалентов для верхних й нижних уровней задач развития электроэнергетических систем, на основе которых получены и апробированы модифицированные математические модели для задач оптимизации развития структуры генерирующих мощностей и электрических сетей электроэнергетических систем, позволяющие полностью учесть фактор энергосбережения и связанное с ним улучшение экологии VI надёжности энергоснабжения.

5. Доказана принципиальная возможность развития электроэнергетических систем за счёт качественно и функционально нового использования имеющихся элементов и связей в энергетической системе, т.е. при сохранении сё структуры и реализации потенциала энергосбережения, а также роль энергосбережения в согласовании энерго-, эколого- и социально-экономических интересов между поставщиками и потребителями электрической энергии.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Поспелова Т.Г., Хассан Юссеф. Принципиальные положения учёта энергосбережения в развитии ЭЭС//Изв. РАН. "Энергетика".-1997г№ 1.-С.123-130.

2. Поспелова Т.Г., Хассан Юссеф. Учет показателей энергосбережения при проектировании развития электроэнергетических систем // Электричество. -1996.-Х» 9. - С.2-9.

3. Поспелова Т.Г., Хассан Юссеф. Методология учёта энергосбережения в задачах развития ЭЭС // Энергетика...(Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объед. СНГ). -1996,-№ 5-6. - С.53-60.

4. POSPELOVA Tatyana, HASSAN Youssef. The principles of simulation of energy saving factor in the problems of electiical power system development // Математическое моделирование в электротехнике и электроэнергетике: Тез. докл. на-учн.-техн. конф. -Львов, 1995. -C.20I.

5. Поспелова Т.Г., Хассан Юссеф. Условия моделирования энергосберегающего фактора в задачах развития электроэнергетических систем // Состояние и перспективы развития науки и подготовки инженеров высокой квалификации в Белорусской государственной политехнической академии: Тез. докл. научн.-техн. конф.-Минск, 1995.-С.54.

6. Хассан Юссеф. Применение энергосберег ающих эквивалентов в задачах развития ЭЭС //Технические вузы-Республике:Тез. докл. научн.-техн. конф. -Минск, [997.-С.50.

7. Хассан Юссеф., Поспелова Т.Г. Влияние энертосбереження на развитие энергетических систем // Электрические станции. - (Принята редколлегией журнала к печати в 1998, № 2.)

РЭЗЮМЕ ХАСА11 Юсеф Мохамад

У.'пк фактару энергазберажэшш у задачах развищя электраэнергетычиых

Ыстэм

Элехтраэнергетычная астэма, энергазберажэнне, канцэпцыл, патэниыял, эиергазберагаючыя экв1валенты, аптымйзацыя, развншё, мадэль, крытэрый, мадифшацып, апрабацыя.

Аб'ект даследаваиня - электраэнергетычная Ыстэма. Мэта працы за-ключалася у распрацоуцы канаэпцьн, метадалогп 1 сродкау (магэматычных мадэляу, алгарытмау, практычных рэкамендацый) комплекснага у;мку фактару энергазберажэння у задачах развщця электраэнергетычиых астэм.

Прымянял1ся тэорьн планабання развщця электраэнергетычиых астэм 1 методыка тэхшка-эканам1чнага анал'пу.

Прапанавана канцэпцыя улжу энергазберажэння у задачах развщця пал1уна-энергетычлага комплексу ! яго падастэмы - эдектраэнергетычнай. Уведзены разлшовыя экв1валенты энергазберагаючых мерапрыемствау 1 тэх-налопй \ ¡X параметры (энергетычныя, экалапчныя I сацыяльна-эканамршыя) у задачах развщця электраэнергетычиых астэм, яюя маюць магчымасць улшыць энергазберажэнне^на разнастайных узроунях ¡ерархп.

Распраиаваны матрыцы энергазберагаючых мерапрыемствау I тэхна-лопй для цеплавых электрастанцый, электрычных сетак I прамысловых прад-прыемствау. Распрацаваны дзве методык! ацэню 1 вызначэння параметра? энергазберагаючых эшвалентау для верхи¡х I жжшх узроуняу ¡ерархп задач аптымЬацьп развщця эдектраэнергетычных астэм, на аснове яюх атрыманы 1 апраб1раваны мадыфйкаваныя матэматычныя мадэл1 для задач аптымЬацьп развщця структуры генерыруючых магутнасцей I электрычных сетак эдектраэнергетычных астэм,-яюя дазваляюць поунасцю ул'шыць фактар_ энергазберажэння I звязанае з ¡м паляпшэнне экапоги I надзейнасш энергазахоування.

Вышш навуковых даследаванняу дысертацьп выкарыстаны у наву-чальным працэсе Беларускай дзяржаунай полггэхшчнай акадэмн ! могуць быць выкарыстаны пры лланабанш развшня электраэнергетычных астэм.

Гашна прымянення - энергетыка ¡, у прыватнасщ, электраэнергетыч-ныя астэмы.

Р1£3 Ю М Е ХЛССЛ11 Юсссф Мохамад

Учёт фактора энерюсбгрсжексм в задачах развития электроэнергетических

систем

Э л е кт р оэ н с р т ет и ч е с кая система, энергосбережение, концепция, потенциал, энергосберегающие эквиваленты, оптимизация, развитие, модель, критерии, модификация, апробация.

Объект исследования - электроэнергетическая система. Цель работы заключалась в разработке концепции, методологии и средств (математических моделей, алгоритмов, практических рекомендаций) комплексного учёта фактора энергосбережения в задачах развития электроэнергетических систем.

Применялись теории планирования развития электроэнергетических систем и методика технико-экономического анализа.

Предложена концепция учёта энергосбережения в задачах развитии топливно-энергетического комплекса и его подсистемы - электроэнергетической. Введены расчетные энергосберегающие эквиваленты и их параметры (энергетические, экологические и социально-экономические) в задачах развития электроэнергетических систем, отличающиеся возможностью учёта энергосбережения на различных уровнях иерархии. Разработаны две методики оценки и определения параметров энергосберегающих эквивалентов для верхних и нижних уровней иерархии задач оптимизации развития электроэнергетических систем, на основе которых получены и апробированы модит фицированные математические модели для задач оптимизации развития структуры генерирующих мощностей и электрических сетей электроэнергетических систем, позволяющие полностью учесть фактор энергосбережения 1! связанное с ним улучшение экологии и надежности энергоснабжения.

Результаты научных исследований диссертации использованы в учебном процессе Белорусской государственной политехнической академии и могут быть использованы при планировании развития электроэнергетических систем.

Область применения - энергетика и, в частности,, электроэнергетические системы. ,