Розробка методів інтегрування розосередженої генерації в централізовану систему енергопостачання

№2959-п

(заключний)

 

 

Керівник НДР

директор Інституту енергозбереження

та енергоменеджменту,

доктор технічних наук, професор А. Праховник

 

2008.12

 

 

СПИСОК АВТОРІВ

Науковий керівник:

д.т.н., проф. А. Праховник

2008.12 (Розділи 1,3,4)

 

Старший науковий співробітник

к.т.н., доц. В. Попов

2008.12 (Розділи2,3,5)

 

Старший науковий співробітник

к.т.н., доц. М. Федосенко

2008.12 (Розділи1,3,4)

 

Старший науковий співробітник

к.т.н., доц. Є. Іншеков

2008.12 (Розділи1)

 

Провідний інженер

В. Ткаченко

2008.12 (Розділи3,5)

 

Відділ стандартизації

Центр "Система" НТУУ "КПІ" Н.Рябцева

2008.12

 

Науково-організаційний

відділ З.Кравець

2008.12

 

 

РЕФЕРАТ

Звіт 151 стор., 40 рис., 27 таблиць, перелік посилань 77.

Об’єкт дослідження – системи енергопостачання.

Мета роботи – розробка методичного та програмного забезпечення вибору засобів розосередженої генерації, визначення їх параметрів та оптимальних місць розміщення, впливу на втрати енергії і на режими напруги в розподільчих електричних мережах; оцінка техніко-економічних характеристик засобів розосередженої генерації з урахуванням когенерації; здійснення системного підходу до питання управління режимами електричних мереж з розосередженою генерацєю; аналіз законочавчої бази для впровадження малої енергетики, проблем економічних та екологічних; подальший розвиток методів керування системами електропостачання.

Методи дослідження – пошукові та дослідницькі розробки.

В результаті виконання НДР досліджено методи і моделі оптимального вибору засобів розосередженої генерації з урахуванням режимів розподільчих мереж. Розроблено методичне і програмне забезпечення для розрахунків з використанням сучасних математичних моделей та методів оптимізації. Досліджено і систематизовано техніко-економічні характеристики когенераційних установок, динаміку зміни цін на енергоносії, екологічні характеристики засобів генерації. Розроблено алгоритми реалізації методів управління для інтегрованої розосередженої генерації, задач оцінки та управління режимами розподільчих мереж з використанням багатофункціонального інформаційно-обчислювального комплексу ІВК-СЕС.

 

СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ, РОЗОСЕРЕДЖЕНА ГЕНЕРАЦІЯ, КОГЕНЕРАЦІЯ, ОПТИМІЗАЦІЯ, ВТРАТИ ЕНЕРГІЇ, РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ, КОНЦЕПЦІЯ ІНТЕГРУВАННЯ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇЇ

 

 

ЗМІСТ

 

ВСТУП.. 7

1 ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТА ОЦІНКА ЕНЕРГЕТИЧНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ДЖЕРЕЛ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ 12

1.1 Особливості і стан існуючих систем централізованого тепло та електропостачання. 12

1.2 Особливості та перспективи використання когенераційних систем.. 15

1.2.1 Переваги технології когенерації 16

1.2.2 Технічна реалізація малої енергетики та когенерації 17

1.2.3 Напрямки застосування когенераційних систем.. 20

1.3 Техніко – економічні характеристики джерел розосередженої генерації 23

1.3.1 Мікротурбіни. 24

1.3.2 Дизельні установки. 26

1.3.3 Газопоршневі установки. 28

1.4 Дослідження тенденції зміни вартості основних видів палива. 31

Висновки. 34

2 АДАПТАЦІЯ МЕТОДІВ РОЗРАХУНКУ ВТРАТ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ РОЗПОДІЛЬЧИХ МЕРЕЖ З ДЖЕРЕЛАМИ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ 37

2.1 Базові моделі розрахунку втрат електричної енергії в розподільчих мережах. 37

2.2 Адаптація методу поелементного розрахунку до умов мереж з джерелами розосередженої генерації 39

2.3 Адаптація методу числа еквівалентних діб для урахування присутності джерел розосередженої генерації в системі електропостачання. 42

2.4 Адаптація методу середніх навантажень для врахування джерел розосередженої генерації 51

2.5 Адаптація методу числа годин найбільших втрат потужності для врахування впливу джерел розосередженої генерації 56

3 ОПТИМІЗАЦІЯ РОЗМІЩЕННЯ ДЖЕРЕЛ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ В РОЗПОДІЛЬЧИХ МЕРЕЖАХ 60

3.1 Мінімізація втрат потужності в магістральних лініях з джерелами розосередженої генерації 60

3.2 Використання джерел розосередженої генерації у розподільчих лініях з відгалуженнями. 67

3.3 Оцінка впливу джерел розосередженої генерації на втрати електричної енергії в розподільних мережах 75

3.4 Загальні заходи щодо зниження втрат потужності й електричної енергії 80

3.4.1 Вихідні дані, допущення та теоретичні положення для здійснення порівняльних розрахунків 80

3.4.2 Модель схеми для здійснення порівняльних розрахунків для оцінки ефективності встановлення джерел розосередженої генерації 82

3.4.3 Використання інформаційно – обчислювального комплексу ІВК – СЕС для виконання досліджень 83

3.4.4 Оцінка ефективності розподілу засобів генерації 84

Висновки. 96

4 ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧ ОПТИМАЛЬНОГО РОЗМІЩЕННЯ ДЖЕРЕЛ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ПРИ ЗАСТОСУВАННІ НЕЛІНІЙНИХ МЕТОДІВ ПРОГРАМУВАННЯ.. 97

4.1 Постановка задачі для методів нелінійного програмування. 97

4.1.1 Класичний метод. 98

4.1.2 Метод множників Лагранжа. 99

4.1.3 Метод покоординатного спуску. 99

4.2 Задачі оптимального розміщення генеруючих установок для різних типів схем.. 101

4.2.1 Постановка та розгляд задач для радіальної схеми електропостачання. 101

4.2.2 Постановка та розгляд задач для магістральної схеми електропостачання. 102

4.3 Приклади розв’язання задач оптимального розміщення джерел генерації при використанні нелінійного програмування. 104

4.3.1 Вибір оптимальної потужності джерел розосередженої генерації при мінімумі втрат потужності в мережі 105

4.3.2 Вибір оптимальної потужності джерел розосередженої генерації при мінімумі поточних витрат 108

Висновки. 113

5 ОПТИМАЛЬНЕ КЕРУВАННЯ РЕЖИМАМИ НАПРУГИ У РОЗПОДІЛЬЧИХ МЕРЕЖАХ З ДЖЕРЕЛАМИ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ 114

5.1 Загальні питання впливу джерел генерації на режим напруги. 114

5.2 Математичні моделі визначення втрат напруги і забезпечення оптимізації режимів з урахуванням джерел генерації 115

Висновки. 127

ВИСНОВКИ.. 128

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ. 130

Додаток А. Концепція побудови Еко-Smart будівель та концепція модернізації електро- і теплопостачання на базі розосередженої генерації 136