Файл: Падалко Л.П. Математические методы оптимального планирования развития и эксплуатации энергосистем учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.07.2024

Просмотров: 106

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Л . П. П А Д А Л К О

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ О П Т И М А Л Ь Н О Г О

ПЛАНИРОВАНИЯ

РАЗВИТИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

ЭНЕРГОСИСТЕМ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования БССР в качестве учебного пособия для энергетических специальностей втузов

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫШЭЙШАЯ ШКОЛА» МИНСК 1973

6 П 2 . П П12

УД К 621.311(075,8)

!Two. ГЦ'вличЯвя

научно - технике ка«

9Иблиотакп СССР

ЭКЗЕМПЛЯР

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА

¥3 -/ЗбУл-

Р е ц е н з е н т ы : к а ф е д р а «Электрические сети и си­ стемы» Ивановского энергетического института и зав . ка­ федрой «Экономика энергетики и гидроэнергетики» Но ­

восибирского

электротехнического института», канд .

техн. наук Т.

А. Филиппова

Падалко Л. П.

 

 

 

 

 

 

 

 

П12

Математические

методы

оптимального

п л а н и р о ­

вания развития

и эксплуатации

энергосистем. Мн.,.

«Вышэнш . школа», 1972.

 

 

 

 

 

 

200 с. с ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учебное

пособие

по

разделам

курсов

«Вычислительная

техни­

ка в инженерных ц экономических

расчетах

в энергетике».

«Эконо­

мика

энергетики»,

«Организация и

планирование предприятия» для'

энергетических

специальностей

втузов.

 

 

 

 

 

Излагаются

современные

математические

методы

оптимального

планирования

применительно

к з а д а ч а м

энергетики.

Теоретические

положения иллюстрируются

решением некоторых конкретных

з а д а ч .

6П2.1Ґ


П Р Е Д И С Л О В И Е

 

 

 

 

П р е д л а г а е м а я

книга

имеет

своей целью

изложение

основ математических методов

оптимального

планирова ­

ния и их применения д л я

выбора оптимальных решений

при планировании

развития и

эксплуатации

энергоси­

стем.

 

 

 

 

В .настоящее время математические методы и вычи­ слительная техника все шире используются в практике работы многих проектных, плановых и научно-исследова­ тельских организаций . Это обусловливается к а к большой

сложностью практических задач,

т а к и возросшими тре ­

бованиями к качеству их решений. С помощью

математи ­

ческих методов р а з р а б а т ы в а ю т с я

оптимальные

топливно-

энергетические балансы, выявляются пути наиболее эко ­ номичного развития энергосистем, осуществляется эконо­ мическое распределение нагрузки м е ж д у электрическими

станциями . Указанными р а б о т а м и д а л е к о

не исчерпы­

вается область применения математических

методов в

энергетике, и круг задач, решаемых с их помощью, не­ прерывно расширяется .

Несмотря на положительный опыт использования ма ­ тематических методов, в существующей учебной литера ­

туре

уделяется недостаточное

внимание изложению

ос­

нов

этих методов и их п р и л о ж е н и я к конкретным

з а д а ­

чам.

Систематизированного

труда по этим вопросам,

доступного к тому ж е

студентам, в отечественной

литера ­

туре

д о сих л о р еще

нет. Поэтому представляется

полез­

ной попытка проанализировать имеющиеся на сегодняш­ ний день работы в этом направлении, с тем чтобы изло-.

жить их в доступной

форме в учебном пособии.

Д а н н а я работа,

безусловно, не

лишена

недостатков,

т а к к а к необходимость изложения

большого

и сложного

круга вопросов

в ограниченном объеме пособия застав ­

л я л а ж е р т в о в а т ь

к а к строгостью математических рас ­

суждений, т а к

и

полнотой экономического и техническо-

3


го анализа рассматриваемых задач . Пособие ни в коей

мере не .претендует на то, чтобы заменить

специальные

работы

по отдельным,

'включенным

в него

вопросам.

Главное

его назначение

состоит в том,

чтобы

ознакомить

студентов с основами математических методов оптималь­ ного планирования и их .применением, которые приобре­ тают все большее значение при решении задач экономи­ ки и планирования энергетики. Поэтому данное пособие следует рассматривать как введение в основы математи­ ческих методов оптимального планирования и их прило­ жений . Читателю, ж е л а ю щ е м у приобрести более глубо­ кие познания по соответствующим темам, следует обра­ титься к специальной литературе .

Учебное 'пособие состоит из четырех глав. В первых трех главах кратко излагаются основы методов линей­ ного, нелинейного и динамического планирования, фор­ мулируются конкретные задачи экономики и планирова ­ ния энергетики и на .примере решения некоторых из них показываются вычислительные схемы соответствующих методов, рассмотренных ранее. Четвертая глава посвяще­ на методам сетевого планирования и управления . Здесь излагаются основные понятия этих методов, принципы разработки и некоторые методы оптимизации сетевых графиков . В заключение приводятся два примера состав­ ления сетевых графиков .

Автор в ы р а ж а е т благодарность старшему научному сотруднику Белорусского филиала Энергетического ин­

ститута имени Г. М. Кржижановского,

канд. техн. наук

В. Т. Бабочкину,

тщательно

просмотревшему

рукопись

и сделавшему р

я д полезных

замечаний .

Автор

весьма

признателен за ценные советы и критические замечания заведующей кафедрой «Экономика энергетики и гидро­ энергетики» Новосибирского электротехнического инсти­ тута, канд. техн. наук Т. А. Филипповой и доценту кафед ­ ры «Электрические сети и системы» Рівановского энер­ гетического института, канд. техн. наук Б . Я- Прахииу .

Все замечания и пожелания по данной работе просим присылать по адресу: г. Минск, ул. Кирова, 24, издатель­ ство « В ы ш э й ш а я школа» .

Автор


ВВ Е Д Е Н И Е

Зн а ч и т е л ь н ые темпы развития энергетики страны, предусмотренные народнохозяйственными планами, тре­

буют больших

з а т р а т на

строительство и э к с п л у а т а ц и ю

энергетических

объектов,

что

обусловливает

необходи­

мость наиболее эффективного,

экономичного

использова­

ния средств,

выделяемых

д л я

этой

цели. П р а в и л ь н о е

ре­

шение этой

з а д а ч и следует искать

на пути разработки и

применения

совершенных

методов

планирования разви ­

тия и эксплуатации энергосистем.

 

 

 

Исследование многих

з а д а ч энергетики

требует

вы­

полнения большого числа трудоемких расчетов. В этой связи особо в а ж н о е значе?гие приобретает цифровая вы­ числительная техника, которая позволяет по-новому по­ дойти к решению сложных з а д а ч в области планирования

энергосистем.

В то ж е время

вычислительная

техника

с а м а по себе,

несмотря

на

огромное ее быстродей­

ствие, не всегда может дать

ж е л а е м ы й эффект . Это объ­

ясняется тем, что реальные

задачи оптимального

плани­

рования оказываются весьма сложными, з а в и с я щ и м и от

большого числа

переменных

и имеют во

многих с л у ч а я х

громадное

или

д а ж е бесчисленное множество

вариантов

решений.

 

 

 

 

 

 

В принципе 'поиск оптимального решения требует

ана ­

лиза

всех

возможных вариантов . О д н а к о простой

пере­

бор

их д а ж е с

использованием самых

быстродействую­

щих

Ц В М

в

ряде случаев

может потребовать

такой

затраты времени, что сделает его практически

нереализуе ­

мым. Поэтому

нахождение

оптимального решения

з а д а ­

чи требует использования, помимо цифровой вычисли­ тельной техники, т а к ж е и специальных методов, позво­

ля ю щ и х кратчайшим путем прийти к искомому решению.

Вэтом смысле весьма эффективными оказываются ме­ тоды математического .программирования.

Следует

отметить, что у к а з а н н ы е

методы нельзя отож ­

дествлять

с программированием на

Э Ц В М . Последнее

5


о з н а ч а ет составление программ для цифровых вычисли­

тельных машин,

в то время

как под

математическим

программированием

 

понимается

совокупность

математи­

ческих

методов,

предназначенных

для решения

оптимиза­

ционных

задач.

К

этим з а д а ч а м относятся

такие, требо­

вания которых сводятся к выбору наилучших в некото­ ром смысле (по экономичности, по надежности и т. д.) решений из всех допустимых вариантов . Исходя из на­

значения этих методов их называют

т а к ж е методами оп­

тимального планирования.

Однако,

поскольку

термин

«математическое программирование»

.получил

наиболь­

шее распространение, мы будем в дальнейшем пользо­ ваться в основном этим определением д л я рассматривае ­ мых методов.

Процесс решения топ или иной оптимизационной за­ дачи в энергетике можно считать состоящим из трех эта­ пов:

1) выбор объективного критерия оптимальности;

2)построение математической модели исследуемого процесса;

3)нахождение эффективного метода решения.

Выбор объективного критерия оптимальности

является

в а ж н е й ш е й исходной предпосылкой н а х о ж д е н и я

действи­

тельно наилучшего решения. В настоящее

время

обще­

признано, что в основу такого критерия

д о л ж н ы

быть

положены экономические

соображения .

Различного

рода технические ограничения д о л ж н ы учитываться

в ви­

де дополнительных условий или включаться в оптими­

зируемый функционал, если в о з м о ж н а их

экономиче­

ская трактовка .

 

 

П р о б л е м а выбора объективного

критерия

оптималь ­

ности я в л я е т с я весьма сложной, она

служит

предметом

исследований многих научных организаций; р я д вопро­

сов, связанных с правильным формированием

критерия,

представляется спорным, и на сегодняшний

день

нет

еще общепризнанного толкования такого критерия.

Хо­

тя широко распространено мнение, что

в таком

критерии

следует учитывать к а к капитальные, т

а к и эксплуатаци ­

онные з а т р а т ы , вопрос о форме количественного соизме­ рения указанных з а т р а т в критерии не получил еще окончательного и общепризнанного решения.

Д л я случая единовременных капитальных з а т р а т и постоянных эксплуатационных расходов в качестве кри­ терия оптимальности рекомендуется использование ус-

6