WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

За последние пятнадцать лет в электроэнергетике России наблюдаются, с одной стороны, малые вводы мощностей на электростанциях, с другой стороны, постоянный и ощутимый прирост электропотребления практически во всех отраслях хозяйства страны (рис. 1). Например, по отношению к 1998 г. рост потребления электроэнергии к 2006 г. составил 20,6%.

В этих условиях экономия становится важнейшим фактором поддержания роста производства в условиях дефицита энергии и ограниченных капиталовложений в развитие электроэнергетики.

Однако рост электропотребления происходит в основном не за счет внедрения новых, электроэкономичных технологий, а за счет увеличения выпуска продукции действующими мощностями производств, характеризующимися высокой степенью изношенности и низкой энергоэффективностью. Так, по данным Госкомстата России, в 1990-1999 гг. с 29,4% до 3,9% сократилась доля нового оборудования (возраст до 5 лет) в структуре активной части производственных фондов промышленности. С 15% до 34,9% возросла доля устаревшего производственного оборудования (возраст более 20 лет). Коэффициент обновления по промышленности в целом за десять лет снизился с 7,5% до 1,1%, то есть почти в 7 раз. Тем самым увеличение электропотребления увеличивает и потенциал электросбережения.

Рис. 1. Установленная мощность электростанций и

электропотребление России, 1990-2006 г.г.

Количественно определить потенциал электросбережения (разницу между фактическим и эталонным электропотреблением) можно лишь условно, например путем оценки возможных объемов электросбережения и их локализации по различным группам потребителей или отраслям хозяйства. Наибольший потенциал электросбережения имеется в промышленном секторе и почти 20% потенциала приходится на коммунально-бытовое хозяйство. В целом же потенциал электросбережения составляет около 23% от потенциала общего энергосбережения.

По степени затратности малозатратные, капиталоемкие и сопутствующие техническому прогрессу мероприятия по электросбережению.

Малозатратные мероприятия по существу сводятся к наведению порядка в использовании электроэнергии: устранение прямых потерь, своевременный ремонт и наладка технологического оборудования, соблюдение энергоэкономных технологических режимов, улучшение организации производства, сокращение времени работы оборудования на холостых режимах и т.п.

Капиталоемкие мероприятия требуют значительных инвестиций для их осуществления, причем повышение эффективности использования электроэнергии является здесь основной целью, а эффект от ее сбережения должен в приемлемые сроки окупать затраты на проведение мероприятия.

Сопутствующие мероприятия выполняются в процессе технического перевооружения потребителей, когда выделение затрат на электросбережение условно. К сопутствующим мероприятиям относится также изменение структуры используемых материалов и конечных продуктов.

Электросберегающие технологии и оборудование по-прежнему остаются слишком дорогими и малодоступными для массового внедрения. Тем не менее огромный «пассивный» спрос на них будет удовлетворяться с помощью различных источников финансирования, в частности – банковского кредитования и через создание энергосервисных компаний по типу зарубежных.

Важность применения потребителей-регуляторов обусловлена следующим. Графики электрической нагрузки характеризуются большой неравномерностью оказывающей воздействие на режимы работы энергетического оборудования, приводя к его частым пускам и остановам и вызывая перерасход топлива. Поэтому вопрос эффективного и рационального покрытия неравномерного графика нагрузки является одной из наиболее актуальных задач электроэнергетики. Для его решения требуется ввод специализированного высокоманевренного оборудования, способного покрывать пики графиков нагрузки и отключаться на время их провалов, что зачастую связано со значительными капитальными затратами.

В качестве альтернативы выступает искусственное уплотнение графика нагрузки – его выравнивание посредством привлечения потребителей к регулированию потребления электроэнергии. Такие потребители, способные работать в согласованном с ЭЭС режиме, способствующем заполнению провалов и (или) снятию пиков графика электрических нагрузок (суточных, недельных, годовых) принято называть потребителями-регуляторами (ПР).

Физически можно выделить два основных вида ПР:

- специальные ПР, подразделяющиеся на системные и продуктовые;

- ПР на базе обычных производств, подразделяющиеся на осуществляющие регулирование на основе имеющихся резервов и требующие установки дополнительного оборудования.

К специальным потребителям-регуляторам относятся тепловые, электрические и другие виды накопителей энергии, а также промышленные, бытовые и сельскохозяйственные производства со спросом на электроэнергию только в периоды провалов графика нагрузки. При этом системные ПР потребляют электроэнергию из ЭЭС в провалы графика и выдают ее обратно в часы максимума нагрузки (ГАЭС, ВАЭС, аккумуляторы тепла на АЭС, сверхпроводящие индукционные накопители), а продуктовые расходуют электроэнергию в провалы графика на производство собственной продукции без обратной выдачи. К продуктовым ПР относятся аккумуляционные установки электроотопления, электролизные установки для производства водорода, электромобильный транспорт, установки для обессоливания морской воды, дублирующий электропривод компрессорных станций газопроводов, сельскохозяйственные аккумуляционные электрокотлы и электронагреватели для горячего водоснабжения и отопления, установки для кормоприготовления и создания микроклимата.

Наиболее перспективными для климатической зоны России являются системы преобразующие электроэнергию в тепловую энергию с последующим ее аккумулированием.

В третьем разделе проведен обзор математических моделей (ММ) оптимизации развития электроэнергетики с целью определения возможностей их использования для решения задачи комплексной оптимизации развития электроэнергетических систем и потребителей электроэнергии.

Возрастающая актуальность проблем электросбережения и управления электропотреблением определяет потребность в соответствующем исследовательском аппарате – оптимизационных ММ. Исследование потребителей электроэнергии при оптимизации развития систем электроэнергетики требует от ММ обязательного наличия таких возможностей, как:

- гибкость, обеспечивающая построение дополнительных блоков (моделей), отличающихся степенью эквивалентирования ЭЭС и ее связей;

- способность учета изменений различных присущих потребителям электроэнергии особенностей и параметров;

- моделирование покрытия множества характерных суточных графиков электрической нагрузки ЭЭС в едином календарном времени.

В соответствии с проведенным обзорным исследованием установлено, что наиболее полно поставленным требованиям соответствует разработанная в ИСЭМ СО РАН оптимизационная ММ «СОЮЗ», предназначенная для выбора рациональной структуры генерирующих мощностей. Определено, что модель после проведения соответствующей модернизации может быть использована для исследования потребителей электроэнергии при оптимизации развития электроэнергетических систем.

В четвертом разделе:

- определен критерий экономической эффективности электросбережения и регулирования электропотребления в условиях задачи комплексной оптимизации;

- описана адаптация ММ «СОЮЗ» к задачам исследования потребителей электроэнергии при управлении развитием ЭЭС;

- проведены исследование развития ЕЭЭС России с учетом влияния со стороны потребителей электроэнергии и определение эффективности некоторых потребителей-регуляторов и мероприятий по электросбережению.

Критерием комплексной оптимизации систем электроэнергетики и потребителей электроэнергии является минимум суммарных затрат (1), включающих в себя затраты как на производство электроэнергии, так и на ее потребление (затраты на обеспечение технологических процессов, связанных с электропотреблением).

З = ЗППЭ + ЗП min

(1)

где: З – суммарные затраты, связанные с производством и потреблением электроэнергии; ЗППЭ – затраты на производство и передачу электроэнергии; ЗП – затраты на потребление электроэнергии или технологии, связанные с электропотреблением (затраты потребителя).

Для оценки эффективности мероприятий по электросбережению и регулированию электропотребления, критерий оптимизации (1) можно представить в виде:

З (, ) = ЗППЭ (, ) + ЗП (, ) max

(2)

где = N / N, (0 < < 1) – коэффициент электросбережения (отношение величины нагрузки потребителя после проведения электросбережения к его исходному значению); = Nmin / Nmax, (0 < < 1) – коэффициент неравномерности графика нагрузки (отношение значений минимальной нагрузки и максимальной).

В задаче комплексной оптимизации коэффициенты и являются искомыми оптимизационными параметрами, зависящими от масштабов реализации оцениваемых мероприятий.

ЗППЭ (, ) и ЗП (, ) – изменения затрат на производство и передачу, а также потребление электроэнергии, связанные с реализацией мероприятий по электросбережению и регулированию уровней электропотребления, в свою очередь определяемые как:

ЗППЭ (, ) = ЗППЭ – ЗППЭ

(3)

ЗП (, ) = ЗП – ЗП

(4)

В выражениях (3) и (4) ЗППЭ, ЗП и ЗППЭ, ЗП – соответственно затраты на производство и передачу, а также потребление электроэнергии до и после проведения мероприятий по электросбережению и регулированию режимов электропотребления.

Постановка задачи комплексной оптимизации развития электроэнергетики и потребителей электроэнергии может найти свое применение для решения различных вопросов:

- разработка государственных энергопрограмм, энергетических стратегий, программ энергосбережения;

- определение схем развития различных отраслей экономики, прямо или косвенно связанных с электроэнергетикой;

- разработка и оценка механизмов финансовых взаимоотношений между энергокомпаниями и потребителями электроэнергии в вопросах электросбережения и регулирования режимов электропотребления;

- поиск путей преодоления экологических проблем.

Для адаптации модели «СОЮЗ» к задачам исследования потребителей электроэнергии при управлении развитием электроэнергетических систем произведено ее дополнение соответствующими блоками математических моделей потребителей электроэнергии [1-4, 6, 8, 9]. Обобщенная математическая формулировка модели:

Выражение (5) является минимизируемым при ограничениях (6) функционалом, в общем случае представленным суммарными приведенными затратами на развитие и функционирование электроэнергетических систем, исследуемых потребителей-регуляторов и энергосберегающих технологий.

Здесь j – номер группы однотипного генерирующего оборудования или потребителя электроэнергии; i – номер энергоузла; s – номер характерного суточного графика нагрузки; – индекс (продолжительность) зоны нагрузки в суточном графике;

– нагрузка j-го типа генерирующего оборудования в узле i в суточном режиме s в зоне, продолжительностью часов либо мощность (снижение нагрузки) потребителей-регуляторов или электросберегающих технологий, – соответствующие удельные переменные затраты;

– выбираемые установленная мощность и новая (вводимая) мощность j-го оборудования (потребителя) в узле i; – удельные постоянные ежегодные издержки и приведенные капиталовложения в это оборудование;

– пропускная способность электрической связи между узлами i и i’; – удельные ежегодные затраты на эту связь;

– новая (вводимая) пропускная способность межсистемной связи i и i’; – соответствующие удельные приведенные капиталовложения.

Первые две суммы в целевой функции определяют годовые переменные и постоянные издержки на электростанциях и у моделируемых потребителей, третья сумма соответствует приведенным капиталовложениям в их реализацию, последние две суммы определяют годовые постоянные издержки и приведенные капиталовложения в межсистемные электрические связи.

Ограничения (6) включают в себя балансы мощности энергоузлов, технические ограничения на режимы работы генерирующего и электропотребляющего оборудования, ограничения по топливу и др.

Годовой баланс энергии энергоузлов в модели описывается совокупностью балансов зон представительных суточных графиков электрической нагрузки с переходом к годовым показателям в функционале модели через коэффициенты «эквивалентного числа суток в году». При моделировании суточного режима используется принцип «позонной оптимизации» в соответствии с разбиением суточного графика нагрузки на горизонтальные зоны продолжительностью часов, соответствующие приростам нагрузок в разные часы суток:

(7)

В выражении (7) первая сумма – участие всех электростанций узла, ПР и мероприятий по электросбережению в покрытии зоны отдельного суточного графика, вторая и третья суммы – межузловые «входящие» и «выходящие» перетоки, а правая часть – мощности зон суточного графика.

Поскольку определено два вида влияния на электропотребление: изменение его уровня с помощью электросбережения и снижение неравномерности графиков нагрузки с помощью потребителей-регуляторов, именно их ММ предлагается использовать для решения задачи комплексной оптимизации развития электроэнергетических систем и потребителей электроэнергии.

При проведении оптимизационных расчетов по выбору рациональной структуры электроэнергетической системы по типам электростанций и оборудования, мероприятия по электросбережению можно рассматривать как один из «способов» покрытия нагрузки, т.е. как альтернативу выработке электроэнергии на электростанциях. Математическую модель k-го потребителя электрической энергии, проводящего мероприятие или ряд мероприятий по электросбережению можно представить следующим образом:

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»