Комплексная оптимизация развития объединенной энергосистемы стран Союза Арабского Магриба тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Комплексная оптимизация развития объединенной энергосистемы стран Союза Арабского Магриба"

ЗАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

п г г> А П I -и V» «;

На правах рукописи

АММАР МАХЕР БЕН САЛЕМ.

КОМПЛЕКСНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗВИТИЯ ОБЪЕДИНЕННОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ СТРАН СОЮЗА АРАБСКОГО МАГРИБА

юциальность 08.00.05 - Экономика, планирование и организации управления народным хозяйством и его отраслями

Автореферат диссертации на соискание ученой __ степени кандидата экономических наук

Санкт-Петербург 1994

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственно» техническом университете.

Научный руководитель - доктор экономических наук, профессор Т.В.Лисочкина

Официальные оппоненты - доктор экономических наук, профессс

Г.Л.Багиев; - кандидат-экономических наук, доцент Л.А.Косалапов

Ведущая организация - Севзапэнергосетьпроект, Санкт-Петерб]

Защита состоится " cjjdjpU&bSl 1994 г. в Н часо] на заседании специализированного совета Д 063.38.10 Санкт-Петербургского государственного технического университета ] аудитории 410 III учебного корпуса.

Отзывы ва автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреадения, просим направлять по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, Совет СПбГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета к.э.н., проф.

М.В.Лопатин

КОМПЛЕКСНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗВИТИЯ ОБЪЕДИНЕННОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ СТРАН СОЮЗА АРАБСКОГО МАГРИБА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Создание крупных межгосударст-¡енных и межрегиональных энергообъединений является одним из иправлений развития современной энергетики, обеспечивающим ювышение надежности и экономичности энергоснабжения потребителей. Характер и интенсивность изменений, происходящих в (нергеткческих хозяйствах стран Союза Арабского Магриба (САМ), )азкообразие их природных ресурсов и территориальная близость >ткрывают значительные возможности для международного сотруд-шчества в различных областях, в частности в энергетике. Идея )бъединения электроэнергетических систем (ЭЭО) Магриба в еди-1ую энергетическую систему основана на опыте совместной работы энергосистем развитых стран мира и была поднята в 1970 г. Ко-итетом электричества Магриба. По политическим соображениям с 1980 г. существовало лишь объединение энергосистем Алжира и Туниса. Однако в настоящее время политическая обстановка в згранах Магриба изменилась в сторону усиления их политического, экономического и культурного единения.

На данном этапе межсистемные связи существуют между всеми странами САМ и предполагается их дальнейшее усиление. В этой звязи актуальным является обоснование решений, определяющих развитие генерирующих мощностей и межсистемных связей с учетом зпецифических условий каждой конкретной страны, входящей в объединенную энергосистему (ОЭС) САМ. Из широкого круга проблем, возникающих при планировании развития ОЭС в целом, можно выделить такие, как исследование спроса на энергию и возможности его удовлетворения, оптимизация структуры генерирующих мо-цностей (СГМ) с учетом мексистемного эффекта и оптимизация параметров межсистемных линий электропередачи (МЛЗП). Не менее важной задачей является экономическое обоснование целесообраз-аости обмена электроэнергией между энергосистемами стран САМ и принципов формирования платы за межсистемные перетоки на основе взаимовыгодности партнеров. Все отмеченное определяет актуальность комплексного исследования направлений развития ОЭС стран САМ.

Цель и задачи работ». Целью диссертационной работы является исследование основных социально-экономических тенденций и выбор стратегии развития энергетики стран САМ на основе комплексной оптимизации СГМ с учетом прогнозирования спроса и режима электропотребления, оценки эффективности использования новых типов генерирующих источников и межсистемных связей. В соответствии с этой целью в работе были поставлены и решены следующие задачи:

t) анализ современного состоя!ШЛ экономики, топливно-энергетической базы и экологии стран САМ и проблем их дальнейшего развития;

2) изучение динамики спроса на электроэнергию, режима электропотребления и их прогнозирование на период до 2010 г., а также исследование установившихся режимов работы ОЭС стран САМ;

3) определение основных видов эффектов от создания МЛЭП;

4) оптимизация структуры генерирующих мощностей на перmi до 2010 г. с учетом ввода новых типов электростанций и усиления межсистемных связей;

Б) исследование стабильности оптимальных решений развита* ОЭС стран САМ в условиях неоднозначности исходной информации;

6) формулировка требований к пропускной способности МЛЭ1 и оптимизация их параметров с учетом региональных условий;

7) разработка принципов формирования тарифов за межсистемные перетоки мощности и энергии и оценка их значений.

Объектом исследования является ОЭС стран САМ - как перво! единой энергетической системы в Африке.

Предмет исследования - комплексная оптимизация развита) объединенной энергосистемы стран САМ с учетом региональны; условий.

Теоретической и методологической основой исследования являются работы российских и зарубежных ученых по проблема) системного анализа, оптимизации развития энергосистем и ценообразования, в первую очередь профессоров В.В.Новожилова, В.В Леонтьева, Л.А.Мелентьева, П.П.Долгова, А.А.Макарова, В.Р.Око-рокоьа, Г.Н.Александрова, А.Н.Шжова, Л.Д.Хабачева, Т.В.Лисоч кикой и многих других. В работе использованы также вероятностно-статистические методы, методы оптимизации и современны! компьютерные технологии их реализации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- на основе исследования современного состояния экоиоми-и, энергетики и экологии стран САМ определены основные вправления дальнейшего развития их энергетики;

- выполнен анализ спроса на электроэнергию и режима элек-ропотребления стран CAiv!; с использованием процедуры регрес-ионного анализа ППП STATGRAPHICS построены уравнения регрес-ии для прогнозирования мощности и энергии;

- разработана методика поэтапной оптимизации СГМ ОЭС СЛГЛ, азирующаяся на использовании совокупности линейных окономико-¡атематических моделей позонноХ оптимизации с включением в них :овых типов генерирующих установок, и исследована стабильность юлученного решения в условиях неопределенности исходной ин-юрмации;

- разработана методика оценки основных видов эффектов от юоружения ГШП применительно к ОЭС стран САМ с учетом их ре-■ионзлышх особенностей (географическое расположение, отличия I структуре их топливно-энергетических балансов, характеристи-:ах энергетического оборудования и др.) и разнесения получен-гого эффекта между странами-партнерами;

- предложены принципы формирования тарифов на межгосудар-¡твенные перетоки электроэнергии, базирующиеся на использова-ми экономико-математического моделирования и применении двой-¡твенных оценок.

Практическая значимость результатов исследования: • - проведен анализ мировых цен на топливо и энергетическое •Оорудование, используемые при оптимизации развития ОЭС стран 'AM;

- на основе полученных аналитических зависимостей потребили электроэнергии и максимальных электрических нагрузок в функции времени выполнен прогноз электропотребления в каждой га стран САМ;

- выполнены расчеты установившихся режимов работы ОЭС САМ [ показаны экономические преимущества объединения ЭЭС стран IAM в единую энергетическую систему;

- на основе применения линейной динамической модели пройдена поэтапная оптимизация СГМ ОЭС САМ с учетом межсистемных геретоков и дан анализ факторов, влияющих на результаты;

- исходя из требований к пропускной способности межгосу дарственных связей определены их оптимальные параметры: клас напряжения, число цепей и оптимальные сечения, рассчитанные учетом климатических условий работы линий;

- получены дифференцированные базовые (оптимальные) тари in на межсистемные перетоки мощности между энергосистемам стран САМ.

Реализация работы. Результаты работы переданы в комите электричества Магриба и в предприятие электричества и газ Туниса (STEG), что подтверждается актами о приемке научно-тех нической продукции.

Апробация работы. Основные положения диссертационной ра боты были доложены на научно-техническом совещании "Экономи ческие методы управления в энергетических объединениях в уело виях рыночной экономики" (Кострома, 1991 г.), на научно-техни ческой конференции "Improved Energy Efficiency In Forme Centrally-Wanned Economics" (Каунас, 1992 г.) и на научном се мшаре кафедры экономики и управления энергетикой Санкт-Петер бургского государственного технического университета в 1993 г

Публикации. По теме диссертации опубликованы три стать общим объемом 0,7 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из ваедени пяти глав и заключения общим объемом 2ö'5 страниц, в том числ 4iP таблиц, С рисунков, списка литературы из 108 наименова ний и 1 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава "Современное состояние экономики и энергети ки стран САМ" посвящена характеристике проблем и современна тенденций развития энергетики мира и развивающихся стран, Осс бое внимание уделено анализу состояния народнохозяйственно! комплекса, который позволил установить,' что в экономическс отношении САМ - один из наиболее развитых регионов континентг На его долю приходится около 40% совокупного валового внутре* него продукта всех африканских стрзн без ЮАР и с учете Египта.

По уровню индустриализации САМ существенно опередил и ре гионы тропической Африки. Гначительше запаси нефти и относу тельяо низкая се себестоимость позволили ему стать одним v

эжнейших поставщиков "черного золота" на мировой рынок. В по-ледние годы республики САМ добились заметных положительных цвигов в экономике, хотя они и занимают относительно скромное эсто в иерархической лестнице экономического развития мира в элом. Действительно, по такому важнейшему показателю, как ва-овый внутренний продукт на душу населения САМ отстает от раз-итых стран, опережая при этом большинство других развивающих-я стран.

Далее в работе даются оценки запасов энергетических ре-урсов. Добыча нефти и газа производится во всех странах САМ, о основная ее часть приходится на Алжир и Ливию. В этих же транах сосредоточено около 97% разведанных запасов углеводо-одного топлива региона. Запасы угля всех видов стран САМ не-елики, однако большая концентрация этих запасов находится в сновном в Марокко. В последнее время в САМ были открыты месторождения урана, особенно в Алжире, и сделаны предложения о ¡еобходомости развития ядерной энергетики для обеспечения рос-•а экономики этих стран. Что касается гидроресурсов стран САМ, ■о в этом регионе они очень ограничены, и в настоящее время ювоены их неполные потенциальные запасы.

Произведен сбор и анализ электропотребления в странах !АМ, структуры генерирующих мощностей, цен на энергетические гесурсн и оборудование, технико-экономических параметров энер-'етичееких объектов и других необходимых данных. Особенностью ;тран САМ являются благоприятные климатические и природные ус-ювия, относительно высокий теш роста ВНП и потребления элек-рроэнергии, неравномерность распределения энергоресурсов при фактически полном обеспечении энергетики собственными энерго-зесурсзми. В то же время эти страны имеют полную зависимость развития энергетики от уровня мировых цен на оборудование, что >бусловлено отсутствием собственной энергомашиностроительной отрасли. Анализ условий решения потребности в энергоустановках различных типов для ОЭС САМ показал, что с учетом располагаемых топливно-энергетических ресурсов из всех возможных типов электростанций для покрытия различных зон графика нагрузки энергосистемы целесообразно в первую очередь привлечь энерго-источнини на собственных видах топлива, а также установки, которые могут составить им конкуренцию: электростанции на ядерном топливе (АЭС) и гидроаккумулируюшие электростанции (ГАЭС).

Хотя экологические воздействия в странах САМ еще не приняли угрожающего характера, но тем не менее дальнейшее развитие производства позволяет сделать вывод о неизбежности обострения экологических проблем уже в ближайшем будущем. В работе даны основные факторы воздействия энергетических объектов ш компоненты окружающей среда и пути их решения для стран САМ.

Вторая глава "Прогнозирование уровней и режима электропотребления стран САМ и оценка эффективности создания межнациональных энергообъединений" раскрывает одну из первоочередны] задач оптимизации развития энергосистем - прогнозирование электрических нагрузок и режимов электропотребления. В работе дан анализ методов прогнозирования; в качестве основного инструмента прогнозирования принят метод статистической экстраполяции. Изучение динамики спроса на электроэнергию позволилс определить вид функций регрессии. При этом с помощью процедур! регрессионного анализа ППЛ БТАТСКАРЩСЭ исследовались функцш различного вида (линейная, экспоненциальная, степенная, квадратичная и т.д.) и для каждой страны САМ подбиралис] оптимальные вида функций потребления электроэнергии и максимальных электрических нагрузок в зависимости от времени. Критерием для выбора вида функции служили: среднеквадратичные отклонения, корреляционное отношение, коэффициент вариации. Дл: оценки значимости этих функций были определены показатели дисперсного анализа (общая дисперсия, дисперсия, объясняемая регрессией, и остаточная дисперсия). Были также получены статистические оценки, основные из которых - коэффициент корреляци Й и детерминации й2.

Поскольку одной из задач является интеграция энергетик стран САМ, то в работе были выполнены исследования возможное эффекта от их объединения на основе анализа результатов опти мизашш СГМ и усиления МЛЭП. Для этого на первом этапе бы, выполнен анализ современного состояния функционирования С© САМ и проведены расчеты установившегося режима работы ОЭС дл. случая изолированной и совместной работа энергосистем.

Выполненные расчеты показали, что объединение этих экер госистем позволяет уменьшить потери электроэнергии в электри четких сетях, удучвягь уровень напряжения в узлах, снизить ве личины п;ротсков активной ч реактивной мощности путрм регули ройания под нагрузкой (ГСЛ) коэффициента мощности к установи

дополнительных источников реактивной мощности: синхронных компенсаторов, статических, конденсаторов и т.д. Анализ установившегося режима работы ОЭО САМ показывает, что наиболее эффективным способом управления напряжениям! сотей является использование ИИ на подстанциях, стоящих на стыке избыточных по реактивной мощности и дефицитных чаете.'к ЭЭС.

Третья глава "Оптимизация структуры генерирующих мощностей и основных электрических сетей объединенной энергосистемы стран САМ" посвящена оптимизации СГМ ОЭС на перспективу до 2010 г. с использованием линейной динамической модели. В качестве целевой функции использован критерий минимума динамических затрат. Учет динамики осуществляется путем рассмотрения совокупности статических подмоделей, объединенных дополнительными ограничениями. В качестве исходной информации использовались: нагрузка узлов, существующие электростанции и Ш13П, технико-экономические показатели новых энергоисточников, перспек-тивше цены на различные виды топлива и оборудования. Расчеты по оптимизации СГМ ОЭС рассматривались в двух вариантах, отличающихся уровнем интеграции энергетики (изолированная и параллельная работа государственных энергосистем с учетом мек-'системных перетоков) при двух стратегиях ввода генерирующих мощностей (с учетом АЭС и без них). Ввод АЭС предусматривался только после 2000 г. в ЭЭС Алжира и Марокко, а в ЭЭС Туниса и Марокко предполагался ввод ГАЭС после 1995 г. Особенностью данной модели является также то, что в ней учитываются специфические условия стран САМ, а также режим электропотребдения, для чего суточные графики нагрузки для каждой ЭЭС разбивались на три зоны: базисную, полупиковую и пиковую.

В результате решения оптимизационной задачи были определены мощности электростанций всех типов в каждой энергосистеме и размеры перетоков мощности по связывающим их линиям электропередачи. Расчеты' подтвердили целесообразность применения в электроэнергетике САМ АЭС и ГАЭС и также необходимость усиления межсистемных, связей.

В связи о тем, что расчеты по оптимизации СГМ производились на отдаленную перспективу, многие элементы исходной .информации не могли быть определены достаточно точно. Поскольку изменение исходной информации моает обусловить изменение оптимального решения, то в работе был проведен анализ каждого ре-

шения с точки зрения выявления допустимых границ нзменешш исходных данных, з пределах которого оптимальное решение не изменится. В основу анализа положены принципы симплексного метода и соотношения козду оптимальными решениями прямой и двойст-

венной задачи линейного программирования. Ьыли определены пустише границы изменения коэффициентов функционала для зисшх переменных

А,

до-ба-

верхняя граница:

низшая граница:

ДСВК ^ П)1П<

ДС^ > Ш1П

Ч

при 3,а>0

(1)

и также для небазисных переменных

•'■3 < дсг>з < "

при з.а^о ; (2)

(3)

где А^ - симплекс-разность - показатели 1шдекснсй строки последней симплекс-таблицы; а^ - коэффициент при небазксных переменных К-той строки и 3-го столбца последней симплекс-таблицы. В частности, верхняя граница устойчивости структуры генерирующих мощностей для стран САМ для разных зон графика нагрузки составляет: для АЭС - 10-11 Ж, для ШШ - 3-16Ж.

Учитывая важность полученных значений оптимальных межсистемных перетоков, в работе были проанализированы структурные изменен;!« системы при внесении возмущения на затраты по МЛЭП, входящим е базис и характеризующимся наименьшей устойчивостью.

Ота глава также раскрывает экономические основы создания энергетических систем как для отдельной страны, так и в рамках межгосударствен}^ электрических объединений, определяемые рядом факторов: географическими особенностями этих энергосистем, их электрической модрюсть», структурой генерирующих мощностей, удельным весом маневренных установок, пропускной способностью основных электрических сетей и межсистемных связей и др. Общий экономический эффект от параллельной работы энергосистем обусловлен следующими его составляющий:

1. Экономия на установленной мощности электростанций и улучшение использования электростанций различных типов, а так-

же межсчстемвдх ЛЭП и внутренних электрических сотой в результате: совмещения графиков электрической нагрузки энергосистем; сокращения необходимых резсргов мощности; укрупнения единичной мощности отдельных агрегстос и электростанций; уменьшения потерь в электрически сетях; оптимального распределения нагрузок между отдельными энергосистемами, п тагасе более полной загрузки отдельных электростанций; обеспечения роционалыюго электроснабжения пограничных районов и районов вблизи промежуточных подстанций за счет присоединения к межсистемным ЛЭП местных потребителей.

2. Экономия, получаемая в результате реализации мероприятий, связанных с возможным питанием электроэнергией энергосистем с дефицитным и дорогим 'энергетическим топливом от энергосистем, располагающа дешевым топливом, включая: э№и от осуществления экспорта и импорта электроэнергии; эффект от внешнеэкономического сотрудничествз в сооружении энергетических объектов совместны!,и усилиями заинтересованных стран.

3. Повышение надежности электроснабжения потребителей за счет взаиморезервирования энергосистем, еходящих в энергетическое объединение.

4. Снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду в связи с эконошгей суммарного расхода топлива и снижения выбросов загрязнений за счет оптимизации режимов работы объединения и его топливно-энергетического баланса в целом.

В работе дана теоретическая оценка экономической эффективности сооружения магистральных л:ший электропередачи, обеспечивающих обмен мощностью кекду энергосистемами, отличающимися маневренными свойствами электростанций, и реализацию долготного эффекта энергосистем, расположенных в разных часовых поясах. С увеличением расстояния между энергосистемами и ростом их мощности растет экономия затрат в электростанции ¿Зст. Однако с увеличением перетоков мощности возрастают затраты на линию ДЗд, трансформаторы ДЗТр, управляемые реакторы ДЗр и затраты на управление ДЗупр- Экономический эффект от передачи обменных перетоков мощности между системами (з статике) составит

3 " дзст-лзл-л3тр-л3р-ЛЗУпр •

В работе дана оценка некоторых из указанных составляющих суммарного аффекта, которые могут дать представление о структуре формирования комплексного эффекта от совместной работы объединенных энергетических, систем САМ и его распределения между ними. Как показывают выполненные расчеты, этот эффект составляет 100-200 млн. дол. в зависимости от принятой стратегии развития ОЭС.

Четвертая глава "Комплексная оптимизация параметров воздушных линий электропередач стран САМ" ставит своей задачей комплексную оптимизацию параметров МЛЭП ОЭС САМ, важнейшими из которых являются класс напряжения, число цепей и конструкций проводов фазы. При оптимизации конструкции проводов воздушных линий электропередач переменного тока в качестве критерия оптимальности принят минимум суммарных затрат на линию электропередачи, включающих стоимость линии с учетом процента на капитал рКл и затраты на ее эксплуатацию Ил

Зл = Ркл+Ил = РКл^/Лот - т1п • <4> где эксплуатационные расходы зключают амортизацию адКл и стоимость возмещения потерь энергии на нагрев проводов и на корону

^пот*

Капитальные затраты на линию в общем случае являются функцией трех переменных: активного сеченич проводов Г, поверхности проводов на единицу их длины П и длины линии 1

кл = (Ко + Кр? + кцП) 1 . (5)

где К0, кр и Кд - постоянные затраты, определяемые в основш» классом напряжения и типом опор.

Стоимость потерь на нагрев проводов равна

Ил = 312-^тз3 = З^РрИЗд , (6)

где т - время наибольших потерь, связанное со временем максимальной нагрузки; р - удельное сопротивление провода; зэ -затраты на электроэнергию; Л - плотность тока.

При заданном рабочем напряжении и обеспечешш высокогс значения коэффициента использования поверхности провода независимо от его конструкции потери на корону будут постоянны, £ суммзрные затраты (<2) оказываются функцией двух переменных: I и К, которые в основном характеризую? конструкцию провода.

Минимизация функции (4) с учетом (5) и (б) позволяет получить оптимальное сечение проводов

Зрхзя з;

Т

ропт в 1 / [р+авл]^ = — . (?)

э

экономическую плотность тока Jэ и оптимальную поверхность проводов фазы Попт.

При известных значениях Попт и можно определить оптимальные радиус г0 и число проводов в фазе п

ропт = ^о^з • (8)

нопт - 2таго •

где эе3 - коэффициент заполнения сечения провода активным материалом.

Существенным фактором при выборе сечения проводов, определяемым климатическими условиями стран САМ, является учет зависимости удельного сопротивления проводов р от расчетной температуры наружного воздуха г, которая для условий умеренного климата принимается равной 1>20°С. В работе определено влияние указанного фактора для межсистемннх ЛЭП между Тунисом и Ливией, работающих в условиях жаркого климата (1хЗО°С), для которых удельное сопротивление Оудет равно

Н ' Р(1 + °р) ' (9)

где надбавка Ор определяется по данным исследований температурного режима наружного воздуха и выражается зависимостью

ар - ф - 2о°с] , (Ю)

где а - температурный коэффициент линейного расширения для сталеалюминиевых проводов, равный 0,004 1/град; г - расчетная температура провода, обусловленная нагревом его протекающим током и воздействием солнечной радиации.

Расчетная т<';'-аратура провода I в данной работе принята 1;=70оС. При этом ¿¡¿дбавка к удельному сопротивлению провода достигает 20%. В результате расчета для южных районов получены более низкие значения экономической плотности -тока (в пределах 0,6-0,7 А/мм2), в связи с чем возникает необходимость применения здесь больших сечений проводов. Это приводит к увеличению расхода цветного металла и удорожании стоимости ЛЭП.

Для выбора номинального каяржаЭЙ МЛЗП использована его приближенная зависимость от пропускной способности Р и длины электропередачи 1

^ном-/0'6б'1°"3р • «1,

1,мсЛ|/1

Исходя из полученных в результате оптимизации величин межсистемных перетоков Р и расстояний мевду узловыми точками ЭЭС стран САМ определены номинальные напряжения МЛЭП о учетом принятой шкалы номинальных напряжений и числа цепей пц, а также оптимальное сечение проводов фазы из условия передачи балансового реретока мощности Р0ал по цепи р

г0гл

-- . (12)

•УжА

Пятая глава "Методические принципы обоснования платы зе мехсисте(шыб перетоки мощности и энергии между регионами и национальными енергообъеданениями". При создании межнациональных энергообъединений появляется рынок такого универсального энергоносителя, как электроэнергия. В связи с этим возникает вопрос о формах обмена мощностью и энергией и характере экономических взаимоотношений партнеров. В работе указаны различные формы обмана электроэнергией между отдельными энергообъединениями и компаниями, выбор которых зависит от природных, экономических, политических и экологических факторов, г также рассмотрены принципы формирования тарифа на межсистемные перетоки.

Плата за межсистемные перетоки мощности и электроэнергш определяет взаимоотношения смежных энергосистем в вопроса) реализации электроэнергии. Величина платы за межсистемны! переток должна'формироваться исходя из следующих принципов: 1) необходимости учета требования потребителей; 2) сбалансированности и оптимальности производства, передачи и потребления электроэнергии; 3) взаимсвыгодности отношений партнеро! (энергосистем) по обмену энергией.

В работе рассмотрены методические подходы к определен® платы за межсистемные перетоки мощности и электроэнергии межд энергосистемами САМ, базирующимися на построении балансовые

/Г

тимкзлдаонных моделей. Пусть объединение включает т энерго-:истем (в данной работе т=4); при этом будем обозначать их еумя индексами и,к). Так как каждая энергосистема взаимосвязи а со многими другими, то целесообразно рассматривать баланс энергии для всех энергосистем. Целевой функцией тогда будет дшшум затрат' по всем энергосистемам, а оптимизационная модель прямой задачи примет вид

I ЭДг + II + — т1п

3.Í

¿ к

- Y. + Z * nm

XJÍ * "paO.JÍ xkí * NpaO.kl xJk * Ník xkJ 5 NkJ

При этом решение задачи связано условиями: S^ = Sv-, , X-^'X,,.. = 0 ,

(13)

где - нагрузка в зоне t узлов 3 и к;

"раб.31* "раб к! ~ Рз0оч£Я мощность в зоне I систем 3 и к;

N3k' Nk3

xkJ

- пропускная способность межсистемной связи, причем

- поток мощности из системы 3 в систему к и из к в 3:

- усредненные коэффициента потерь энергии в потребляющих системах.

Обращаясь к теории двойственности, получим задачу, в которой неизвестными будут экономические оценки (цены) оптимального плана, на Сазе которых можно формировать расчетные тарифы в объединенных системах.

Данной задаче линейного программирования соответствует следующая двойственная задача:

- ВнАб.ЗГ - ^Лк - £)к3%3 - и» <14> 3 з К

%кГ " * БкГ П6)

^ИсГ^Зк " <%ЗГ " 13к * 33к '(17)

где с!^, - оценки дефицитности мощности в зоне 1 графика нагрузки в потребляющих системах к и передающих 3; ^ЗГ' Ход^ - оценка ограниченной мощности в производящих системах 3 и потребляющих к; - оценки ограниченности пропускной

способности ШЭП.

Из системы ограничений по перетокам мощности следует

З3к + йН31 + 1.1к ' йЖГ <--- • <19>

V

где - оптимальная оценка мощности в потребляющей энергосистеме в зоне Г.

Эта величина и должна интерпретироваться как оптимальный тариф, т.е. экономическая оценка мощности в потребляющей системе определяется затратами в передачу Б^/т)^ с учетом оценю: мощности й^/т^ передающей энергосистемы и с учетом оценки ограниченности пропускной способности МЛЭП Если запи-

санная выше система экономического баланса будет выполняться е виде строгого неравенства, то передача мощности из системы с номером 3 в систему с номером к экономически не будет оправдана, поскольку экономический результат не компенсирует затрат по передаче мощности. \

Для самобалансируюцихся ЭЭС неравенства вида (15),(16; превращаются в равенства, решая которые, находим оптимальные тарифы Поскольку все узлы - самобалансирующиеся и в каждой зоне I, то нет необходимости вводить новые линии мезду узлами, т.е. х^+х^О. Для резервных потоков мощности может потребоваться усиление пропускной способности сети, и эта задач) решается отдельно. Если в многоузловой ОЗС не все узлы буду' самобалансирующимися, то для некоторых из них более целесооб-

разно покрыть прирост нагрузки за счет балансовых или режимных потоков мощности из других узлов, чем за счет ввода собственных электростанций. В этом случае значения перетоков х^.х^О. Тогда в двойственной задаче выполняются равенства (17),(18).

При исследовании многоузловой ОЭС, состоящей более чем из двух узлов, возможно появление транзитных потоков мощности. Транзитные потоки оправданы, например, в том случае, когда в какой-либо временной зоне пропускные способности нескольких узлов, соединенных последовательно с узлами i и к, не загружены полностью, и поэтому даже с учетом значительных потерь энергии такая передача эффективнее, чем вариант усиления пропускной способности более короткой линии, связывающей узлы J и к непосредственно.

В перспективе в странах САМ транзитные потоки мощности будут осуществляться jo межсистемным магистральным линиям. Часть мощностей, передаваемых в конечный узел линии, отбирается промежуточными узлами. Обозначил промежуточные узлы на линии (З-Ю индексом ес, где с=1,2,3,...,n; п - количество промежуточных узлов между J и к (для ОЭС САМ с=1 или с=2). Если в промежуточных узлах магистральной линии мощность не отбирается, то задача сводится к исследованное выше задаче для двухузловой ОЭС. Пусть промежуточные узлы ес в оптимальном решении отбирают часть передаваемой мощности в í-й временной зоне, т.е. х^ес>0 для всех ес. Тогда задача нахождения оптимальных тарифов на передаваемую энергию сводится к последовательному решению двухузловых задач. Рассмотрим сначала узел 3 и первый промежуточный узел е,. Как было показано выше, оптимальный тариф для узла е1 равен

s3e1 + dNJf + х3в1 d .-- . (20)

^Jel

Для второго промежуточного узла, в котором Xg1e2>0, получим

se1e2í+dNe1í+le1e2 sje1 fdN3f+l3e1 se1e2I+le1e2

<%e2í =-Г-" ~Z Г-+ -1-• (21)

"ele2 ^Jel^e1e2 ^eleS

Повторяя этот процесс, дойдем до узла к. Окончательно -толучим sje1f+<%3ítlje1 sele2í+le1e2í senk+1enk

«„И -- + -+ ... +-. (22)

T*JelT}e1e2"',!Wk ^ег'-'^епк ^enk

На основании двойственных оценок, полученных путем решения задачи линейного программирования, согласно выражению (19) были определены перспективные оптимальные базовые тарифы на межсистемные перетоки между ЭЭС стран САМ.

Поскольку оценка величины дохода энергосистемы зависит от действующа уровней тарифов, то необходимо, чтобы введение новой системы тарифов не изменило в перспективе дохода энергетических компаний, а только позволило бы учесть эффект от совместной работы энергообъединения. Поэтому эти оптимальные тарифы могут потребовать введения экономических корректирующих коэффициентов, чтобы при их формировании сохранить экономические соотношения полученных оценок, так как эти тарифы способствуют сбалансированности ОЭС в целом при оптимальном плане развития ОЭС САМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с целью диссертационной работы, получены следующие основные результаты.

1. Проведен анализ современного состояния экономики и топливно-энергетического хозяйства развивающихся стран САМ и определены направления дальнейшего развития их энергетики, включая ввод новых типов электростанций и усиления МЛЭП.

2. С применением статистических методов определен средний темп прироста электрических нагрузок стран САМ, равный 5 %/год; выполнен прогноз спроса на электроэнергию и режима электропотребления на период до 2010 г., дана оценка его достоверности.

3. Выполнены расчеты установившихся режимов работы ОЭС стран САМ, позволившие установить требования к дальнейшему увеличению пропускной способности мексистемных связей.

4. Выполнена поэтапная оптимизация развития структуры генерирующих мощностей стран САМ до 2010 г., позволившая определить темпы ввода мощностей с учетом новых типов электростанций и усиления межсистемных связей, и проведено исследование устойчивости оптимальных решений с учетом неоднозначности исходной информации.

5. Определены основные виды эффектов, реализуемых при создании и усилении межгосударственных связей между странами САМ.

6. Определены основные параметры линий электропередач, связывающих эти страны (класс напряжения, число цепей, сечения проводов фазы) с учетом региональных условий.

7. Разработаны принципы формирования тарифов на межгосударственные перетоки электроэнергии, базирующиеся на использовании экономико-математического моделирования и применении двойственных оценок, и получены дифференциальные оптимальные базовые тарифы за межсистемные перетоки электроэнергии мевду ЭЗС стран САМ.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. К вопросу о формировании платы за межсистешше перетоки электроэнергии между регионами // Экономические методы управления в энергетических объединениях в условиях рыночной экономики: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совет. (Кострома, 1-3 октября 1991 Г.).- Л., 1991.- С. 88-90.

2. Эффективность создания межнациональных энергообъединений // Improved Energy Efficiency In Former Centrally-Planned Economics. Proceedings of IAEE East-European Conference / Kaunas, Lituanla, October 19-21, 1992.- P. 250-253.

3. Формирование платы за межсистемные перетоки мощности и электроэнергии между регионами и национальными энергообъединениями // Проблемы хозрасчета и ценообразования в производственных системах: Сб./ Труда ЛПГУ # 435.- Л., 1991,- С. 55-61.

Подписано к печати Бесплатно

Объем 1,0 печ.л. Тирак 100 экз. Заказ Л 33

Ротапринт СПбГТУ 195252, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29