Декомпозиционная модель для исследования и оптимизации надежности основной структуры ЕЭС России

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.

1. Чукреев Ю. Я., Чукреев М. Ю. Модели оценки показателей балансовой надежности при управлении развитием электроэнерге-тических систем. Сывтывкар, Коми научный центр УрО РАН; 2014: 206.

2. Рокотян С. С. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат 1985;: 350.

3. Непомнящий В. А. Оптимизация структуры генерирующих мощностей ЕЭС России при прогнозировании ее развития на долгосрочную перспективу. Академия энергетики 2014;: 2: 20–29, 3: 48 – 53.

4. Непомнящий В. А. Комплексная модель надежности электроэнергетических систем (генерация и магистральные сети). Надежность и безопасность энергетики 2015; (1): 10–17, (2): 12–23.

5. Рост ВВП России в 2018/2019 г. Электронные ресурсы: http://fincan.ru/articles/56_vvp-rossii-v-2019-godu/

6. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука 1964;: 576.

7. Непомнящий В. А. Экономико-математическая модель надежности энергосистем и их электрических сетей. Электричество 2011; 2: 5–16.

8. Непомнящий В. А. Модель надежности электрических сетей и развития системных аварий. Электроэнергия. Передача и распределение 2014.

9. Непомнящий В. А. Статическая устойчивость в задачах надежности магистральных электрических сетей энергосистем. Электроэнергия. Передача и распределение 2017; 3: 46–52.

10. Stott B. Decoupled Newton Load Flow. – IIIE trans power,appar.and syst., vol. PAS-91, p. 1955 – 1959, Sept./Okt. 1972.