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: 134

Скачиваний: 0

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

 

К о э ф ф и ц и е нт

а определяется из в ы р а ж е н и я

 

(grad F • grad R)

0,528 + 0,56 + 0,62

0

=

Щ2

 

 

[grad

 

= —0,5693,

 

 

где

grad R=(l, 1, ! ) •

 

Задание начального приближение нагру­ зок электростанции

икоэффициентах

1

Расчет градиента Функции и новых значении нагрузок

Проверка условия окон­ чания итерационного расчета по тормиле

не окончен I Икончен

Т

Проверка условия баланса мощностей

всистеме

\Не выполнен\выпопнен

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

Выбор нового

Расчет

 

 

 

значениякаэт

окончен

 

 

 

срициентаА

Р и с . 2.15.

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда получаем:

 

 

 

 

 

/0,528 \

/

1 \

/

—0,0413

r=

І

0,560

 

- 0 , 5 6 9 3

і

=

- 0 , 0 0 9 3

 

\ 0,620

/

\

1 У

\

0,051

Определяем

новые значения

переменных:

Р\

=

180 + 0,0413-100 =

184,14;

 


Р£ =

200 + 0,0093 • 100 = 200,93;

 

 

 

PI =

220 — 0,051-100 = 214,93.

 

 

 

Проверяем

условие

(2.23) и у б е ж д а е м с я ,

что

оконча­

тельное решение еще не получено. Переходим

к

следую­

щему шагу. Д л я

новых

значений

переменных

градиент

целевой

функции будет

равен:

 

 

 

d F

= 0,534;

- ^ - = 0,562;

_ ^ L = 0 , 6 1 .

 

дРг

 

 

дР„

 

дР

 

 

Определяем

коэффициент а:

 

 

 

 

0,534 +

0,562 + 0,61'

A , v

 

 

0 =

 

 

 

= — и , о / .

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

Новое направление:

 

 

 

 

 

0,534

 

 

 

 

 

 

г = |

0,562

| -

0,57

 

 

 

 

0,610 Новые значения (переменных:

Р\ = 184,14 + 0,036-100 = 187,74;

Р\ = 200,93 + 0,008-100 = 201,73;

Р\ = 214,93 — 0,04-100 = 210,93.

Так как условие

(2.23)

не выполняется,

переходим

к

третьему шагу.

 

 

 

 

 

 

 

Последующие

результаты

расчета

показаны

в

табл . 2.8.

 

 

 

 

 

 

 

К а к видно, и в этом случае процесс решения сходится

к оптимальным значениям переменных.

 

 

 

 

Оптимальное развитие

схемы

электрической

сети.

Электрическая сеть

представляет

собой

непрерывно

р а з ­

вивающуюся систему. Это обусловлено

тем, что вслед­

ствие роста нагрузок существующих потребителей и по­ явления новых постоянно возникает необходимость по­ вышения пропускной способности сети и привязки но-

136


Нагруз

Рх

р* р3

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

2.8

 

1 J 2

 

Итерации

 

 

 

 

0

3

4

5

6

7

8

180 184,14 187,74 190,54 192,8

194,4

194,74 197,49

198,4

204

200 200,93 201,73

202,36

202,59 201,59

202,83 202,93

203

203

220 214,92 210,93

207,53

204,7

202,2

200,73 198,3

197,3

193

вых потребителей к существующей системе электроснаб ­ жения . П о своему характеру эта з а д а ч а является дина ­

мической, так ка к необходимо знать план развития

сети

для 'каждого года расчетного периода при заданном

за ­

коне роста нагрузок за этот период. Д и н а м и ч е с к а я

по­

становка представляет усложненный вариант нелинейной

модели, поэтому мы рассмотрим здесь

упрощенную, ста­

тическую постановку. З а д а ч а при этом

будет

формулиро ­

ваться так: при з а д а н н ы х схеме и п а р а м е т р а х

существую­

щей электрической сети, месторасположении и нагрузках новых и существующих потребителей энергии требуется найти оптимальный способ привязки новых потребите ­ лей к существующей сети, а т а к ж е оптимальный вариант повышения ее пропускной способности.

П о д потребителями в данной постановке понимаются понизительные т р а н с ф о р м а т о р н ы е подстанции. В качест­ ве мероприятий п о повышению пропускной способности будем предусматривать сооружение линий электропере ­ дачи.

Д а н н а я з а д а ч а

представляет собой обобщение з а д а ­

чи, рассмотренной

в § 1.10 (стр. 73—77). Хотя она т а к ж е

дана в статической постановке, тем не менее не лишена практического значения. Такой подход соответствует по­ этапному методу решения в п р а к т и к е проектных органи­

заций, когда

схема

развития сети определяется

исходя

из заданного

уровня

электропотребления на конец

како ­

го-либо этапа, например пятилетки .

Д а д и м математическую формулировку задачи в п р е д ­ положении однородности р е ж и м а энергопотребления всех потребителей. Напомним, что под этим условием понимаются совпадение во времени максимальных на­ грузок потребителей и аналогия конфигурации их суточ­ ных графиков . Последнее позволяет принимать одинако ­ вым дл я всех потребителей число часов использования

137


м а к с и м а л ь н ой нагрузки и, следовательно, одинаковое число часов максимальных потерь д л я всех линий сети, как существующих, т а к и вновь проектируемых. Крите­ рий оптимальности, требующий минимизации затрат, связанных с сооружением и эксплуатацией линий элект­ ропередач, выглядит так:

I т

 

п

п

II

\

 

 

 

п

2

2с //(%) + 2

2 с Л ) •

 

 

 

W=i/=i

1=1/=і

)

 

 

 

Д л я

существующих

линий

в з а т р а т а х

cij{x-,j)

учи­

тывается

стоимость потерянной

энергии

їв проводах.

Эта

•составляющая з а т р а т

определяется из

в ы р а ж е н и я

 

 

 

 

(J2 Г //Т |/Р>

 

 

 

 

 

 

хи

 

-

нагрузка

линии в максимальном режиме;

Гц

 

-

а кти в но е с on р оти вл ен и е;

 

 

 

ти

 

-

число часов м а к с и м а л ь н ы х

потерь;

 

Р

- стоимость

1 квт-ч

потерянной

энергии;

 

иноминальное н а п р я ж е н и е линии.

Д л я вновь сооружаемых линий с,-/*,-,) — это при­ веденные з а т р а т ы , связанные с сооружением и эксплуа­ тацией. Эти з а т р а т ы могут определяться в виде функции от нагрузки по кривым, показанным на рис. 1.4. Эти кри­ вые в нашей модели д о л ж н ы быть аппроксимированы ли­ нейными функциями вида (1 .39).

Таким образом, наличие нелинейной, квадратичной зависимости затрат от нагрузки д л я существующих ли­ ний и линейной зависимости для допустимых к сооруже ­

нию новых

линий делает

целевую функцию

нелинейной.

К дополнительным условиям задачи относится требо­

вание баланса мощности

в м а к с и м а л ь н о м

р е ж и м е во

всех узлах

сети:

 

 

m + n

т+п

 

 

<=1

i=i

 

 

К р о м е того, помимо условий первого закона Кирхго­ фа, необходимо в ограничениях з а д а ч и учитывать т а к ж е и второй закон Кирхгофа для существующей сети, если последняя замкнута по своей конфигурации и работает

138


в замкнутом режиме . К а к и м образом д о л ж н о происхо­ дить в существующей сети иотокораспределение в соот­

ветствии со в т о р ы м

законом

Кирхгофа? Это зависит

от

параметров сети. В частности, если сеть включает

линии

только одного номинального

н а п р я ж е н и я , т. е. в

случае

ее однородности, то

в сети д о л ж н о соблюдаться

естест­

венное потокораспределание,

так к а к такое

распределе ­

ние

оказывается близким к

экономическому.

Если ж е

в

сеть

входят линии

разного

номинального

напряжения,

т.е. в случае ее неоднородности, то целесообразно в та­ кой сети соблюдать экономическое потокораапределение,

т.е. распределение в зависимости от активных сопротив­ лений.

Выбор экономического потокораспределения объясня ­

ется тем, что эксплуатация такой

сети в р е ж и м е естест­

венного потокораспределения экономически нецелесооб­

разна из-за дополнительных потерь энергии, вызванных

уравнительными потоками. В реальных условиях ее эк­

сплуатации будут осуществляться различные мероприя ­

тия (установка трансформаторов

продольно-поперечного

регулирования, р а з м ы к а н и е

сети) по п р и б л и ж е н и ю ре­

ального потокораспределения

к экономическому.

В математическом виде это требование применитель­ но к однородной сети может быть записано так:

S V / / = °-

Суммирование производится п о всем независимым кон­ турам существующей сети.

К а к видно из приведенных выше математических формулировок целевой функции и ограничений, мы ис­

пользуем

только активные

нагрузки,

хотя потери энер­

гии в сети

зависят т а к ж е

и от реактивных потоков. Та­

кое упрощение объясняется

тем, что потребность системы

в реактивной мощности покрывается

з а счет установки в

местах ее дефицитов компенсирующих устройств и сеть высокого н а п р я ж е н и я р а б о т а е т с высоким коэффициен­ том мощности. В результате влияние реактивной мощно­ сти на величину потерь оказывается значительно мень­ шим, чем активной, и поэтому учетом ее в рассматривае ­ мой з а д а ч е м о ж н о пренебречь.

Н а рис. 2.16 показано графическое изображение ус­ ловного примера сформулированной задачи . Оплошными

139