Диссертация (Развитие методов оптимизации размещения компенсирующих устройств и возобновляемой распределенной генерации в радиальных электрических сетях), страница 3

Основные результаты работыдокладывались и обсуждались на следующих мероприятиях:1-Заседанияинаучно-техническиесеминарыкафедры«Электроэнергетические системы» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в 2017, 2018 гг.2-Международная научно-практическая конференция «Управлениекачеством электрической энергии», «НИУ «МЭИ», г. Москва, 2016 г.3- VII Международная молодёжная научно-техническая конференция«Электроэнергетика глазами молодежи - 2016», «КГЭУ», г.

Казань, 2016 г.144-16-аяКонференциямолодыхисследователейвобластиэлектротехники и электроники «2016 IEEE Conference of Russian YoungResearchers in Electrical and Electronic Engineering (2016 ElConRusNW) ». г.Санкт-Петербург, 2016 г.5-17-аяКонференциямолодыхисследователейвобластиэлектротехники и электроники «2017 IEEE Conference of Russian YoungResearchers in Electrical and Electronic Engineering (2017 ElConRus) ».

г. СанктПетербург, 2017 г.6- 17-ая международной научной конференции «IEEE InternationalConference on Environment and Electrical Engineering and IEEE Industrial andCommercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe) ». г. Милан, Италия,2017г.7- 16-ая международной научной конференции «2016 IEEE EighteenthInternational Middle East Power Systems Conference (MEPCON’16) ».

г. Каир,Египет, 2016 г.Публикации по теме диссертации.Основное содержание диссертации были опубликованы в 11 печатныхтрудах, в том числе: восемь статей в журналах и конференциях, входящих вмеждународные системы цитирования (Scopus, Web of Science); три статьи – визданиях, рекомендованных ВАК РФ.Личный вклад автора.Все выносимые на защиту результаты получены автором совместно снаучным руководителем.

Вклад автора состоял в проведении измерений вэлектрических сетях Египта и анализе результатов; постановке задач; поискесовременных оптимизационных алгоритмов и сравнение их применительно кзадаче размещения распределенной генерации и компенсирующих устройств;разработке новой целевой функции; написании статей и участии вмеждународных конференциях.Структура и объем работы. Диссертация изложена на 171 страницах,имеет 36 таблиц, 50 рисунок, включает титульный лист, оглавление, введение,154 главы, заключение, список литературы из 170 наименований и 2 приложенияна 5 страницах.Основное содержание работы.В первой главе диссертации приведено краткое описание ЦентральныхЕгипетских Распределительных Сетей (ЦЕРС) в Арабской Республики Египет(АРЕ), состав источников и потребителей электроэнергии.

Приведенырезультаты инструментального измерения качества электроэнергии в ЦЕРС ипроведен анализ причин нарушения нормативных значений. Основныепроблемы в Египетских электрических сетях связаны с низким уровнемнапряжения и высоким значением потерь активной мощности.Показано,чтокомпенсирующихэффективнымрешениемустройствиможетбытьраспределеннойустановкагенерациивраспределительных сетях при условии их оптимального размещения.Во второй главе диссертации выполняется обзор современных подходов коптимальному размещению распределенной генерации и компенсирующихустройстввоптимизационныераспределительныхматематическиесетях.методы,Описанысовременныеобладающиевысокойпроизводительностью и надежностью, ранее не применяемые для задачэнергетики. Приведено описанное целевых функций и коэффициентовчувствительности,распределеннойприменяемыхгенерациииприрешениизадачкомпенсирующихразмещенияустройстввраспределительных сетях.В третьей главе приводится описание новой целевой функции, разработаннойв данной диссертации.Приводится ее сравнение с применяемыми вопубликованных работах целевыми функциями на основе стандартныхоптимизационных алгоритмов и показывается ее преимущество в достиженииболее высоких технико-экономических результатов размещения РГ и КУ.Также проводится сравнение отобранных ранее алгоритмов ГМРЧГП, ММП,ОАС и АСС, в результате которого показывается, что алгоритм ММП обладаетболее высокой скоростью сходимости, при этом обеспечивает надежное16достижениеглобальногоминимумацелевойфункции,поэтомуегоиспользование рекомендуется для применения в практических расчетах.В четвертой главе выполняется размещение распределенной генерации икомпенсирующих устройств в реальной схеме Центральных ЕгипетскихРаспределительных Сетей с учетом климатических показателей и суточныхграфиков нагрузки.ГЛАВА1.ИССЛЕДОВАНИЕКАЧЕСТВАЭЛЕКТРИЧЕСКОЙЭНЕРГИИ В АРАБСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ ЕГИПЕТ1.1Электрические сети в Арабской Республике ЕгипетЕгипетская Единая Электрическая Сеть (ЕЕЭС) включает в себя сети стакими уровнями напряжения, как 500 кВ, 400 кВ и 220 кВ, но использованиесети 400 кВ очень мало, поэтому можно считать, что (ЕЕЭС) состоит из двухсетей высокого напряжения 500 кВ и 220 кВ.

ЕЕЭС содержит 53электростанции с общей установленной мощностью около 35220 МВт, 14подстанций 500кВ и 134 подстанции 220 кВ, 25 сборных шин напряжением500 кВт и 275 - 220 кВ [7-8]. На рисунке 1.1 показана одна из линейных схемегипетской сети [58].

На рисунке 1.2 представлена электрическая сеть на картеЕгипта [59].Спрос на электрическую энергию (ЭЭ) в Арабской Республике Египетстремительно растет из-за роста численности населения и строительстваиндустриальных объектов. На рисунке 1.3 показано увеличение спроса с 2010года по 2015 год, с 23470 МВт до 28015 МВт, что составляет около 19.365%.Как показано на рисунке 1.4 и в таблице 1.1, установленная мощностьразделена на следующие виды: газотурбинные станции - 14% (4 874 МВт),паротурбинные станции 43% (15 083 МВт), гидроэлектростанции (ГЭС) - 8%(2 800 МВт), электростанции с комбинированным циклом – 33% (11 777 МВт)и возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - 2% (687 МВт) [8].

Всоответствии с таблицей 1.1. установленная мощность с 2010 года по 2015 годвозросла с 27049 МВт до 35200 МВт, что в процентном соотношениисоставило 30,208% [8].Среди компаний производителей электрической энергии можновыделить восемь основных: Каир, Восток Дельты, Центр Дельты, ЗападДельты, Верхний Египет, Гидроэлектростанция (ГЭС), Частный сектор и18Возобновляемая энергетика, что отражено на рисунке 1.5 в процентах и втаблице 1.2 по типам выработки электроэнергии [8].Энергия, продаваемая компаниями-производителями, в соответствии сцелями ее использования представлена таблице 1.3. Продажа электрическойэнергии между 2010 и 2015 годами увеличилась с 125159 ГВтч до 145946 ГВтч,что в процентах составляет 16.60%.

Исходя из данных таблицы 1.3,коммунальные потребление энергии имеет наибольшее значение и впроцентном соотношении составляет 44.2% по сравнению с другими типами.19Рис. 1.1 Однолинейная схема Египетской единой электроэнергетической сетиТаблица 1.1.Изменение установленной мощности различных видов генерации (МВт)МВтГод2010/2011ЭлектрическиеПаротурбинныестанции сстанциикомбинированнымциклом128959327ГазотурбинныестанцииГЭС ВИЭ Сумма1376280068727049202011/2012126841007728262800687290742012/2013138081008034282800687308032013/2014137831133034152800687320152014/201515083117774874280068735220Рис. 1.2 Географическая карта Единой электрической сети АрабскойРеспублики Египет21Рис.

1.3 Увеличение спроса на электроэнергию в Египетской единойэлектрической сети с 2010 по 2015 гг.Таблица 1.2.Установленная мощность компаний производителей электрической энергии,разделенная по типу генерацииПаротурбинЭлектрические-ныестанции сГЭСВИЭОбщеестанциикомбинированны(МВт)(МВт)(МВт)(МВт)-м циклом (МВт)151533203165008000Восток Дельты238635061200007092Центр Дельты04205004005424Запад Дельты2473845908005000Верхний Египет72519441500004169ГЭС000280002800Частный сектор020480002048000068768748741508311777280068735200ТипГазотурбинныеэлектростанциистанцииКомпания(МВт)КаирВозобновляемаяэнергетикаСумма22Таблица 1.3.Годовое потребление электроэнергии различными типамипотребителей(ГВтч)Тип использования2010/20112011/20122012/20132013/20142014/2015Промышленность4070242098398873732038242Сельское хозяйство4927556062306310655557596010590459626338618665376210569253535977638576648297606251370566645975761962645461023810715146051739218850125159133969140257142935145946КоммунальноехозяйствоУличное освещениеПравительственныеорганизацииБытовое хозяйствоКоммерческие нуждыи прочееСуммаВИЭ2%Газотурбинныестанции 14%ЭС с комбинированнымциклом 33%Паротурбинные станции 43%ГЭС 8%Рис.

1.4 Установленная мощность в зависимости от типа генерации впроцентах (%)236% 2%Каир23%8%Восток ДельтыЦентр Дельты12%Запад ДельтыВерхний Египет20%14%ГЭСЧастный сектор15%ВозобновляемаяРис. 1.5 Установленная мощность в долях компаний производителейЭЭ (%)Можно выделить следующие проблемы электроэнергетических сетей вАрабской Республике Египет:1.Падение напряжения в период максимума нагрузок.2.Перегрузки на линиях электропередач, кабелях и силовыхтрансформаторах. С увеличением спроса и без развития электрических сетейэти линии, кабели и трансформаторы загружены примерно на 90%.3.Высокийуровеньпотребленияреактивноймощностипромышленными нагрузками.4.Неравномерноераспределениенагрузкиигенерациипотерритории Египта.Например, в Александрии много электростанций и мало нагрузок, а в Каире много нагрузок и всего несколько электростанций.

На юге Египта расстояниеот гидроэлектростанции до крупного потребителя электроэнергии – городаКураймат составляет 500 км, между ними есть только электростанция вАсьюте. Поэтому, электрические сети центральной части Египта испытываютпроблемы, связанные с отклонением напряжения.241.2Актуальные проблемы в Египетской электроэнергетическойсистемеРастущие требования к качеству электроэнергии и надежностиэлектроснабжения при росте нагрузок, опережающем темпы модернизациисети, и увеличении неоднородности нагрузки все больше привлекаютвнимание исследователей и эксплуатационного персонала к вопросамобеспечения требуемого уровня напряжения в распределительных сетях.

Длявыявления случаев и причин нарушения нормативных параметров проводитсяпериодический контроль показателей качества электроэнергии.Допустимыезначенияпоказателейкачестваэлектроэнергииопределяются стандартами [24, 33-34, и 60-66]: IEC (МеждународныйЭлектротехнический комитет), IEEE Std. 1159: 2009, IEEE Std. 1346-1998 иГОСТ 32144-2013 Российский стандарт.Распределительныесетиявляютсяконечнымзвеноммеждуэнергосистемой и потребителями и наиболее подвержены нарушениямкачества электроэнергии.РаспределительныеэлектроэнергетическиекомпаниивЕгиптеразделены на девять компаний по географическим регионам, которыепоказаны на рисунке 1.2, а именно, Северный Каир, Южный Каир,Александрия, Канал, Север Дельты, Юг Дельты, Эль-Бухейра, ЦентральныйЕгипет, и Верхний Египет [8, и 58-59].Электроэнергетическиестанциинеравномернораспределеныпотерритории Египта. Передача электроэнергии на большие расстояния связанас высокими потерями и рисками нарушения электроснабжения. В связи с этим,в целях обеспечения качества электроэнергии и повышения эффективностиработы энергосистемы, Египетское Министерство электроэнергетики ивозобновляемых источников энергии проводит обширные исследования поизучениювозможностивнедрениямалойгенерациивозобновляемых источников энергии в распределительных сетях.наоснове25Центральные Египетские Распределительные Сети (ЦЕРС) выбраны вкачестве основного полигона для изучения проблем качества электроэнергиии возможности размещения распределенной генерации и компенсирующихустройств.