Расчеты надежности в условиях неопределенности информации по величине удельного ущерба от недоотпуска электроэнергии потребителям с учетом вероятности превышения недоотпуска относительно ожидаемой величины

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ОАО «Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского»

Расчеты надежности в условиях неопределенности информации по величине удельного ущерба от недоотпуска электроэнергии потребителям с учетом вероятности превышения недоотпуска относительно ожидаемой величины

Широкоступова М.С.

Предложен способ расчета надежности в условиях неопределенности информации по величине удельного ущерба с учетом вероятности превышения недоотпуска электроэнергии потребителям относительно ожидаемой величины.

Ключевые слова: расчеты надежности, неопределенность информации, удельный ущерб, уровни надежности, риск превышения ожидаемой величины, недоотпуск электроэнергии.

Для выбора оптимальных величин оперативных резервов активной мощности в объединении и пропускных способностей связей между узлами по условию взаиморезервирования используется модель, основанная на минимизации затрат целевой функции, в состав которой наряду с затратами на резерв мощности в узлах и усиление пропускных способностей межсистемных связей входит и ущерб потребителей от перерывов электроснабжения [1].

При использовании этой модели для расчетов надежности определенные трудности возникают по определению величины удельного ущерба, поэтому расчеты надежности объединения приходится вести в условиях неопределенности информации по величине удельного ущерба от недоотпуска электроэнергии потребителям.

Если предположить, что удельный ущерб не зависит от глубины недоотпуска электроэнергии, то при одинаковых значениях удельного ущерба в узлах объединения и при распределении дефицита мощности между всеми узлами, которые могут принять на себя дефицит, при оптимизации по модели этого типа уровни надежности в узлах энергообъединения равны между собой и однозначно определены. При этих условиях интегральная вероятность всех дефицитов мощности в каждом узле объединения адекватна частной производной математического ожидания недоотпуска электроэнергии в объединении относительно величины оперативного резерва активной мощности в данном узле [2].

Результаты расчета надежности в условиях неопределенности информации по величине удельного ущерба приведены для ЕЭС России на уровне 2020 г. ЕЭС России представлена 7-ми узловой схемой (объединенная энергосистема (ОЭС) Северо-Запада, ОЭС Центра, ОЭС Юга, ОЭС Средней Волги, ОЭС Урала, ОЭС Сибири и ОЭС Востока). Ежегодные удельные затраты на сооружение новых резервных мощностей приняты равными 100 долл/(кВт·год). затрата электроснабжение недоотпуск надежность

Прежде всего, необходимо оценить интервал возможных значений удельного ущерба. В качестве нижней границы можно принять значение удельного ущерба равное 2,85 долл/кВтч , при котором для принятых исходных условий уровни надежности ОЭС, соответствующие оптимальным параметрам, равны Н=0,996.

Верхнюю границу интервала возможных значений удельного ущерба при исследовании можно принять в виде вариантов. В качестве варианта верхней границы интервала возможных значений удельного ущерба можно принять значение 15 долл/кВт·ч, которое принимается при исследовании балансовой надежности в EISPC EISPC- Совет по планированию Восточного объединения США (Eastern Interconnection States` Planning Council). [3].

Кроме того, в качестве вариантов верхней границы интервала возможных значений удельного ущерба рассматриваются промежуточные значения стоимости единицы недоотпущенной энергии равные 5,71 долл/кВт·ч и 7,61 долл/кВт·ч.

Введем следующие обозначения:

- дополнительные минимальные суммарные ежегодные затраты, которые равны .

- дополнительные суммарные ежегодные затраты, которые равны .

Где:

- минимальные суммарные ежегодные затраты, которые определяются при расчете надежности, где индекс Н означает уровень надежности в ОЭС, соответствующий оптимальным параметрам адекватности ресурсов (величины резервов активной мощности и пропускные способности связей по условиям взаиморезервирования). - минимальные суммарные ежегодные затраты при уровне надежности Н=0,996.

- суммарные ежегодные затраты, которые определяются как сумма ежегодных затрат в оптимальные резервные мощности и пропускные способности по условиям взаиморезервирования, соответствующие уровню надежности Н в ОЭС, и ущерба, определенного по энергии недоотпуска, соответствующей этим оптимальным параметрам, и по значениям удельного ущерба в рассматриваемом интервале.

На рисунке 1 приведены уровни надежности ОЭС, соответствующие оптимальным параметрам адекватности ресурсов в зависимости от величины удельного ущерба.

Рисунок 1 - Уровни надежности ОЭС, соответствующие оптимальным параметрам адекватности ресурсов в зависимости от величины удельного ущерба

Необходимо также учесть, что для конкретных случаев реализации существует риск превышения недоотпуска электроэнергии потребителям относительно ожидаемой величины. На рисунке 2 для различных уровней надежности ОЭС показана вероятность того, что недоотпуск электроэнергии потребителям в ЕЭС России не будет превышать ожидание недоотпуска электроэнергии потребителям в ЕЭС России.

Рисунок 2- Изменение вероятности того, что недоотпуск электроэнергии потребителям не будет превышать ожидание недоотпуска в зависимости от уровней надежности ОЭС.

Как видно из рисунка 2 вероятность того, что недоотпуск электроэнергии потребителям в ЕЭС России не будет превышать ожидание недоотпуска, увеличивается при повышении уровней надежности ОЭС. Так, например, при уровнях надежности ОЭС равных Н=0,996 с вероятностью 56 % недоотпуск электроэнергии потребителям в ЕЭС России не будет превышать ожидаемую величину недоотпуска, а при уровнях надежности ОЭС равных Н=0,9997 - с вероятностью 75 %.

Обычно в экономике рассматриваются риски с вероятностью 85%, 90% или 95%. На рисунке 3 показано, как изменяются дополнительные ежегодные суммарные затраты и в зависимости от величины удельного ущерба. Дополнительные ежегодные суммарные затраты посчитаны по недоотпуску электроэнергии для риска с вероятностью 95% (с вероятностью 95 % недоотпуск электроэнергии потребителям в ЕЭС России не будет превышать ожидаемую величину недоотпуска).

Рисунок 3 - Изменение величин дополнительных оптимальных суммарных ежегодных затрат и дополнительных суммарных ежегодных затрат в зависимости от величины удельного ущерба.

На рисунке 4 показаны возможные максимальные превышения дополнительных суммарных ежегодных затрат при оптимальных параметрах для риска с вероятностью 95 % () относительно оптимальных дополнительных суммарных ежегодных затрат () для различных уровней надежности Н в интервале возможных значений величины удельного ущерба (долл/ кВт·ч).

Рисунок 4 - Максимальные превышения относительно для различных уровней надежности Н в интервале возможных значений удельного ущерба.

Из рисунка 4 видно, что для риска с вероятностью 95 % для удельного ущерба, равного 2,85 долл/кВт·ч более выгодно иметь оптимальные параметры, соответствующие уровню надежности ОЭС равному Н=0,998, чем уровню Н=0,996. Для диапазона возможного изменения величины удельного ущерба от 2,85 до 5,71 долл/кВт·ч наименьшие максимальные превышения относительно отмечены для оптимальных параметров, соответствующих уровню надежности в ОЭС Н=0,9991, для диапазона от 2,85 до 7,61 долл/кВт·ч - уровню Н=0,99924, для диапазона от 2,85 до 15 долл/кВт·ч - уровню Н=0,99956. Таким образом, наименьшие максимальные превышения относительно наблюдаются при уровнях надежности ОЭС, которым соответствуют оптимальные параметры адекватности ресурсов, рассчитанные по значениям удельных ущербов, находящихся вне рассматриваемых интервалов возможного значения удельного ущерба, выше верхней границы возможных значений.

На рисунке 5 приведены уровни надежности ОЭС для рисков превышения энергии недоотпуска относительно ожидаемого значения недоотпуска с вероятностью 85%, 90%, 95 %, при которых получены минимальные значения максимальных превышений относительно для различных возможных интервалов значений величины удельного ущерба.

Рисунок 5 - Уровни надежности ОЭС, при которых получены минимальные значения максимальных превышений относительно для различных возможных интервалов значений величины удельного ущерба при рисках превышения энергии недоотпуска относительно ожидаемого значения недоотпуска с различной вероятностью.

При расчетах надежности в условиях неопределенности информации по величине удельного ущерба необходимо учитывать вероятность превышения недоотпуска электроэнергии потребителям относительно ожидаемой величины.

Выбор нормативных уровней надежности ОЭС с поправками на риск, которые представляют собой компромисс между риском и затратами, будет зависеть от отношения к риску лиц, принимающих решения в ЕЭС России или регулирующих органах.

Список литературы

Широкоступова М.С. Модели для расчетов надежности в объединениях электроэнергетических систем в условиях рыночных отношений в электроэнергетике [Текст] / Волков Г.А., Широкоступова М.С. // Современные проблемы надежности систем энергетики: модели, рыночные отношения, управление реконструкцией и развитием. М.: Нефть и газ, -2000.- С. 45-56.

Чукреев, Ю.Я. Сравнение отечественных и зарубежных вероятностных показателей балансовой надежности электроэнергетических систем [Текст] / Ю.Я. Чукреев // Известия Российской академии наук. Энергетика. - 2012. - № 6. - С. 27 - 38.

Размещено на Allbest.ru