Автореферат (Методология обеспечения энергетической безопасности при многоуровневом управлении территориальными общеэнергетическими системами), страница 6

На Рисунках7 и 8 приведены разработанные алгоритмы оценки влияния производственной и рыночнойструктур территориальной общеэнергетической системы на уровень энергобезопасности.Производственная структураэнергосистемыСтруктурнаяоптимизацияИзменение расходатопливаИзменение КИУМТехнологическаяоптимизацияУдельныепроизводственныезатратыЦена на локальномрынке теплаЗатраты, отнесенные натеплоЗатраты, отнесенные наэлектроэнергиюЦена на оптовом рынкеэлектроэнергииЦена на розничномрынке электроэнергииСтоимость энергетическойпродукции для потребителяОценка уровня энергетическойбезопасностиРисунок 7 – Алгоритм оценки влияния производственной структуры энергосистемы науровень территориальной энергобезопасностиТариф на передачупо магистральнымлиниямСетиМаржинальное ценообразование(двухсторонний аукцион)Оптовый рынок электроэнергии(рынок на сутки вперед)СетиЗатраты, отнесенныена электроэнергиюРавновесная цена +надбавкаТариф на передачу пораспределительнымлиниямОптовыегенерацииРозничный рынокэлектроэнергииЦена электроэнергиидля сбытовойкомпанииЗатраты, отнесенныена теплоСебестоимость +надбавкаСбытовая надбавкаСебестоимость +надбавкаЗатраты, отнесенныена электроэнергиюЦена электроэнергиидля потребителяЛокальный рынок теплаРаспределенныегенерацииОценка уровняэнергетическойбезопасностиМодель единогозакупщикаЗатраты, отнесенныена теплоВлияниенастоимостьпродукцииценообразованиянаоптовомрынкеэлектроэнергии (оптовой генерации)Влияниенастоимостьпродукцииценообразования на розничном рынкеэлектроэнергии (распределенной генерации)Влияниенастоимостьпродукцииценообразования на рынке тепла на основемодели единого закупщикаСетиЦена тепловойэнергии для сетевойкомпанииТариф на передачутеплаЦена тепловойэнергии дляпотребителяРисунок 8 – Алгоритм оценки влияния рыночной структуры энергосистемы на уровеньтерриториальной энергобезопасности18Приведенные разработки формируют группу методов многокритериального анализаэнергобезопасности территориального образования, позволяющих определитьэкономически обоснованный уровень энергобезопасности, а также оценить влияние нанего производственной эффективности энергосистемы и структуры рынков.

Такжеданныемоделиприменимыдляразработкиструктурно-организационныхипроизводственно-технологических решений повышения энергобезопасности.Одним из перспективных структурно-организационных решений является изменениемодели участия на энергорынках ТЭЦ в зависимости от режимов работы ее генерирующегооборудования.

Разработанный алгоритм оценки влияния на уровень энергобезопасностиданного структурно-организационного решения представлен на Рисунке 9.Оптовый рынок электроэнергии(рынок на сутки вперед)Затраты напроизводствоэлектроэнергииРавновесная ценаКонденсационныйрежимРозничный рынокэлектроэнергииТеплофикационнаяэлектростанцияТеплофикационныйрежимМетодраспределениязатратЗатраты напроизводствоэлектроэнергииЗатраты напроизводство теплаЛокальный рынок теплаЦена наэлектроэнергию дляпотребителяОценка уровняэнергетическойбезопасностиЦена на тепло дляпотребителяРисунок 9 – Алгоритм оценки влияния изменения модели участия на энергорынках ТЭЦ науровень энергобезопасности территориальных образованийСреди производственно-технологических решений рассматриваются: повышение маневренных характеристик работы ТЭЦ (схема ТЭЦ с бакамиаккумуляторами сетевой воды), повышение доли выработки энергетической продукции ТЭЦ на тепловомпотреблении в течение года (схема теплофикационной энергоустановки смногоступенчатым подогревом сетевой воды), повышение электрической мощности ТЭЦ на тепловом потреблении (схемакогенерационной ГТУ с контуром предварительного подогрева сетевой воды).В Таблице 3 представлены результаты оценки влияния на уровень энергобезопасностиданных решений при заданных сценарных условиях.Таблица 3 – Оценка влияния повышения эффективности работы ТЭЦ в рыночных условияхна уровень энергобезопасностиОписание мероприятияСценарий> ЭБ, %Перевод ТЭЦ при работе в теплофикационном Ценовая зона ОРЭМ18-77режиме на розничный энергорынокНеценовая зона ОРЭМ18-37Повышение маневренных характеристик ТЭЦ на Рыночнаяценана 21-30основе схемы с баками-аккумуляторами сетевой воды энергетическуюПовышение доли комбинированной выработки на продукцию фиксирована.

8-15ростТЭЦ в году на основе схемы с многоуровневым Достигаетсяприбыли генерации наподогревом сетевой водыиздержек 5-10Повышение электрической мощности ТЭЦ при сниженииработе на тепловом потреблении на основе схемы с производстваконтуром предварительного подогрева сетевой воды19В третьей главе диссертации представлены разработанные методы прогнозированияразвития общеэнергетической системы территориально-административного образования приразличных моделях ценообразования на энергорынках и приведены результаты оценкипрогнозных системных эффектов от мероприятий по повышению эффективности ТЭЦ.Как было показано ранее, общеэнергетическую систему можно представить в видеиерархии подсистем, на нижнем уровне которых находится подсистема топливообеспечения.При ее моделировании с целью составления прогнозного баланса ресурсного обеспеченияэнергосистемы учитывались: Взаимозаменяемость природного газа и энергетических углей для энергосистемы внекоторой временной перспективе с учетом различия в их теплотворной способности. Межтопливная конкуренция между газом и углями, характеризующаяся перекрестнойэластичностью спроса по цене и наличием государственного регулирования цен. Наличие внешних (импорт) и внутренних (местных) источников топлива.

При этомвнешние источники характеризуются затратами на производство и транспорт, аместные – производственными и инвестиционными затратами (ввиду их низкойстепени освоения). Производственные издержки задаются функцией падающей эффективности затрат. Возможность применения различных методов ценообразования в рассматриваемойперспективе. Для газа справедливы централизованная и биржевая модели, а для угля –свободные договоры и биржевые торги. Целевой функцией развития системы топливообеспечения является минимизациязатрат на обеспечение энергосистемы топливом.В зависимости от горизонта прогнозирования разработаны различные методысоставления прогнозного баланса системы топливообеспечения.

Алгоритм составленияпрогнозного баланса на среднесрочную перспективу представлен на Рисунке 10.Потребность в условномтопливе территориальнойэнергосистемы (V0)Оптимизатор(ЦФ -минимизация затратна топливо)ПроизводственныезатратыPСgex(Q)ТранспортныезатратыTСgex(Q)Совокупные затратына импорт газаСgex(Q)Акциз (A)ПроизводственныезатратыPСgin(Q)Инвестиционнаясоставляющая (Ig)Объем условноготоплива, закупаемого нарынке углей (V2)Объем условноготоплива, закупаемого нарынке газа (V1)Совокупные затратына импорт угляСсex(Q)Свободноеценообразование(тендер)ЦентрализованноеценообразованиеСовокупные затратына местный газСgin(Q)Прогноз балансовойструктуры закупки газа(Qgex, Qgin)Субсидированиеперевозок (G)Совокупные затратына местный угольСсin(Q)Нижняя границыкоридора цены на газPg(V1)Цена закупки угляPс(V2)ПроизводственныезатратыPСcex(Q)ТранспортныезатратыTСcex(Q)ПроизводственныезатратыPСcin(Q)ИнвестиционнаясоставляющаяIc(Q)Прогноз балансовойструктуры закупки газа(Qсex, Qсin)Прогнозный баланс системы топливообеспеченияV0=(V1(Qgex,Qgin), V2(Qcex,Qcin))Рисунок 10 – Алгоритм прогнозирования балансовой структуры системытопливообеспечения территориального образования на среднесрочную перспективуНа среднесрочном горизонте структура потребления во многом определенатехнологическими ограничениями энергосистемы, но при этом меняется под действиеммежтопливной конкуренции.

Для газа свойственно централизованное ценообразование,20выраженное в формировании коридора цен на газ, а для угля – свободное ценообразование ввиде формирования конкурентных предложений источников топливообеспечения.Формирование нижней границы цены на газ можно представить в виде следующейкусочно-заданной функции: Cgex (Q)1  A , Q  Q1Q Cgex (Q1 ) Q  Q1   C gin (Q  Q1 )  Q1(6)Pg (Q)  [1  A], Q1  Q  Q2 ,2Q(QQ)11 Cgin (Q)[1  A], Q  Q2 Qгде C gex (Q ), C gin (Q ) - затраты внешних и местных источников природного газа, A - акциз, Q потребность в топливе, Q1 , Q2 - границы потребности в газе, при которых целесообразноиспользовать преимущественно внешние и местные источники топлива соответственно.Цена на уголь формируется на основе совокупной кривой предложения внешних иместных источников топлива.

При проведении тендера минимизируется его цена:Pс (Q)  min Ccex (Q1 )  Ccin (Q2 )  , Q1  Q2  Q(7)где Cсex (Q ), Cсin (Q ) - затраты внешних и местных источников угля, Q - объем спроса, Q1 , Q2 объемы предложений источников (искомые переменные).Согласно алгоритму после оптимизации структуры распределения спроса междувнешними и внутренними источниками отдельно по углю и газу, осуществляется учетмежтопливной конкуренции. Она характеризуется коэффициентом перекрестнойэластичности, отражающим изменение объема спроса на уголь при изменении цены на газ:Qc (Pg )PgPgEcg ( Pg , Pg )  Qc ( Pg ), Pg  0(8)PgQc ( Pg )Qc ( Pg )Формируется прогнозный баланс системы топливообеспечения по углю и газу наоснове критерия минимизации цены топлива:Ps (V )  min  Pg (V1 )V1  Pc (V2 )V2  ,V1  V2  V ,(9)где V1 , V2 - объемы закупок газа и углей (искомые переменные).Результатом решения данной комбинаторной задачи является прогнозная балансоваяструктура системы топливообеспечения:00000000V0  Vg0 (Qgex, Qgin)  Vc0 (Qcex, Qcin)  Qgex Qgin Qcex Qcin,(10)где Vg0 , Vc0 - сбалансированные объемы закупок газа и углей при заданном объеме0000, Qgin, Qcex, Qcinпотребления V0 , Qgex- сбалансированное распределение объема закупки междувнешними и местными источниками газа и углей.В долгосрочных прогнозах рынки топлив можно рассматривать как единыйэнергорынок, на котором конкурируют не виды топлива как таковые, а ценовыепредложения источников.

При этом считается, что на рынках газа и углей применяетсясвободное ценообразование в виде двухстороннего встречного аукциона на основеалгоритма биржевого стакана. В общем случае минимизация цены топлива дляэнергосистемы при удовлетворении всей ее потребности в энергоносителях через биржевыймеханизм представляет задачу последовательной оптимизации:Ps ( P,V0 )  min max  PRex (Q, P)  PRin (V0  Q, P) (11)PQ0  Q  Q2ex ( P)ininV0  Q2 ( P)  Q  V0  Q1 ( P)21(12)где PRex , PRin - доходы внешних и местных поставщиков топлива от торгов на бирже,Q1in ( P), Q2in ( P), Q2ex ( P) - граничные объемы поставки топлива, обеспечивающие доходностьпоставщикам при заданной цене P , V0 - объем потребности в топливе энергосистемы.Приведенные разработки формируют метод построения прогнозной экономикоматематической модели балансовой структуры системы топливообеспечениятерриториального образования, позволяющий составить прогноз структурыпотребления энергоресурсов при различных моделях ценообразования.