Диссертация (1144128), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В главе 2 проведен анализ математических методов решения оптимизационных задачс целью выбора наиболее рациональных из них для диссертационных исследований.2. На основе анализа установлено, что исследуемая задача относится к классу задачмногокритериальной оптимизации большой размерности с нелинейными зависимостямимежду переменными, т.е.
к задаче нелинейного математического программирования, и для еерешения в наибольшей степени подходит метод вариантного моделирования (методсравнительного анализа вариантов).Для использования метода вариантного моделирования и сокращения ресурсных ивременных затрат на поиск оптимального решения обосновано следующее: сформулировано допущение, позволяющее не использовать методы стохастическогопрограммирования для решения данной оптимизационной задачи; разработан метод формирования по показателям энергетической эффективностиоптимальногоподмножестваизначальнофункционально-избыточногомножестваанализируемых вариантов энергетических установок, параметры которых наиболее полноотвечают цели оптимизации и функциональному назначению системы электроснабжения; выполнено деление задачи многокритериальной оптимизации на последовательноерешение более простых задач однокритериальной оптимизации (без нарушения поискаоптимального решения, удовлетворяющего изначально заданным нескольким критериям88оптимизации, с учетом ряда ограничений и допущений), для которых сформированы целевыефункции и основные критерии оптимизации.Критерием обоснования состава и параметров оборудования на первом уровневыступает максимальное замещение традиционного ресурса.
Критерием второго уровняоптимизации являются меньшие суммарные дисконтированные затраты ЭК по сравнению ссуммарнымидисконтированнымизатратамипристроительствеиэксплуатациитрадиционной системы электроснабжения (либо по сравнению с допустимыми затратами).На третьем уровне оптимизации по критерию минимума приведенных затрат осуществляетсявыбор окончательного варианта и достигается поиск оптимального решения.3. На основе известных зависимостей рассмотрены математические модели ВЭУ, ФЭМ,электроагрегата на основе традиционного (топливного) энергоносителя и электрохимическойАБ,позволяющиеопределитьпараметры,которыенеобходимыдлярешенияоптимизационной задачи по принятым критериям оптимизации.4. Рассмотрены возможные структурные схемы автономного ЭК на базе ВЭУ, ФЭМ,ДГУ (или ГГУ) и АБ.5.
Разработана математическая модель режимов работы ЭК, обеспечивающих покрытиеграфика нагрузки потребителей с учетом случайного характера поступления возобновляемыхэнергоресурсов и наиболее полного использования энергии ВИЭ.6. Разработана методика обоснования состава и параметров ЭК на основе ВИЭ для ВТПМГ по критериям энергетической и экономической эффективности.Поиск решения в методике достигается с помощью оптимизационных расчетов,которые условно разделяются на три уровня в соответствии с введенными критериямиоптимизации. Помимо главных критериев оптимизации на каждом уровне используютсячастные критерии, отвечающие цели данного уровня оптимизации.С помощью разработанной методики осуществляется обоснование параметровустановок на основе ВИЭ, АБ, традиционного источника питания, преобразователейэлектрической энергии и выбор схемы подключения энергоисточников в ЭК.7.
Расчетные параметры ЭК (таблица 3) определяются по разработанной в рамкахнастоящей методики математической модели почасовых расчетов режимов работыэнергоустановок.Разработанная модель позволяет осуществлять расчеты параметров ЭК в зависимостиот любого из возможных вариантов соотношений мощности ВИЭ, мощности нагрузки иемкости АБ в рассматриваемый момент времени t. Достоинством модели являетсявозможность использования не только интервалов времени, равных одному часу, но и болеекоротких интервалов при наличии соответствующей исходной информации.898. Реализованная в методике оценка экономической эффективности ЭК позволяетвыбрать, по какому из двух критериев экономической эффективности производитьоптимизацию:1) суммарные дисконтированные затраты ЭК по сравнению с суммарнымидисконтированными затратами традиционной системы электроснабжения (критерий (13));2) минимум средней расчетной себестоимости производства электроэнергии напротяжении всего жизненного цикла ЭК (критерий (8)).9.
На основе изложенной методики разработан и представлен в виде блок-схемыалгоритм решения задачи многокритериальной оптимизации ЭК на основе ВИЭ для ВТПМГ.10. Предложенный подход в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым кформированию систем электроснабжения ВТП МГ, как по направлению достижениямаксимального значения показателей эффективности при заданных ограничениях в видезатрат (первый и второй уровень оптимизации), так и по направлению минимума затрат призаданных значениях показателей функционирования (третий уровень оптимизации), вовторых, позволяет гибко подходить к обоснованию оптимального варианта в зависимости оттого или иного показателя, которому отдано предпочтение: минимального срокаокупаемости, наибольшего значения показателей энергетической эффективности илиминимума финансовых затрат на протяжении расчетного срока эксплуатации.903Обоснование состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭдля потребителей магистрального газопровода3.1 Реализация методики в двухуровневой системе расчетовВ силу того, что оптимизация состава оборудования ЭК является многокритериальнойзадачей, найти решение аналитическим путем представляется крайне затруднительным.Необходимо разработать программно-вычислительный комплекс на базе представленного вглаве 2 алгоритма решения.При разработке комплекса необходимо иметь в виду, что степень детализации решенияво многом определяется условиями постановки задачи (стадией выполнения предпроектных(изыскательских)исследованийилипроектныхработ),атакжетребованиями,предъявляемыми к результатам ее решения.На стадии предпроектных исследований в условиях недостаточно полной илиограниченной исходной информации для укрупненных (оценочных) расчетов возможноиспользоватьусредненныепоказателиинтенсивностиприходавозобновляемыхэнергоресурсов (среднегодовую скорость ветра, суммарную солнечную радиацию нагоризонтальную приемную площадку при средних условиях облачности (среднечасовые,среднемесячные и годовые данные) и так далее), по которым рассчитываются среднегодовыезначения вырабатываемой электроэнергии ̅̅̅̅̅̅ каждым типом энергоустановок по каждомувиду ресурса с учетом их математических моделей, приведенных в параграфе 2.3, а такжегодовое значение потребления электроэнергии.Реализация программно-вычислительного комплекса для укрупненных расчетов нетребует определенных навыков программирования и возможна в Microsoft Excel.При проектировании системы электроснабжения результатов оценочных расчетов поусредненнымпоказателямнедостаточно.Здесьнеобходимовыполнениеточныхоптимизационных расчетов на основе достоверной детализированной исходной информациикак по поступлению ВИЭ, так и по режимам работы и нагрузке потребителей.Следует отметить, что помимо самих вычислений и получения результата в видемассива технических и экономических параметров ЭК, пользователю комфортно видеть ипонимать динамику процессов функционирования ЭК в течение года, которая служитдополнительным обоснованием результата.
Осуществить это возможно с помощьюимитационного моделирования режимов работы оптимизируемого ЭК.Наилучшимсредствомдляграфическойвизуализациифизическихпроцессовпоступления, генерации, накопления и потребления энергии является пакет блочномодульного визуального моделирования Simulink матричной системы MATLAB.913.2 Характеристика потребителей объекта электроснабженияАпробация методики, разработанной в диссертационной работе, выполнена на примереобоснования состава и параметров ЭК для потребителей электроэнергии крановых узлов вреальном месте размещения строящегося МГ в Республике Саха (Якутия).Расчетная мощность потребителей кранового узла по проекту составляет 5,633 кВт.Номинальные мощности отдельных потребителей приведены в таблице 4.Таблица 4 – Мощности потребителей крановых узлов магистрального газопроводаОборудованиеПотребляемая мощность, кВтНапряжение, ВНаличие ИБПс оборудованием0,08220в наличии1,60,51,01,260,0750,0181,15,633220220220220220220220-в наличиив наличиив наличии-Контрольно-измерительные приборы иавтоматикаСвязьПожарная сигнализацияШкаф технических средств охраныЩит собственных нуждОсвещение площадкиОсвещение укрытияПрочие потребителиИтогоПотребление электроэнергии, максимальные, минимальные и средние значениянагрузки по месяцам года приведены в таблице5.
Годовой график потребленияэлектроэнергии представлен на рисунке 19.Таблица 5 – Объемы потребления электроэнергии и уровни электрических нагрузокпотребителей крановых узловМесяцОбъемпотребленияэлектроэнергии,кВт∙чМаксимальноезначениенагрузки, кВтЯнв.Фев.МартАпр.МайИюньИюльАвг.Сент.Окт.Нояб.Дек.Год1 631,41 093,81 160,71 020,31 154,9980,91 063,11 064,71 241,91 274,51 239,01 859,214 784,35,0203,6443,5483,4784,5263,3043,3385,4805,1364,3164,9985,6125,612Максимальноезначениенагрузки, в %от суммарнойноминальноймощности89,164,763,061,780,358,759,397,391,276,688,799,699,6Минимальноезначениенагрузки, кВт0,6140,5740,5840,5400,2940,4260,4700,4220,4400,4560,0920,0500,05092Минимальноезначениенагрузки, в %от суммарнойноминальноймощности10,910,210,49,65,27,68,37,57,88,11,60,90,9Среднеезначениенагрузки,кВт2,191,631,561,421,551,361,431,431,721,711,722,501,69Среднеезначениенагрузки, в %от суммарнойноминальноймощности38,928,927,725,227,624,225,425,430,630,430,644,430,0Потребление электроэнергии, кВт∙ч2 0001 8001 6001 4001 2001 0008006004002000Янв.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
