Расчет и проектирование оптимальных режимов энергосистем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Автоматизированные электроэнергетические системы»

 

 

 

 

 

 

«РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ЭНЕРГОСИСТЕМ»

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине

«ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ЭНЕРГОСИСТЕМ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Министерство образования Российской Федерации

Пензенский государственный университет

Кафедра "Автоматизированные электроэнергетические системы"

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой______________

           "__"________________г.

 

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине "Оптимизация режимов энергосистем"

Студенту _______________________________________________________

Тема проекта Расчет и проектирование оптимальных режимов энергосистем.

Исходные данные в соответствии с вариантом ________1___________

Содержание работы:

Распределение нагрузки во временных интервалах между электростанциями в смешанной энергосистеме с учетом потерь электроэнергии при передачи по линиям связи. (Потери определять пропорционально квадрату передаваемой мощности по линиям связи, умноженной на сопротивление, пропорциональное длине линии связи).

2.  Проектирование оптимальной  конфигурации радиальной сети. Модификация  сети с применением транзита, с возможностями по резервированию электроснабжения.

3.  Выбор номинального напряжения  и определение сечения проводов  по экономическим интервалам.

Графическая часть:

1. Суточные графики нагрузки на шинах электростанции.
2. Конфигурация электрической сети.

Литература

1. Веников В.А., Журавлев В.Г., Филиппова Т.А. Оптимизация режимов электростанций и

энергосистем: Учеб., для вузов, - М,: Энергоатомиздат, 1990 г. - 352 с,

2. Электрические системы. Электрические расчеты, программирование и оптимизация режимов: Учеб, для электроэнерг. спец. вузов / Под ред. В.А. Веникова. - М.: Высшая школа, 1973 г. -320 с.
3. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. Учебник для вузов, М.: Энергоатомиздат, 
   1989 г. — 592 с.

Дата выдачи задания "15"нобря 2012 г.

Дата защиты работы "__"___________ 2012 г.  Руководитель_____________

Задание получил "15"ноября 2012 г.    Студент_________________

 

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка 16 листа, 2 рисунка, 9 таблиц, 3 источника.

 

Объектом разработки является энергосистема.

Цель работы: провести оптимизацию режимов энергосистемы  во временных интервалах. Спроектировать оптимальную конфигурацию радиальной сети. Выбрать номинальное напряжение и сечение проводов по экономическим интервалам.

 

ГЭС, ТЭС, график нагрузки, целевая функция, расходная характеристика.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

с.

Введение......................................................................................................................5

1. Исходные данные...............................................................................................6

2. Составление целевой функции………………….....................…………........7

3. Оптимизация режимов во временных интервалах…………….....................7

4. Определение оптимальной схемы сети……...........................................…....8

5. Выбор напряжения сети……………………………….…………………...…9

Заключение................................................................................................................11

Список используемых источников.....................................................................….12

Приложение...............................................................................................................13

 

 

 

 ВВЕДЕНИЕ

 

Значительную часть исследований в электроэнергетике составляют так называемые оптимизационные задачи, когда из всех возможных вариантов решения нужно найти оптимальный – наиболее предпочтительный по некоторым показателям – критериям оптимальности.

Для электроэнергетических систем характерными оптимизационными задачами являются:

1. управление нормальными установившимися режимами;
2. планирование развития на разную временную перспективу.

  Первая задача, называемая задачей  оптимизации режимов ЭЭС, состоит в определении таких параметров режима, которым соответствует минимум эксплуатационных издержек на производство электроэнергии в ЭЭС в целом. При этом должно обеспечиваться максимально надежное электроснабжение потребителей электроэнергии заданного качества без перегрузки основных элементов системы и при минимальном вредном воздействии энергетики на окружающую среду.

Вторая задача, в которой рассматривается планирование развития энергосистемы, отличается от первой тем, что минимизируются суммарные затраты по системе, включающие и стоимость сооружения новых электростанций, линий электропередач и т.д.

Так, в первой из упомянутых задач используется три критерия: экономичность, уровень надежности, влияние на окружающую среду. Одним из способов решения многокритериальной задачи является сведение ее к однокритериальной, при этом один из критериев выбирают в качестве основного, а остальные учитывают в виде ограничений.

В нашем случае оптимизационная задача формулируется, как минимум эксплутационных затрат при ограниченных максимальных мощностях электростанций и их суммарной мощности. Так же нам необходимо определить оптимальную конфигурацию сети, выбрать и рассчитать основные ее параметры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Исходные данные заданы в виде таблицы значений мощностей потребителей во временных интервалах и расходных характеристик электростанций, представленных на рисунках 1 и 2.

Таблица 1 - Исходные данные.

№ вар.	Производители электроэнергии				Потребители электроэнергии
	Состав	Характеристики	Координаты, км	Расходная характеристика	Координаты, км	График электропотребления
5	ТЭС ТЭС ГЭС	Р£60 МВт Р£40 МВт Р£160 МВт, l=0,05	100, 10 10,150 60,100	Рис. 1,а Рис. 1,в Рис. 2,а	40, 80 60, 160 240,20 100,20 120,120	Табл. 1,а Табл. 1,б Табл. 1,в Табл. 1,г Табл. 1,ж

 

Таблица 2 - Суточный график потребления электроэнергии нагрузками энергосистемы.

Δt	Нагрузка а	Нагрузка б	Нагрузка в	Нагрузка г	Нагрузка ж	Нагрузка ∑
0	22	26	40	46	30	164
2	14	24	40	33	28	139
4	10	26	40	32	28	136
6	18	28	40	50	30	166
8	30	30	42	56	32	190
10	36	34	42	60	32	204
12	38	32	42	58	32	202
14	34	32	42	56	32	196
16	32	32	42	56	32	194
18	28	32	40	52	32	184
20	30	30	40	50	32	182
22	24	28	40	48	32	172
24	22	26	40	46	30	164

 

Мощности электростанций ограничены значениями:

T1 max = 60 МВт       T2max = 40 МВт       Г = 160 MВт

Таблица 3 – Расстояния между электростанциями и потребителями

	Н1	Н2	Н3	Н4	Н5
ГЭС	28,3	60	197	89,45	63,25
TЭС1	92,2	155,25	140,36	10	111,8
TЭС2	76,16	51	264,2	158,12	114

 

 

Рисунок 1 – Расходные характеристики ТЭС

 

 

Рисунок 2 – Расходные характеристики ГЭС

 

 

 

2 СОСТАВЛЕНИЕ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ

В нашем случае целевая функция задается как функция минимизации затрат на топливо в энергосистеме. При этом в роли ограничений выступает баланс активной мощности и ограничения по максимальной мощности электростанций.

При этом в балансе активной мощности не учитываются потери.

В общем виде целевая функция с ограничениями выглядит так:

 

Начальные приближения

 

 

 

Численные значения расходных характеристик каждой электростанции приведены в приложении.

 

 

3 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА ВО ВРЕМЕННЫХ  ИНТЕРВАЛАХ

 

Для  момента времени t1:

Начальные приближения

 

Given

Ограничения

 

 

 

 

 

 

 

Оптимизация режима производится с помощью процедуры «minimize» блока «Given» пакета «MathCAD».

 

Операция минимизации

 

 

 

 

 

Повторив данную операцию для каждого момента времени, мы получим оптимальное распределение мощностей во времени.

Таблица 4 – Оптимальные мощности

Δt	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24
ТЭС1	152,3	126,8	123,8	154,5	160	160	160	160	160	160	160	160	160
ТЭС2	9	9	9	9	13,6	20,8	19,7	16,7	15,7	10,3	9,1	9	9
ГЭС	6	6	6	6	20,8	28,2	27	23,9	22,8	17,8	16,8	6,5	6
Σ	167,3	141,8	138,8	169,5	194,4	209	206,7	200,6	198,5	188,1	185,9	175,5	175

 

В связи с тем, что суммарная мощность имеет большую разницу в течении суток, а максимальная мощность ТЭС мала по сравнению с максимальной мощностью ГЭС, то в промежуток 23-7 ч. мощность ТЭС равна минимальна. Эффективным решением этой проблемы является увеличение максимальной мощности ТЭС.