ВУЗ:
Составители:
ПГУ АЭЭС оптимизация
темы
пользовании энергоресурсов и мощностей системы на периоды от
месяца до года, поэтому режимные задачи имеют характер долго-
срочной оптимизации.
В общем случае решаются следующие основные задачи:
1) определение запасов гидроресурсов и оптимизация режима их
использования;
2) определение топливных ресурсов системы и оптимизация топли-
воиспользования;
3) составление балансов мощности и энергии системы;
4) планирование капитальных ремонтов энергетического оборудова-
ния;
5) определение технико-экономических показателей работы системы
и станций.
Каждая задача является оптимизационной и в значительной ме-
ре определяет экономические показатели
системы.
42
Задачи долгосрочной оптимизации зачастую дают более значи-
тельный эффект, чем задачи кратковременной оптимизации. Напри-
мер, оптимизация режима водохранилищ позволяет повысить выра-
ботку электроэнергии ГЭС на 5-10%, оптимизация капитальных ре-
монтов снижает на несколько процентов затраты на их проведение и
позволяет существенно увеличить располагаемые мощности.
Особенностью алгоритмов долгосрочной оптимизации является
следующее:
1) использование статистической информации, например, данные о
нагрузках системы за прошедшие периоды, о различных показа-
телях системы, ее оборудования, гидрологическая информация и
т.п. (это выдвигает особые требования к накоплению и перера-
ботке статистической информации);
2) необходимость достаточно полного представления энергетиче-
ской системы при решении задач текущего планирования: учиты-
вать все виды
электростанций, виды и марки топлива, варианты
передачи энергопотоков и т.д.
3) периодическая корректировка, вызываемая уточнением и накоп-
лением исходной информации;
4) многостадийность планирования, учет приоритета задач;
5) взаимовлияние задач краткосрочной и долгосрочной оптимиза-
ции.
Все это приводит к усложнению алгоритмов оптимизации.
Рассмотрим укрупненные алгоритмы некоторых задач.
Оптимизация
режимов во-
дохранилищ
гидростанций
Вся задача строится поэтапно.
Начальная формулировка задачи: при заданной приточности
воды в водохранилищах необходимо определить такой режим водо-
хранилища ГЭС, при котором обеспечивается минимум расхода экс-
плуатационных издержек или топлива системы. Исходная информа-
ция, а именно: нагрузки системы, гидрограф, прочее прогнозируются
на основании статистических данных. При
поступлении новых про-
гнозов исходный режим корректируется. Корректировка обеспечива-
ет связь долгосрочных и краткосрочных режимов. Сначала корректи-
ровку делают на месячном интервале времени, затем на декадном и,
наконец, на суточном. Последовательные корректировки основаны
на многократно повторяющихся оптимизационных расчетах.
На обобщении серий таких расчетов строятся диспетчерские
графики. Они являются управляющими функциями и дают рекомен-
дации об оптимальном ведении режима ГЭС. Если характерные для
ГЭС условия изменяются, диспетчерские графики строят заново.
Особенностью задачи является то, что для больших периодов
оптимизации
режима приходится увеличивать и расчетные интерва-
лы времени. Невозможно осуществить расчет годового регулирова-
ния режима водохранилища по часовым интервалам. При укрупне-
нии интервалов снижается размерность задачи, что облегчает рас-
четы, но уменьшается достоверность информации.
При расчете суточного периода требуется учитывать влияние
внутрисуточного изменения нагрузки (ночь), при расчете месячного –
изменение нагрузки
по дням недели (выходные, праздники), при рас-
чете годового периода – сезонные изменения нагрузки (лето, зима).
43
Для энергетики нашей страны типично каскадное использование
ресурсов рек (каскады ГЭС на Волге, Днепре, Ангаре). Это вносит
особенности при оптимизации использования гидроресурсов.
Дополнительно должны быть учтены гидравлические связи – свя-
зи по расходу гидроресурса. Чем меньше объем водохранилища,
вышележащих.тем сильнее связи, т.е. расходы нижележащих ГЭС
зависят от расхода
Гидравлические
связи имеют асинхронность, т.к. время добега-
ния волны расхода от одной ГЭС до другой составляет несколько
суток и зависит от множества факторов (приточность, уровень водо-
хранилища, ветер, состояние водной поверхности и др.) Например,
для Новосибирской ГЭС волна расхода в разных условиях проходит
расстояние 200 км за время от 2 часов до 3
суток.
Задача оптимизации каскада ГЭС решается на уровне энерго-
объединения.
Гидроузлы чаще всего имеют комплексное назначение. Гидро-
ресурсы водохранилищ используются в нескольких отраслях народ-
ного хозяйства. Тогда оптимизация уже не может осуществляться в
интересах только одной отрасли, например, энергетики. Наиболее
типичными задачами комплексного использования гидроузла явля-
ются две:
1) оптимальное распределение водных ресурсов между компо-
нентами (отраслями) по минимуму эксплуатационных затрат ком-
плекса, т.е.
min)()(ИИ
ггэк
→+=
∑
i
i
WИW ,
где
)(И
гэ
W – эксплуатационные затраты по энергетике, которые
зависят от объема используемых гидроресурсов
г
W ; )(
г
WИ
i
– экс-
плуатационные затраты i-той отрасли.
2) оптимизация нормируемых параметров регулирования вод-
ных ресурсов гидроузла (уровней, расходов, объемов воды). Крите-
рием также являются эксплуатационные затраты, связанные с рас-
ПГУ АЭЭС оптимизация
темы пользовании энергоресурсов и мощностей системы на периоды от наконец, на суточном. Последовательные корректировки основаны
месяца до года, поэтому режимные задачи имеют характер долго- на многократно повторяющихся оптимизационных расчетах.
срочной оптимизации. На обобщении серий таких расчетов строятся диспетчерские
В общем случае решаются следующие основные задачи: графики. Они являются управляющими функциями и дают рекомен-
1) определение запасов гидроресурсов и оптимизация режима их дации об оптимальном ведении режима ГЭС. Если характерные для
использования; ГЭС условия изменяются, диспетчерские графики строят заново.
2) определение топливных ресурсов системы и оптимизация топли- Особенностью задачи является то, что для больших периодов
воиспользования; оптимизации режима приходится увеличивать и расчетные интерва-
3) составление балансов мощности и энергии системы; лы времени. Невозможно осуществить расчет годового регулирова-
4) планирование капитальных ремонтов энергетического оборудова- ния режима водохранилища по часовым интервалам. При укрупне-
ния; нии интервалов снижается размерность задачи, что облегчает рас-
5) определение технико-экономических показателей работы системы четы, но уменьшается достоверность информации.
и станций. При расчете суточного периода требуется учитывать влияние
Каждая задача является оптимизационной и в значительной ме- внутрисуточного изменения нагрузки (ночь), при расчете месячного –
ре определяет экономические показатели системы. изменение нагрузки по дням недели (выходные, праздники), при рас-
чете годового периода – сезонные изменения нагрузки (лето, зима).
42 43
Задачи долгосрочной оптимизации зачастую дают более значи- Для энергетики нашей страны типично каскадное использование
тельный эффект, чем задачи кратковременной оптимизации. Напри- ресурсов рек (каскады ГЭС на Волге, Днепре, Ангаре). Это вносит
мер, оптимизация режима водохранилищ позволяет повысить выра- особенности при оптимизации использования гидроресурсов.
ботку электроэнергии ГЭС на 5-10%, оптимизация капитальных ре- Дополнительно должны быть учтены гидравлические связи – свя-
монтов снижает на несколько процентов затраты на их проведение и зи по расходу гидроресурса. Чем меньше объем водохранилища,
позволяет существенно увеличить располагаемые мощности. вышележащих.тем сильнее связи, т.е. расходы нижележащих ГЭС
Особенностью алгоритмов долгосрочной оптимизации является зависят от расхода
следующее: Гидравлические связи имеют асинхронность, т.к. время добега-
1) использование статистической информации, например, данные о ния волны расхода от одной ГЭС до другой составляет несколько
нагрузках системы за прошедшие периоды, о различных показа- суток и зависит от множества факторов (приточность, уровень водо-
телях системы, ее оборудования, гидрологическая информация и хранилища, ветер, состояние водной поверхности и др.) Например,
т.п. (это выдвигает особые требования к накоплению и перера- для Новосибирской ГЭС волна расхода в разных условиях проходит
ботке статистической информации); расстояние 200 км за время от 2 часов до 3 суток.
2) необходимость достаточно полного представления энергетиче- Задача оптимизации каскада ГЭС решается на уровне энерго-
ской системы при решении задач текущего планирования: учиты- объединения.
вать все виды электростанций, виды и марки топлива, варианты Гидроузлы чаще всего имеют комплексное назначение. Гидро-
передачи энергопотоков и т.д. ресурсы водохранилищ используются в нескольких отраслях народ-
3) периодическая корректировка, вызываемая уточнением и накоп- ного хозяйства. Тогда оптимизация уже не может осуществляться в
лением исходной информации; интересах только одной отрасли, например, энергетики. Наиболее
4) многостадийность планирования, учет приоритета задач; типичными задачами комплексного использования гидроузла явля-
5) взаимовлияние задач краткосрочной и долгосрочной оптимиза- ются две:
ции. 1) оптимальное распределение водных ресурсов между компо-
Все это приводит к усложнению алгоритмов оптимизации. нентами (отраслями) по минимуму эксплуатационных затрат ком-
Рассмотрим укрупненные алгоритмы некоторых задач. плекса, т.е.
Оптимизация Вся задача строится поэтапно. И к = И э (Wг ) + ∑ И i (Wг ) → min ,
режимов во- Начальная формулировка задачи: при заданной приточности
i
дохранилищ воды в водохранилищах необходимо определить такой режим водо-
гидростанций хранилища ГЭС, при котором обеспечивается минимум расхода экс- где И э (Wг ) – эксплуатационные затраты по энергетике, которые
плуатационных издержек или топлива системы. Исходная информа- зависят от объема используемых гидроресурсов Wг ; И i (Wг ) – экс-
ция, а именно: нагрузки системы, гидрограф, прочее прогнозируются
на основании статистических данных. При поступлении новых про- плуатационные затраты i-той отрасли.
гнозов исходный режим корректируется. Корректировка обеспечива- 2) оптимизация нормируемых параметров регулирования вод-
ет связь долгосрочных и краткосрочных режимов. Сначала корректи- ных ресурсов гидроузла (уровней, расходов, объемов воды). Крите-
ровку делают на месячном интервале времени, затем на декадном и, рием также являются эксплуатационные затраты, связанные с рас-
