Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Энергетические системы и комплексы

Диссертационная работа:

Ханаев Вениамин Вениаминович. Исследование эффективности управления электрической нагрузкой при оптимизации развития электроэнергетических систем : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.01 / Ханаев Вениамин Вениаминович; [Место защиты: Ин-т систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН]. - Иркутск, 2008. - 146 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/585

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

1. ВВЕДЕНИЕ 4

2. ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОСБЕРЕЖЕНИЯ И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ-РЕГУЛЯТОРОВ КАК СРЕДСТВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УРОВНИ

И РЕЖИМЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 11

2.1. Электросбережение у потребителей: современное состояние и перспективы развития 11

2.1.1. Электросбережение. История вопроса. Стимулы и подходы 11

2.1.2. Общее состояние и потенциал электросбережения в Рос сии 14

2.1.3. Мероприятия по электросбережению 17

2.1.4. Развитие электросберегающих технологий в России

2.2. Регулирование электропотребления: возможности и перспективы применения 28

2.3. Влияние электросбережения и регулирования электропотребления на вопросы надежности 32

2.4. Выводы 34

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 3 5

3.1. Принципы и методы разработки моделей оптимизации развития электроэнергетики 35

3.2. Типы оптимизационных математических моделей и их применение в соответствии с иерархией задач управления развитием электроэнергетики 38

3.3. Обзор существующих математических моделей оптимизации развития ЭЭС и потребителей электроэнергии 41

3.4. Комплекс «СОЮЗ» как перспективная модель для исследования потребителей электроэнергии при оптимизации развития ЭЭС 44

3.5. Выводы 47

4. КОМПЛЕКСНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРО ЭНЕРГИИ 48

4.1. Критерий экономической эффективности мероприятий по воздействию на уровни и режимы электропотребления в условиях задачи комплексной оптимизации 48

4.2. Адаптация математической модели «СОЮЗ» к задачам комплексной оптимизации развития ЭЭС и потребителей электроэнергии

4.2.1. Общее описание математической модели 52

4.2.2. Математическая модель мероприятия по электросбережению 54

4.2.3. Математическая модель потребителя-регулятора 56

4.3. Оптимизация развития ЕЭЭС России с учетом мероприятий по электросбережению и потребителей-регуляторов 58

4.3.1. Цели исследований и характеристики исходного варианта развития ЕЭЭС 58

4.3.2. Исследование эффективности модернизации источников освещения 60

4.3.3. Исследование эффективности применения в качестве по требителей-регуляторов «обычных» предприятий 64

4.3.4. Исследование эффективности применения в качестве по требителей-регуляторов систем электроотопления с аккумулированием тепла 69

4.4. Выводы 75

5. УСЛОВИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОСБЕРЕЖЕНИЯ И РЕГУЛИ РОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ 77

5.Г. Экономические взаимоотношения между энергокомпаниями и потребителями электроэнергии как предпосылки электросбережения, и регулирования режимов электропотребления 77

5.1.1. Формы экономических взаимоотношений 77

5.1.2. Реформы электроэнергетики 80

5.2: Учет как база для электросбережения и регулирования режимов электропотребления , 85

5.2.1. Управление спросом на электроэнергию 85

5.2.2. АСУЭ: типы, состав, характеристики, реализация на действующих объектах 87

5.3. Выводы 94

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96

ЛИТЕРАТУРА 99

ПРИЛОЖЕНИЯ 107

Приложение 1. Характеристики основных видов ПР 108

Приложение 2. Сравнительные характеристики ряда оптимизационных математических моделей ЭЭС 109

Приложение Зі Основные показатели использования электрических станций по энергоузлам для различных вариантов раз вития ЕЭЭС 118

Приложение 4. Средства организации канала связи АСУЭ 136

Приложение 5. Обзор современных разработок в области АСКУЭ 137

Приложение 6. Оснащение средствами АСКУЭ типовой трансформа торной подстанции железнодорожного узла 145

Приложение 7. Укрупненная схема реализации АСКУЭ ЖУ 146  

Введение к работе:

Электросбережение является важным слагаемым технической и экономической политики при прогнозировании и планировании развития топливно-энергетического комплекса и электрификации. Его возрастающая значимость определяется рядом следующих факторов:

общий рост потребности экономики страны в электрической энергии;

- невозобновляемый характер, ограниченность и удорожание энергоресурсов;

- ужесточение экологических требований к процессам выработки электроэнергии.

Основные принципы, определяющие подход к реализации электросбережения сформулированы в работах Д.М. Воскобойникова, А.А. Макарова, Т.В. Анчаровой, СИ. Гамазина, В.В. Шевченко и др. В обобщенном виде их можно представить следующим образом:

1) на развитие электросбережения оказывают воздействие два основных фактора — стоимость электроэнергии и технический прогресс (разработка новых и совершенствование существующих электропотребляющих технологий производства у потребителей);

2) сбережение электроэнергии следует рассматривать как экономическую категорию, оно должно осуществляться везде, где затраты на его проведение оказываются меньшими, чем затраты на добычу и переработку энергоресурсов, до той стадии, на которой осуществляется это сбережение;

3) политика, направленная на электросбережение должна рассматриваться как существенный фактор сбалансированного развития электроэнергетики и экономики на длительную перспективу.

Большие возможности экономии энергоресурсов часто делают электросбережение, как составную часть энергосбережения, предметом государственной политики. Во многих странах мира, как экономически развитых, так и развивающихся, разрабатываются специальные программы, приводящие к значительным результатам, например энергетическая политика России [99] в качестве общегосударственной программы, направленной на электросбережение рассматривает совершенствование источников света, повышение эффективности электропривода и ряд других мероприятий.

Другим, не менее важным направлением эффективного развития электроэнергетики России является повышение маневренности электроэнергетических систем. Существуют различные подходы к решению этого вопроса, в основном касающиеся модернизации или замены генерирующего оборудования (исследованиями в этой области занимались Л.А. Мелентьев, Ю.Н. Ру-денко, В.А. Ханаев, Е.А. Волкова, И.М. Волькенау и др.) - модернизация базисных блоков для повышения их маневренности;

- замена устаревшего оборудования тепловых электростанций (ТЭС) на пиковые газотурбинные установки (ГТУ) и полупиковые блоки;

- разгрузка атомных электростанций (АЭС); - вводы гидроаккумулирующих и воздухоаккумулирующих электростанций (ГАЭС, ВАЭС) и др.;

- сооружение новых маневренных электропередач (ЭП).

Модернизация устаревших базисных блоков для повышения их маневренности производилась еще в 1970-1980 г.г. Это мероприятие служит определенным образом вынужденным решением проблемы напряженных балансов мощности и электроэнергии, поскольку даже модернизированное устаревшее оборудование является изношенным и требует замены в относительно короткий промежуток времени.

Замена изношенного оборудования ТЭС на пиковые ГТУ и полупиковые блоки — подход, позволяющий за счет использования действующих объектов и коммуникаций (площадки, здания, инженерные сети, водоподготовка и т.д.), избежать значительных затрат на реализацию. По сути такой процесс замены оборудования представляет собой относительно малозатратное техническое перевооружение ТЭС и является одним из наиболее эффективных мероприятий по повышению маневренности силами самой энергосистемы.

Разгрузка АЭС в основном предназначена для повышения маневренности энергосистемы в выходные дни. Регулярная разгрузка АЭС экономически мало эффективна, поскольку подобный режим работы ухудшает энергетические характеристики реакторов - увеличивается расход ядерного горючего.

Вводы ГАЭС, ВАЭС и других видов нового оборудования повышают маневренность электроэнергетических систем (ЭЭС) в основном в рабочие дни, поскольку накопители электроэнергии недельного регулирования имеют высокую стоимость и мало пригодны для массового внедрения. Ввиду большей плотности графиков нагрузки большинство накопителей не может эффективно работать в выходные дни, кроме того, многие из них не получат широкого применения в обозримом будущем, поскольку находятся в стадии опытно-промышленной эксплуатации или даже разработки, например сверхпроводящий индукционный накопитель (СПИН). Строительство же даже наиболее перспективных для решения задачи повышения маневренности накопителей (ГАЭС, ВАЭС) находится в сильной зависимости от конкретных местных и географических условий, что существенно снижает возможности их использования.

Сооружение новых маневренных ЭП, в частности для привлечения к покрытию перспективной нагрузки Европейской части России существующих и вновь вводимых гидроэлектростанций (ГЭС) Ангаро-Енисейского каскада - мероприятие, не способное получить широкого развития по ряду причин, в том числе из-за увеличения загрузки гидроэлектростанций непосредственно по месту их расположения и малых объемов строительства новых ГЭС.

Перечисленные способы повышения маневренности ЭЭС имеют различные масштабы применения, эффективность и сроки реализации и, в основном, касаются модернизации или замены генерирующего оборудования. Однако, помимо повышения маневренных возможностей собственно электроэнергетических систем, существует путь управления электрической нагрузкой или искусственного уплотнения (выравнивания) графиков нагрузки за счет самих потребителей, а также с помощью потребителей-регуляторов электрической нагрузки (ПР).

ПР, как таковые, а также возможности их использования исследованы в работах С.В; Кукель-Краевского, В;В: Михайлова, Ю.М. Когана, А.С. Некрасова и др. Несмотря на наличие положительного зарубежного опыта привлечения потребителей к регулированию нагрузки с помощью дифференцированных по зонам графика тарифов на электроэнергию, в отечественных работах в основном рассматривался командно-административный метод использования ПР; Прогнозные объемы применения ПР из-за отсутствия экономического стимула оказывались невелики и им не уделялось должное внимание.

Тем не менее, общность процессов производства и потребления электроэнергии требует согласованного рассмотрения ЭЭС и потребителей электроэнергии в вопросах покрытия графиков нагрузки. Переход экономики России от плановых к рыночным условиям хозяйствования позволяет отказаться от директивных методов воздействия на уровни и режимы электропотребления и обозначить, реальные перспективы применения как электросбережения, так и ПР, обеспечив распределение. эффекта от этих мероприятий между потребителями электроэнергии и ЭЭС.

В этих условиях повышается актуальность комплексной оптимизации развития электроэнергетики и потребителей электроэнергии для определения как направлений и способов повышения эффективности производства электроэнергии (оптимизация структуры генерирующих мощностей), так и ее использования в различных отраслях хозяйства.

Настоящая работа должна дополнить имеющиеся в данной области исследования и направлена на разработку принципов и методов математического моделирования № исследования потребителей электроэнергии при управлении развитием электроэнергетических систем.

С учетом изложенного выше цель диссертации заключалась в разработке эффективных методов и аппарата исследований развития электроэнергетических систем с учетом осуществляемых у потребителей электросбережения и регулирования режимов электропотребления.

Для достижения указанной цели в диссертации, обобщающей исследования, выполненные автором в Институте систем энергетики им. Л.А. Ме-лентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭМ СО РАН), решены следующие задачи:

1. Произведен аналитический обзор мероприятий по электросбережению и типов потребителей-регуляторов электрической нагрузки, дана оценка их потенциала и степени применимости на практике.

2. Разработана методическая база (определена задача комплексной оптимизации развития ЭЭС и потребителей электроэнергии, разработана математическая модель) для определения эффективности различных мероприятий по электросбережению и потребителей-регуляторов, а также изучения оказы ваемого ими влияния на структуру генерирующих мощностей при оптимизации развития электроэнергетических систем.

3. На основе методических разработок рассмотрены изменения перспективной структуры ЕЭЭС России в зависимости от воздействий, оказываемых со стороны потребителей электроэнергии, а также определена степень эффективности различных их видов:

- модернизации источников электроосвещения (по предварительной оценке - одного из наиболее высокопотенциальных и малозатратных мероприятий по электросбережению);

- перевода в режим регулирования электрической нагрузки «обычных» производств (перспективного мероприятия по уплотнению графиков электрической нагрузки ЭЭС);

- применения в качестве ПР систем электроотопления с аккумулированием тепла (масштабного и малозатратного по предварительной оценке вида потребителей-регуляторов электрической нагрузки).

4. Рассмотрены возможности и перспективы электросбережения и потребителей-регуляторов при различных экономических взаимоотношениях между электроэнергетикой и потребителями электроэнергии (в условиях монополии, олигополии, дерегулирования электроэнергетики и т.д.).

В ходе решения этих задач потребовалось:

- рассмотреть и систематизировать типы электросберегающих мероприятий и потребителей-регуляторов электрической нагрузки, как применяемые на практике, так и находящиеся на стадии прогнозных и проектных разработок, определить их степень готовности и потенциал применения;

- проанализировать существующие методы и схемы решения задачи управления развитием электроэнергетических систем и дополнить их с учетом применения мероприятий по электросбережению и потребителей-регуляторов электрической нагрузки;

- изучить опыт математического моделирования развития электроэнергетических систем;

- создать универсальную математическую модель для исследования потребителей электроэнергии при управлении развитием электроэнергетических систем, а также для оценки эффективности различных мероприятий по электросбережению и потребителей-регуляторов электрической нагрузки; 

- исследовать изменения перспективной структуры ЕЭЭС России в зависимости от воздействий, оказываемых со стороны потребителей электроэнергии;

- исследовать экономический эффект от применения ряда рациональных мероприятий по электросбережению и потребителей-регуляторов (модернизация источников электроосвещения, перевод в режим регулирования электрической нагрузки обычных производств, применение в качестве потребителей-регуляторов систем электроотопления с аккумулированием тепла);

- проанализировать возможности применения электросбережения и потребителей-регуляторов при различных формах экономических взаимоотношений в электроэнергетике;

- рассмотреть особенности применения автоматизированных систем учета и контроля электропотребления в качестве необходимой базы для определения эффекта от проведения электросбережения и использования потребителей-регуляторов электрической нагрузки. 

Подобные работы
Илькевич Николай Иванович
Научно-методические основы многоуровневого моделирования и оптимизации развития систем газоснабжения
Бородихин Игнат Викторович
Исследование эффективности и оптимизация параметров ТЭЦ в комбинированной системе теплоснабжения с ДВС
Моложникова Елена Владимировна
Учет загрязнения окружающей среды аэрозолями в задачах развития энергетических систем
Карасевич Александр Мирославович
Методология и средства управления развитием региональных систем газоснабжения
Авдеев Валентин Алексеевич
Обоснование развития региональных энергетических систем в условиях множественности интересов : На примере электроэнергетики Дальнего Востока
Дамбиев Цырен Цыдэнович
Методологические и практические основы энергосбережения в энергетических системах и комплексах для устойчивого развития Байкальского региона
Попель Олег Сергеевич
Исследование и разработка систем энергоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии
Джураева Екатерина Владимировна
Исследование схем использования детандер-генераторных агрегатов в энергетике и системах газоснабжения
Лхамсурэн Дамбаравжаагийн
Исследование эффективности применения цинтрализованного теплоснабжения в МНР
Русских Евгений Евгеньевич
Исследование эффективности применения на ТЭС энергоблоков с котлами циркулирующего кипящего слоя

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net