Оптимизационные задачи в электроэнергетике

Зона рассеяния центра электрических нагрузок промышленного  предприятия представляет собой эллипс.

Образование зоны рассеяния  ЦЭН предприятия. Зона рассеяния центра электрических нагрузок промышленного предприятия представляет собой эллипс. Форма эллипса зависит от соотношения величин hx и Нц. При hx hy эллипс превращается в круг. Для построения зоны рассеяния ЦЭН промышленного объекта достаточно осуществить параллельный перенос осей координат так, чтобы начало новой системы совпало с величинами математических ожиданий ах, ау. Из найденного выражения ( 19 - 58) определяются значения полуосей эллипса, совпадающих по направлению с осями новой системы координат, и строится зона рассеяния координат ЦЭН.

Зона рассеяния центра электрических нагрузок на территории промышленного предприятия. В общем случае центры электрических нагрузок цеха и всего предприятия постоянно находятся в движении, перемещаясь в пределах некоторой области, которая называется областью рассеяния центра электрических нагрузок цеха или соответственно предприятия.

Описанный метод отыскания  центра электрических нагрузок ( ЦЭН) отличается простотой и наглядностью, он легко реализуется на ЭВМ. Погрешность расчетов по этому методу не превышает 5 - 10 % и определяется точностью исходных данных.

Описанный метод отыскания  центра электрических нагрузок отличается простотой и наглядностью, он легко машинно реализуем. Погрешность расчетов по этому методу не превышает 5 - 10 % и определяется точностью исходных данных. ПС размещают вблизи центра электрических нагрузок, в непосредственной близости к подъездным дорогам с обеспечением удобных подходов ВЛ и КЛ; на незатопляемых местах с уровнем грунтовых вод ниже уровней заложения фундаментов. Подстанции располагают вблизи центра электрических нагрузок, что сокращает протяженность распределительных сетей, уменьшает потери электроэнергии и снижает капитальные затраты. ЦРП и РП размещают на границе питаемых ими участков, с учетом расположения цеховых ТП, таким образом, чтобы не было обратных потоков энергии. Эту точку называют центром электрических нагрузок ( ЦЭН) группы приемников. Данное понятие введено в теорию электроснабжения промышленных предприятий [18] по аналогии с понятием центра тяжести системы материальных точек. В связи с этим центр электрических нагрузок описывает во времени на генеральном плане промышленного предприятия фигуру сложной формы. Показатели разброса нагрузок и центр электрических нагрузок являются взаимосвязанными простейшими характеристиками распределения нагрузок группы приемников. В связи с этим центр электрических нагрузок описывает во времени на генеральном плане промышленного предприятия фигуру сложной формы. Электростанция предприятия помещена вне центра электрических нагрузок. Зона рассеяния центра электрических нагрузок на территории промышленного предприятия. Определение области рассеяния координат центра электрических нагрузок обычно не решает полностью вопроса о выборе местоположения ГПП или ГРП, так как территория предприятия достаточно плотно покрыта цехами, железными и автомобильными дорогами, проездами, проходами, различными сооружениями. Большая удаленность КЭС от центра электрических нагрузок по сравнению с ТЭЦ ведет при прочих равных условиях к повышению а. Увеличение затрат на тепловые сети по комбинированному варианту по сравнению с раздельным приводит к некоторому снижению ачопт. Таким образом, на эффективность теплофикации большое влияние оказывает учет географического размещения генерирующих установок относительно центров электро - и теплопотребления. 
Ниже приводится пример определения центра электрических нагрузок по первому методу.

Методика определения  зоны рассеяния центра электрических  нагрузок предприятия, изложенная в § 9 - 4, предполагает наличие сведений об электрических нагрузках цехов. Однако если принять электрические нагрузки цехов предприятия за величины, неизменные во времени, равные расчетным нагрузкам, и считать их, как это обычно делается, приложенными в одной точке - центре тяжести цеха - это повлечет за собой значительную ошибку при построении зоны рассеяния ЦЭН предприятия. Внутрицеховые подстанции размещают в центре электрических нагрузок, что позволяет сократить протяженность сетей напряжением до 1 кВ и уменьшить потери мощности и энергии в них.

Расположение питающих подстанций в соответствующих центрах  электрических нагрузок обеспечивает минимальные годовые приведенные затраты. Всякое смещение питающей подстанции из центра электрических нагрузок ведет к увеличению этих затрат и повышенному расходу электроэнергии. Схема электроснабжения. Площадка подстанции должна размещаться вблизи центра электрических нагрузок, автомобильных дорог ( для трансформаторов мощностью 10 MB-А и выше) и существующих инженерных сетей. Учитывается также наличие подъездных железнодорожных путей промышленных предприятий.

Генеральный план предприятия  с зоной рассеяния ЦЭН. Если задана вероятность Р попадания случайных  центров электрических нагрузок в зону рассеяния, то из (9.117) определяют параметр К0 и по (9.116) вычисляют полуоси эллипса.

Максимальное приближение  этих подстанций к центрам электрических нагрузок обеспечивает наилучшие технико-экономические показатели по расходу электроэнергии и цветного металла. Если собственная ТЭЦ находится в центре электрических нагрузок предприятия ( или вблизи него), для распределения электроэнергии используется ГРУ 6 - 20 кВ ТЭЦ. В связи с внедрением направления по разукрупнению, подстанций ЦРП в настоящее время, как правило, не проектируются. После нахождения закона распределения случайных координат центра электрических нагрузок и его числовых характеристик определим зону рассеяния ЦЭН. Разновидности схем питающих осветительных сетей. Размещение щитков следует производить вблизи от центра электрических нагрузок, при этом необходимо обеспечить доступность их обслуживания. Не следует устанавливать щитки в горячих и сырых цехах предприятий, а также в пожароопасных помещениях. Запрещается установка щитков во взрывоопасных помещениях всех классов. На рис. 9.8 изображена зона рассеяния центра электрических нагрузок, ограниченная этим эллипсом. 
После нахождения закона распределения случайных координат центра электрических нагрузок и его числовых характеристик определим зону рассеяния ЦЭН. 
Трансформаторные подстанции устанавливаются по возможности в центре электрической нагрузки. В подстанциях монтируется трансформатор с низковольтным распределительным щитом. От щита проводят магистральные линии, преимущественно воздушные, к главным узлам потребления электроэнергии. 
Специфика электрической части ТЭЦ определяется расположением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. Особенности технологической схемы ТЭЦ. 1 - сетевой насос. 2 - сетевой подогрева.| Вариант размещения основного оборудования на площадке ТЭЦ с отдельным зданием ГРУ. Специфика электрической части ТЭЦ определяется расположением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. Избыток мощности выдается, как и в случае КЭС, в энергосистему на повышенном напряжении. Специфика электрической части ТЭЦ определяется положением станции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. Избыток мощности выдается, как в случае 1ЭС, в систему на повышенном напряжении. Особенности технологической схемы ТЭЦ. Специфика электрической части ТЭЦ определяется положением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. 
Встроенные и внутрицеховые подстанции можно максимально приблизить к центру электрических нагрузок. Для таких подстанций обычно применяют комплектные трансформаторные подстанции промышленного типа внутренней установки, которые устанавливаются в цехах открыто с использованием простейших сетчатых ограждений.

Помещение ГРЩ должно быть размещено возможно ближе к  центру электрических нагрузок здания, как правило, в первом этаже здания. Допускается размещать ГРЩ в вышележащих этажах или в сухом отапливаемом подвале, исходя из планировочных и схемных соображений. 
Группа приемников, использованная для иллюстрации показателя е. Для группы приемников, изображенных на рис. 9.6, центр электрических нагрузок и геометрический центр (9.366) совпадают. Но стоит только изменить нагрузку или место расположения любого приемника, как сразу же происходит смещение одного центра относительно другого.

Схема электроснабжения на напряжении 35 кв. Все это приводит часто к удаленному расположению ТЭЦ от центра электрических нагрузок. 
Принципиальная схема ТП с двумя трансформаторами мощностью. Цеховую ТП всегда стремятся расположить как можно ближе к центру электрической нагрузки, чтобы уменьшить расход цветного металла на питающие сети от подстанции к электроприемникам. Возможность применения внутрицеховых ТП зависит от характера производства, конструкции здания и определяется противопожарными нормами.

- задачу нахождения  мощности и местонахождения   батарей статических конденсаторов или других источников реактивной мощности;

- задачу выбора сечения  проводников;

- задачу выбора напряжения  питающих и распределительных  электрических сетей.

Эти задачи являются значимыми, особенно  в настоящее время, когда проблема энергосбережения  считается актуальной,  важной и приоритетной во всем мире.

2.На базе выбранной  конкретной оптимизационной задачи  электроснабжения разработать ее  математическую  модель. Сформулировать  и записать целевую функцию и ограничения. Подробно описать реализацию модели  с помощью  программного обеспечения MS Excel.

3.Разработать программу  исследования и провести их.

 

Список литературы

 

1. Чмутов А. П.  Оптимальное размещение источников питания электроэнергией. — «Электричество», 1969, № 12.

2. Каменева   В. В.  Определение местоположения главных  понизительных или распределительных подстанций промышленных предприятий. «Электричество», 1970, № 9.

3. Федоров А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., «Энергия», 1967 и 1972 г.

4. Бутков А. Н. Определение  центра нагрузок при выборе  источника питания электроэнергии. — «Электрические станции», 1957, №  6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УДК 621.314

Магистрант 

(научный руководитель  доцент кафедры ЭПП  Фадеев  В.Б.)

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ  МОЩНОСТИ  БАТАРЕЙ СТАТИЧЕСКИХ  КОНДЕНСАТОРОВ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА МАТЕМАТИЧЕСКОГО  ПРОГРАММИРОВАНИЯ».

 

Актуальность проблемы.

В настоящее время  одной из наиболее актуальных проблем  энергетики является проблема экономии и рационального использования  энергоресурсов. По мнению специалистов, доля полезно используемых энергоресурсов от их общего количества составляет приблизительно 40 - 42%, а остальные 58 -60% идут на потери. Эти показатели свидетельствуют о том, что экономия энергоресурсов, то есть снижение доли их потерь, может существенно повлиять на развитие народного хозяйства и, в частности, обеспечить снижение себестоимости продукции. Последнее следует также из того, что в некоторых отраслях промышленности доля комплексных энергетических затрат в себестоимости продукции составляет более 50%. Кроме того, в настоящее время существует тенденция снижения уровней производства энергоресурсов, в связи с чем происходит постоянное повышение актуальности проблемы энергосбережения. При этих условиях экономия энергии может рассматриваться как источник дополнительной энергии, и поэтому она должна осуществляться во всех случаях, где затраты на энергосбережение меньше, чем затраты на добычу первичных топливно-энергетических ресурсов.

Одно из свойств электроэнергии как продукции состоит в том, что ее транспортировка осуществляется за счет ее расхода. При передаче электроэнергии от источников питания до приемников теряется в среднем 10 - 15% отпущенной с шин источников питания электроэнергии. Поэтому вопросы уменьшения потерь электроэнергии на ее транспорт являются весьма актуальными, причем в настоящее время актуальность проблемы снижения потерь электроэнергии дополнительно подтверждается различными правительственными постановлениями и законодательными актами по энергосбережению.

Для решения проблемы снижения потерь в сетях разработано  множество мероприятий, которые обычно внедряются на основе предварительных расчетов потерь. Задачи расчета потерь в сетях разных напряжений и разного назначения имеют свои особенности. В частности, в отношении распределительных сетей 6 - 10 кВ указано, что эти сети характеризуются низкой достоверностью исходной информации для расчета потерь. Однако в настоящее время в распределительных сетях промышленных предприятий этого напряжения появилась тенденция значительного улучшения информационной обеспеченности расчетов потерь. Причины для этого следующие: 1). повышается степень автоматизации производства, в связи с чем уменьшаются случайные колебания нагрузок; 2). внедряются автоматизированные системы учета электроэнергии; 3). начинают проводиться энергетические обследования промышленных предприятий, которые дают много информации.

В связи с улучшением информационной обеспеченности, а также  с компьютеризацией промышленных предприятий  появилась возможность учета  дополнительных факторов при расчете  потерь и выборе мероприятий по их снижению. Одним из таких факторов является температурная зависимость сопротивления, влияние которой на потери в промышленных сетях и на результаты расчетов по их снижению на настоящий момент мало исследовано. В данной работе предлагаются методы расчета и оптимизации потерь в радиальных сетях промышленного типа, учитывающие этот фактор.

Из-за ухудшения финансовой ситуации в последние десятилетия  наблюдается ухудшение состояния всего энергетического оборудования на предприятиях страны. Большинство предприятий не имеют возможности модернизировать производство, потому вынуждены использовать устаревшее оборудование, особенно это касается компенсации реактивной мощности (КРМ). А на КРМ из всех возможных способов по энергосбережению приходится около 80% возможной экономии электроэнергии в электрических сетях.

Передача реактивной мощности приводит к повышению нагрузки, перегружает линии электропередач (ЛЭП) реактивными токами, что приводит к увеличению потерь активной мощности при передаче электроэнергии к потребителям. Реактивная мощность перегружает электростанции и подстанции, приводя к снижению частоты в системе, а снижение частоты в свою очередь приводит к аварийным отключениям потребителей. Появление в сети реактивной мощности способствует перегреванию оборудования и кабельных линий, что способствует сокращению срока их службы. Из всего выше сказанного следует, что задача компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях необходима, актуальна и экономически оправдана.

Научная новизна диссертации состоит в разработке уточненных методов расчета и оптимизации потерь в промышленных радиальных сетях, учитывающих фактический нагрев токопроводящих частей элементов сети, а также в определении областей значений параметров режима, при которых учет нагрева при оптимизации потерь становится неэффективным. Отличие предлагаемых в работе методов от ранее известных заключается в том, что они включают расчеты температуры кабелей и обмоток трансформатора и учитывают изменение активных сопротивлений этих элементов сети во времени, а при оптимизации - также и в ходе процесса поиска оптимального варианта. Расчет температур производится методами, разработанными специально для расчета потерь и учитывающими специфику поставленных задач.

Теоретическая значимость

В  данной работе предложено применение метода математического программирования для решения  задачи расчета мощности КУ в системах электроснабжения промышленных предприятий. Это является новым подходом к решению задачи, поскольку существующие рекомендации по выбору КУ, используемые, например, в учебном проектировании ориентированы на применение калькулятора и  безнадежно устарели.