Липовский проезд, 3а, кв.15, 188541, г. Сосновый Бор Ленинградской области
Lipovskiy proezd, 3a, fl.15,188541, Sosnovy Bor, Leningrad region
Изложены основные положения авторской модели надежности электроэнергетических систем (ЭЭС) и их объединений (ЕЭС РФ, ОЭС), позволяющей аналитически определять основные показатели надежности работы ЭЭС в составе генерации (балансовая надежность) и магистральных электрических сетей (надежность передачи) с учетом дислокации генерирующих мощностей и электрических нагрузок, электрических режимов и надежности работы магистральных электрических сетей. Для расчетов электрических режимов работы магистральных сетей 750 – 220 кВ использован метод декомпозиции Стотта, предусматривающий упрощение матрицы Якоби с разделением ее на две независимые подсистемы P → δ и Q → U, основанные на слабой функциональной cвязи между Pи Uи между Qи δ.
При разработке модели большое внимание уделено вопросам повышения корректности в оценке статической и динамической устойчивости ЕЭС и учету этих факторов в процессе расчетов надежности магистральных электрических сетей для каждой из рассматриваемых аварийных ситуаций. Особое внимание уделено повышению точности оценки экономических потерь (ущербов национальной экономики) в различных условиях работы и восстановления ЕЭС: при работе с пониженной частотой, при срабатывании устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР) и специальной автоматики отключения нагрузки (САОН), при внезапных отключениях потребителей, отключениях с предупреждением и плановых ограничениях электропотребления. При формировании состава потребителей, подлежащих ограничениям, вместо используемого в настоящее время пропорционального подхода для снижения ущерба применяется метод неопределенных множителей Лагранжа, основанный на учете технологической и экономической реакции различных видов потребителей на ограничения их электрических нагрузок.
Расчеты завершаются оценкой среднегодового недоотпуска электроэнергии и экономического ущерба потребителям от нарушений их электроснабжения для ЕЭС России в 2017 – 2019 гг., как основы для оптимизации системной надежности. Показано, что среднегодовой вероятный ущерб только в магистральных сетях ЕЭС РФ достигает 1.2% произведенного годового ВВП, в то время как его годовой прирост по оценкам МЭР и Госкомстата РФ за этот период не превышал 1.8%. Таким образом, из-за ненадежности работы только магистральных сетей 750 – 220 кВ ЕЭС национальная экономика ежегодно теряет до 2/3 его годового прироста.
The main provisions are outlined of the author’s model of electric energy systems and their associations (Unified Energy Systems of Russia, UPS), enabling to determine analytically the key parameters of reliability of operation of EES within generation facilities (generation adequacy) and trunk power grids (transmission reliability) subject to dislocation of generation facilities and electric loads, electric modes and reliability of operation of trunk power grids.
For calculations of electric modes of operation of 750–220 kV power grids, Stott’s decomposition method is used involving simplification of the Jacobian matrix, the latter being divided into two independent subsystemsP → δ and Q → U, based on a weak functional link between P and Uand between Q and δ. When developing the model, much attention has been paid to improving the correctness in assessing the static and dynamic stability of the UES and taking into account these factors in the process of calculating the reliability of trunk power grids networks for each of the considered emergency situations. Special attention has been paid to improving the accuracy of estimates of economic losses (damage to the national economy) under various conditions of operation and recovery of UES: when working at low frequency, on actuation of automatic frequency load shedding (AFLS) devices and special load shedding automatics (SLSA), in case of sudden shutdowns, shutdowns with prior notice, and planned power supply restrictions. When forming the composition of consumers subject to restrictions, instead of the currently used proportional approach, the method of indefinite Laplace multipliers is used to reduce damage, based on taking into account the technological and economic response of various types of consumers to restrictions of their electrical loads. The calculations are concluded with an assessment of the annual average undersupply of electric energy and economic damage to consumers from disruptions of their power supply for the UES of Russia in 2017–2019, as a basis for optimizing the system reliability. It is shown that the probable annual average damage only in trunk grids of the UES of Russia amounts to as much as 1.2 percent of annual GDP, while its annual growth over the same period is estimated by the Ministry of Economic Development and the State Statistics Committee of the Russian Federation to be within 1.8%. Thus, due to the unreliability of the operation of only 750–220 kV main nets of UES, the national economy annually loses up to 2/3 of its annual growth.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.