Учет критерия балансовой надежности при оптимизации перспективной структуры энергосистемы

Рассматривается метод оптимизации перспективной структуры электроэнергетической системы (далее — ЭЭС) по двум критериям: экономической эффективности (минимизации удельных приведенных затрат на электроснабжение потребителей) и балансовой надежности (минимизация вероятности дефицита мощности). Предлагаемый метод основан на применении генетического алгоритма. Представлены результаты апробации метода на примере оптимизации структуры генерирующих мощностей в концентрированной ЭЭС.

При планировании развития ЭЭС рассматриваются технические решения по развитию ЭЭС, которые по типу и технико-экономическим показателям могут быть сгруппированы в технологии. К технологиям развития генерации относятся агрегаты и энергоблоки электростанций разных типов различной единичной мощности. К технологиям развития электрической сети — новые линии электропередачи разных классов напряжения, а также средства компенсации реактивной мощности, позволяющие повысить их пропускную способность. Для каждой технологии должны быть заданы необходимые для вычисления целевых функций технико-экономические показатели и показатели надежности. Также в качестве исходных данных задаются параметры спроса на электроэнергию в ЭЭС: прогнозные электропотребление, максимум и график электрической нагрузки, показатели нерегулярных отклонений нагрузки с детализацией по отдельным узлам ЭЭС.

Для решения задачи, учитывая ее дискретность и наличие двух критериев, предлагается использовать генетический алгоритм. Расчет целевых функций на каждом шаге алгоритма производится с использованием метода Монте-Карло. В сравнении с классической постановкой задачи планирования развития ЭЭС решение предложенной задачи позволяет не только учесть нормативные требования к балансовой надежности ЭЭС, но и вы-брать оптимальный уровень балансовой надежности, исходя из оценки прироста затрат на его обеспечение с учетом структуры конкретной ЭЭС и возможных технических решений.

1. Ли В. Вероятностное планирование системы передачи электроэнергии. М. 2016;: 308.

2. Веселов Ф. В., Новикова Т. В., Федосова А. В. Основы экономики электроэнергетики: Методические указания. М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина 2016;: 80.

3. Чукреев Ю. Я., Чукреев М. Ю. Модели оценки показателей балансовой надёжности при управлении развитием электроэнергетических систем. Сыктывкар: Коми научный центр УрО РАН 2014;: 207.

4. Ковалёв Г. Ф., Лебедева Л. М. отв. ред. Н. И. Воропай. Надежность систем электроэнергетики. Новосибирск: Наука 2015;: 224.

5. Крупенев Д. С., Лебедева Л. М., Ковалев Г. Ф., Беляев Н. А., Егоров А. Е., Громов Р. Е. К оценке уровня резервирования генерирующей мощности в Единой энергосистеме России. Энергетическая политика 2018; (1): 33 - 44.

6. Belyaev N., Egorov A., Korovkin N., Chudny V. Economic aspects of ensuring the capacity adequacy of electric power systems. E3S Web of Conferences 2018; (58): 01010.

7. Krupenev D. Assessment of power system adequacy with renewable energy sources and energy storage systems. E3S Web of Conferences 2018; (58): 01012.

8. Korovkin N. V., Odintsov M. V., Frolov O. V. Operational planning in power systems based on multi-objective optimization. Power Technology and Engineering 2016; (1): 75 - 78.

9. Беляев Н. А., Коровкин Н. В., Чудный В. С. Формирование расчетных моделей электроэнергетических систем для оценки показателей балансовой надежности. Электричество 2018; (5): 11 - 17.

10. Непомнящий В. А. Надёжность оборудования энергосистем. М.: Изд-во журнала «Электроэнергия. Передача и распределение» 2013;: 196.