CC BY
14
ний випуск «ЕлекIроенергегичнi та електромехатчт системи». - 2009. - № 637. - С. 3-7.
3. Качан, Ю. Г. О возможности распознавания топологи оптимальной системы электроснабжения / Ю. Г. Качан, В. В. Дьяченко // Прнича електромеха-тка та автоматика. - 2007. - № 78. - С. 3-5.
4. Заболотний, А. П. Алгоритм визначення щк^жних вузлiв навантаження радальних розподшьчих мереж / А. П. Заболотний, Д. В. Федоша, К. I. Паруамова, С. В. Усенко // Електротехмка та електроенергетика. -2010. - № 1. - С. 66-71.
Стаття надтшла до редакцп 05.07.2011.
А. П. Заболотний
Побудова структури систем електропостачання, що мгстять «малу генерацгю», на основi прииципи; декомпозицй i редукцп
Запропоновано метод оптимального проектування систем електропостачання, ят м1стять «малу генеращю», на основ1 принцитв декомпозицп i редукци, який реал1зуе одночасне виршення задач визначення числа вузл1в навантаження, розподшу мiж ними електроприймачiв та враховуе дискреттсть конструктивного ви-конання елементiв системи.
Ключов1 слова: система електропостачання, мала генеращя, вузол навантаження, проектування, деком-позищя, редукщя, топологiя.
A. P. Zabolotny
Design of the structure of power systems containing «minor generation» based on the principles of decomposition and reduction
In this article the method of optimal design ofpower systems containing «minor generation», based on the principles of decomposition and reduction, is proposed; it implements the simultaneous solution of the problem of determination of the load nodes number, collector distribution among them, taking into account the discreteness of the system elements embodiment.
Key words: power supply system, minor generation, unit load design, decomposition, reduction, topology.
УДК 620.9:621.311.153
С. В. Серебреншков1, К. Г. Петрова2
1Канд. техн. наук, доцент Юровоградського национального технчного ушверситету 2AcnipaHm Юровоградського нацюнального технiчного унiверситету
УДОСКОНАЛЕННЯ КРИТЕРИВ ПР1ОРИТЕТНО-КРОКОВОГО МЕТОДУ РЕГУЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ
До^джено достаттсть критерив прюритетно-крокового методу для оцтки прiоритетностi варiанту вирiвнювання графжа електроспоживання у реально досяжних межах зсувiв його складових у чаЫ. Доведено необхiднiсть доповнення критерив показниками нерiвномiрностi графк та аналiзу динамжи всШ ix сукуп-ностi при пошуку найбтьш прийнятного варiанту регулювання.
Ключов1 слова: режим електроспоживання, зсув навантажень у чаЫ, критери вирiвнювання, графж елект-ричних навантажень, показники нерiвномiрностi.
ВСТУП
Нерiвномiрнiсть добових графшв електроспоживання значно ускладнюе забезпечення перманентного балансу електроенергл (ЕЕ).
Шдтримання електроенергетичного балансу можна досягти шляхом нарощування маневрових генеруючих потужностей або цшеспрямованим регулюванням режиму електроспоживання у чай. Осюльки бшьшсть генеруючих станцш в Укра!ш е базовими та нерегульова-ними, то рацюнально використовувати саме другий шлях.
АНАЛ1З ДО СЛ1ДЖЕНЬ ТА ПУБЛ1КАЦ1Й
У роботах [1-4] висвилюються техтчт та екожтчт аспекти управлшня електроспоживанням для його ви-
© С. В. Серебреншков, К. Г. Петрова, 2012
рiвнювання протягом доби. Разом з тим, у зазначених роботах не враховуються специфша та щдивщуальт мож-ливосп окремих груп споживачiв до регулювання, не пропонуеться однозначних критерив, алгорштшв та моделей, за якими можна було б синхрошзувати процес виробництва-споживання ЕЕ в чай. Тому, актуальним е пошук простих iнженерних методик, що дозволять зни-зити загальну нерiвномiрнiсть графiкiв електричних навантажень (ГЕН) як окремих споживачiв, так i об'еднано! енергосистеми (ОЕС) в цшому.
Метою даноТ роботи е удосконалення критерив прюритетно-крокового методу для ощнки прюритетносп варiан-ту регулювання у реально досяжних часових межах для ви-р1внювання загального споживання електроенергт! промис-ловими споживачами (ПС) обласних енергокомпанш (ЕК).
ВИКЛАДЕННЯ МАТЕР1АЛУ ТА РЕЗУЛЬ-ТАТИ
Найб№ш потужним сегментом за електроспоживан-ням е промисловi пiдприeмства [2, 3], ^м того, цей сегмент е досить гнучким в плат регулювання режиму елек-троспоживання.
Впливати на споживачiв електроенергетичного ринку можна за допомогою деюлькох важелiв, зокрема: тех-нiко-технологiчних, екожмчних, нормативних, оргатза-цiйних, адмiнiстративних, шформацшно-пропагандистсь-ких тощо.
Для ПС найбшьш властивими е нормативнi та техт-ко-технологiчнi методи впливу. Одним з таких метода е прюритетно-кроковий (ПКМ), або так званий, кореля-цшно-резонансний метод [1]. Головною перевагою да-ного методу е його ушверсальшсть, оск1льки вiн може бути застосований на будь-якому рiвнi системи - вщ ок-ремих д1лянок цех1в до ОЕС в цiлому.
Проте, як показали проведенi дослщження, результат зас-тосування ПКМ в реальних умовах не завжди вщповщае по-ставленому завданню, а його критери - не е однозначними.
В процеа реaлiзaцп ПКМ нами було опрацьовано понад 700 режимних ГЕН дючих ПС рiзних галузей; вони були прорaнжовaнi за формою та потужтстю i об'еднaнi у 10 груп за значенням коефiцiентa кореляцл грaфiкiв ПС з грaфiком ЕК. Група ПС з максимальним значенням ко-ефiцiентa кореляцл обрана для подальших дослiджень.
Розглянемо ГЕН двох найбшьш енергоемних галузей в обласному сегментi «Промисловють» - машинобуду-вання з поIужнiстю 534,7 МВт, що складае 25,8 % вщ всьо-го сегменту (крива 1 на рис. 1, а) та паливно! з потужтстю 553,1 МВт, що становить вщповщно 26,7 % (крива 2 на рис. 1, а). Шляхом зсуву ГЕН цих двох галузей один вщносно одного та вщносно третього граф^ для решти галузей сегменту «Промисловють» (крива 3 на рис. 1, а)
досягаемо зменшення нерiвномiрностi сумарного гра-фiку всього сегменту (рис. 2) (при цьому загальне енер-госпоживання залишаеться сталим). Вибiр найкращого вaрiaнту зсуву проводиться за критерiем мiнiмaльних значень взаемокореляцшно1 функцп (ВКФ) та дисперсп сумарного грaфiкa, отриманого пiсля зсуву [1].
Формула для визначення ВКФ двох перiодичних графшв мае вигляд
к (Р^ (т)) =
| Рк (0Р8 С + т)Л-
Ц
+ | Рк (ОР8 (' - 'Ц +Т)Л
~РкР5,
(1)
де т = - значення зсуву мiж першим та другим граф-шами, год; гц - тривал^ть циклу, Ц = 24 год; Рк (г); р3 (г) - потужнiсть обох ГЕН у момент г, МВт; Рк - середня потужнiсть першого ГЕН, МВт; - се-редня потужнiсть другого ГЕН, МВт.
1з розрахованих за (1) i наведених на рис.1, б кривих змши ВКФ при погодинному зсуш ГЕН у межах т:=1.. .24 год видно, що мшмуми ВКФ, а вiдповiдно й дисперсп Бр^, сумарного графша «Промисловосп» припадають на вер-шини пaрaболiчноподiбних залежностей, тобто - на 10... 11-годинний зсув першого i другого графшв вщносно тре-тього (на рис. 1, а).
Так1 знaчнi зсуви е оптимальними з точки зору максимального вирiвнювaння сумарного графжа сегменту «Промисловють»; у рaзi !х реал1зацл отримаемо максимально згладжений грaфiк (крива 2 на рис. 2, а). Дисперая вихщного ГЕН промисловосп становить 272,91, дисперсiя при теоретично оптимальному зсуш зменшиться до 59,39.
Й Шп
о —|—I—|—I—I—:—I—:—I—:—I—|—I—:—|—I—I—I—|—|—|-1-
й 1 а '14 Б 6 7 8 а ¡0 и 12 13 и 16 17 18 1а 30 51 22 21
а)
а
Рис. 1:
б)
а) Добов1 ГЕН вщокремлених за потужнютю галузей промисловост (1 - машинобуд1вна галузь, 2 - паливна галузь, 3 -решта галузей промисловосп); б) залежнють ВКФ вщ взаемного зсуву ГЕН галузей у час (крива 1-2 - машинобудування вщносно пaливноi' галузц 2-3 - паливна галузь вщносно решти галузей промисловостц 1-3 - машинобуд1вна галузь вщносно
решти галузей промисловосп)
г
и, -т
Ц
66
КЗЫ 1607-6761. Електротехтка та електроенергетика. 2012. № 1
К MiSm
Iii
; [ ¡14 !
У : LZ : 1 |—Г =EZ
" 1 - J _
4- Ü 1—ÜJ
Г :
\ \ \ \
с 1 2 J i s a 7
9 H 11 IS « 15 is 1Г 19 1П V) 31 2? 25 VI, ло<>
о 1 j j < si t в s 1) 11 ¡г в и is к :t 13 is ;p ii j; jjs
t.too
a)
Рис. 2:
6)
а) Вихвдний (1) та отриманий шляхом оптимальних зсугав «Промисловють» б) Пор1вняння ГЕН сегменту «Промисловють»:
июля зсуву за
При цьому, ефект вщдвнювання тдтверджусться не тльки мшмальними значеннями ВКФ 1 Ор , а й вама основни-ми показниками нер!вном!рносп ГЕН [5] - Кз>г, Км, КНР, КФ (див. табл. 1).
Проте, на практищ зреал!зувати теоретично опти-мальний зсув ГЕН на 10.. .11 год е проблематичним, а тому, необхщно розглядати шш, бшьш реальш д1апазони зсуив - на 1.2 (або на 22.23) години.
При регулювант графк 3 на рис. 1, а залишаемо зафк-сованим у чай, а графши 1 та 2 - змщуемо ввдносно нього.
Обгрунтування першого вар1анту зсуву проводимо за результатом анал1зу на мЫмум ВКФ тих длянок залежно-стей з рис .1, б, як1 розташоват у межах т = 11. 2| (лший або правий край кривих на рис. 1, б). Для залежносп 2-3 спо-стертаеться наступне сшввщношення значень ВКФ:
к(Р23(23)) > к(Р23 (22)) > к(Р23(1)) > к(Р23(2)), що говорить про перевагу вар1анту дво-годинного зсуву ГЕН паливно! галуз1 вщносно граф1ку вах шших галузей промисловосп. Для криво! 1-3 к (Р13(1)) > к (Р13(2)) > > к(Р1э(23)) > к(Р!3(22)), тобто прюритетним е 22-го-динний зсув машинобуд!вно! галуз1 вщносно вах !нших галузей промисловосп. Таким чином, ГЕН машинобу-д1вно! та паливно! галуз1 зм1щуються у р!зш боки на 2 години, в результат! чого дисперая результуючого ГЕН (рис. 2, б, крива 2) зменшилась (220,35 <272,91).
В процеа анал!зу !нших вар!анпв регулювання вияв-лено, що при зсув! ГЕН обох галузей в один бш на 22 години (2-й вар!ант), результуючий ГЕН (рис. 2, б, крива 3) характеризуеться дещо бшьшою диспер^ею (223,3>220,35). Але !нш! показники нер!вном!рносп (Кзг, Км, Кнр) сввдчать про вищий стутнь вир!внюван-ня саме у 2-му вар!анп (табл. 1).
Таким чином, спостерйаеться певне протир!ччя м!ж значеннями критерпв вир!внювання у двох вар!антах регулювання (табл. 1): Ор та Кф свщчать про покращення режиму споживання при 1-му вар!анп, натом!сть К^г, Км, Кнр - про попршення пор!вняно з 2-м вар!антом.
ГЕН галузей (рис.1 а) деформований (2) графiки сегменту 1 - вихщний, 2 - тсля зсуву ГЕН галузей за варiантом 1, 3 -варiантом 2
Отже, запропонований у [1] критерш не е достатн!м при розгляд! можливих для реал!зац!! на практищ варь анг!в вир!внювання ГЕН. Необхвдно анал!зувати весь ком -плекс показнишв, а критер!ем кращого вар!анту вир!в-нювання е наступна динамша сукупност! вс!х параметр!в:
\(Dp, Кф, Км Н;
Кк ЗГ , КНР К .
(2)
Тобто, лише при повному виконанн! уах умов систе-ми (2) можна говорити про однозначне покращення режиму електроспоживання; проте, у випадку, коли хоча б один з показниюв нер!вном!рност! в!др!зняеться за своею динам!кою, необхвдним е додаткове експертне дослвджен-ня результатов вир!внювання ГЕН у вщповщносп з основною метою регулювання i розглядом конкретно! ситуаци.
Кр!м орган!зац!йно-адм!н!стративного методу, яким можна досягти потр!бного зм!щення ГЕН, серйозний вплив на стимулювання до регулювання власного режиму електроспоживання ПС мають й економ!чш важел!, зокрема - оплата Пе електроенерги за диференцшова-ним тарифом. У табл. 2 наведен! результати розрахунку оплат ЕЕ для трьох розглянутих вар!анпв зсув!в ГЕН.
Пор!вняння оплат показало, що
ПЕ без_ зсуву > ПЕ (1вар) > ПЕ (2вар) > ПЕ теор _опт . При реально досяжному зсув! критер!й Пе ^ min та-кож сввдчить про виг!дн!сть для споживач!в саме 2-го ва-р!анту регулювання.
Отже, для тдсилення економ!чно! зац!кавленост! ПС у вир!внюванш ГЕН ЕК i ОЕС необх!дне подальше удос -коналення системи диференц!йованих тариф!в, оскшьки критер!й П е ^ minдля споживач!в е важлив!шим за вс! !нш! критери !з (2). Тому величину оплати Пе слщ вико-ристовувати як додатковий критер!й вир!внювання:
\(Dp, Кф, Км, Пе Н;
ККЗГ , КНР .
(3)
Таблиця 1. Результаты розрахунку показниюв нер1вном1рност1 ГЕН «ПромисловостЬ> за розглянутими вар1антами
регулювання
Вaрiaнти Основш показники нерiвномiрностi графшв навантажень
КЗГ КМ КНР Кф Бр
До зсуву 0,6981 1,4325 0,5363 1,0181 272,9052
Теоретично оптимальний зсув 0,847 1,18 0,6951 1,004 59,39
Практично можливий зсув (вaрiaнт 1) 0,7574 1,3202 0,5758 1,0146 220,353
Практично можливий зсув (вaрiaнт 2) 0,7737 1,2925 0,5882 1,0148 223,304
Таблиця 2. Оплата електроенергй за диференц1йованим тарифом при р1зних вар1антах регулювання електроспоживання
Зона доби Вaрiaнги регулювання електроспоживання
Без зсуву Реальш зсуви Теоретично оптимальний зсув
1 вaрiaнт 2 вaрiaнт
Добова оплата за електроенерпю П^, грн
шч 110443 109295 109858 146799
нашвтк 660705 672178,5 678473 603400
пж 621593 608201,9 595135 541464
Всього 1392740 1389676 1383470 1291663
ВИСНОВКИ
1. Дослщжено критерп регулювання режиму електроспоживання за мшмумом взаемокореляцшно1 функцл та дисперси. Визначено, що теоретично оптимальт з точки зору максимального вирiвнювaння сумарного ГЕН зсуви його складових становлять занадто велике значен-ня - 10.11 год.
2. При регулюванн у реальних межах в 1.2 год вияв-лено протирiччя мiж критерiями вирiвнювaння за Бр , Кф i за КЗГ, КМ, КНР, Пе , тому тд час регулювання слiд проводити aнaлiз всього комплексу показник1в (3) для вибору найбшьш прийнятного вaрiaнту.
3. Для тдсилення екожмчно1 зaцiкaвленостi ПС у ви-рiвнювaннi ГЕН ОЕС необидно удосконалювати системи диференцiйовaних тaрифiв та зд1йснювати пошук нових ефективних методiв прямого впливу на добовий попит.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Гордеев, В. И. Регулирование максимума нагрузки промышленных электрических сетей / В. И. Гордеев. - М. : Энергоатомиздат, 1986. - 184 с.
2. Розен, В. П. Використання вну^шшх резервiв тех-нолопчних процеав при керуванн режимами електроспоживання промислових п1дприемств / В. П. Розен, М. В. Прокопець // Автоматизащя виробничих процеав. - 2006. - № 1(22). - С. 26-30.
3. Розен, В. П. Алгоритм и многокритериальная модель управления режимом электропотребления промышленного предприятия в условиях ограничений энергосистемы / В. П. Розен, А. Н. Закладный // Енер-гетика та електрифiкaцiя. - 2009. - № 2. - С. 41-44.
4. Праховник, А. В. Контроль ефективносп енергови-користання - ключовi проблеми упрaвлiння енер-гозбереженням / А. В. Праховник, В. Ф. Находов, О. В. Бориченко // Энергосбережение. Энергетика. Энергоауцит. - 2009. - № 8. - С. 41-54.
5. Петрова, К. Г. Порiвняльний aнaлiз типових та реальних добових графЫв електричних навантажень промислових споживaчiв / К. Г. Петрова // Нaуковi записки КНТУ - Вип. 11. (Ч I). - Юровоград : КНТУУ 2011. - С. 274-278.
Стаття надтшла до редакцп 24.10.2011.
С. В. Серебренников, Е. Г. Петрова
Усовершенствование критериев приоритетно-шагового метода регулирования электропотребления
Исследована достаточность критериев приоритетно-шагового метода для оценки приоритетности варианта выравнивания графика электропотребления в реально досягаемых границах сдвигов его составляющих
68
КВЫ 1607-6761. Електротехтка та електроенергетика. 2012. № 1
во времени. Доказана необходимость дополнения критериев показателями неравномерности графика и анализу динамики всей их совокупности при поиске наиболее приемлемого варианта регуляции.
Ключевые слова: режим электропотребления, сдвиг нагрузок во времени, критерии выравнивания, графики электрических нагрузок, показатели неравномерности.
S. V. Serebrennikov, K. G. Petrova
Improvement of the criteria of priority-step method regulation of power consumption
The criteria sufficiency of priority-step method for assessment of the power consumption graph alignment option priority in really achievable shift borders of its over time components were investigated. It was proved the necessity of criteria supplement with indicators of uneven graph of power consumption and analysis of the whole .set dynamics in finding the most appropriate regulatory option.
Key words: regime ofpower consumption, the offset loadings in time, the criteria for equalization, schedule of electric loads, uneven indicators.
УДК.681.518.54
Д. Г. Алексеевский1, П. Д. Андриенко2, В. П. Метельский3, И. Ю. Немудрый4
1Канд. техн. наук, доцент Запорожской государственной инженерной академии 2Д-р техн. наук, проф. Запорожского национального технического университета 3Канд. техн. наук, проф. Запорожского национального технического университета 4Аспирант Запорожского национального технического университета
АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ С АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ МУЛЬТИПЛИКАЦИЕЙ
Изложены результаты моделирования режимов работы ветроэлектрической установки с аэродинамической мультипликацией при переменной частоте вращения турбин. Предложены основные технические средства для повышения их эффективности работы.
Ключевые слова: ветроэлектрическая установка,
Создание нового класса ветроэлектрических установок (ВЭУ) с аэродинамической мультипликацией требует детального анализа их характеристик.
Основные соотношения, определяющие характеристики ВЭУ с аэродинамической мультипликацией, получены в [1].
В работе [2] методом математического моделирования было показано, что ВЭУ с аэродинамической мультипликацией при постоянных оборотах ветротурбин обладает эффектом автостабилизации электромеханической системы в оптимальном режиме при работе на сеть большой мощности с переменной скоростью вращения ветроколеса ВЭУ в относительно широком диапазоне изменения скорости ветрового потока. Вместе с тем, при скорости ветрового потока (К) менее 0,5 + 0,6 (V ) наблюдается отклонение мощности ВЭУ от оптимальной.
Целью статьи является поиск технических решений, позволяющих повысить эффективность ВЭУ при относительно низких скоростях ветрового потока.
С использованием математической модели работы [2] были проведены исследования поведения электромеханической системы при изменении скорости вращения турбин ветрогенераторов ВЭУ типа ТГ-750. Результаты моделирования представлены на рис. 1 зависимостью относительной максимальной мощности от относительной скорости ветрового потока.
Из полученных зависимостей следует, что максимальный отбор мощности может быть получен при переменных скоростях вращения турбин ю 21 и ветроколеса иц. При этом полностью исчезает «вентиляторный» эффект ВЭУ при малых ветровых потоках.
© Д. Г. Алексеевский, П. Д. Андриенко, В. П. Метельский, И. Ю.
турбина, мощность, эффективность.
Реализация такого способа управления достаточно сложна, т. к. требует измерения большого количества параметров и учета нелинейностей уравнений динамики [4].
Анализ статической характеристики (рис. 1) показывает, что работа ВЭУ при скоростях ветрового потока менее 2 м/с мало эффективна, т. к. генерируемая мощность относительно мала и соизмерима с механическими потерями.
Из зависимости Ртах / (V) / V*) (рис. 1) следует, что технически наиболее целесообразно перейти на работу ветротурбин с постоянной частотой вращения и 0,5юн. При этом ВЭУ снова приобретает свойства автостабилизации ее работы в оптимальном режиме, отбор мощности ветрового потока возрастает на величину (0,01 ^0,02) Рн. Поскольку в этом режиме генератор работает с частотой и25 Гц, то для согласования с сетью необходим преобразователь, в качестве которого может быть использован двухзвенный преобразователь с автономным или ведомым сетью инвертором. При этом требуемая мощность преобразователя уменьшается примерно в 4 раза. Поддержание стабильной частоты вращения обеспечивается регулятором частоты. Вариант реализации такого алгоритма приведен в работе [3].
В [2, 4] показано, что для повышения эффективности ВЭУ ось турбины устанавливается на неповоротных частях лопасти ветроколеса, под некоторым оптимальным углом а в плоскости вращения ветроколеса.
При этом, скорость набегающего на турбины потока V определяется соотношением [4]
Немудрый, 2012
