ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПЕРАТИВНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ ОБЪЕДИНЕННОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ СТРАН ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ
Изменения в электроэнергетических отраслях в республиках Центральной Азии (ЦА) привели к появлению новых структур и задач в иерархии управления режимами энергосистем. Появились новые технические и экономические аспекты оптимального управления Объединенной энергосистемы (ОЭС) ЦА в условиях рыночной экономики, когда оперативные задачи необходимо решать по-новому, с учетом интересов всех субъектов ОЭС: энергосистем, электростанций и потребителей.
В качестве основного критерия оптимальности до последнего времени использовался критерий минимума переменных (обычно топливных) затрат в течение рассматриваемого периода времени.
При решении такой задачи классическими методами все критерии, кроме одного, выбранного основным, принимаются в качестве ограничений. Такой однокритериальный (скалярный) подход в нынешних условиях не всегда эффективен, а при обнаружении несовместных ограничений задача не имеет приемлемого решения.
Модели, основанные на многокритериальном подходе, значительно увеличивают эффективность оптимизации [1]. Предлагаемая математическая модель оптимизации состоит из нескольких целевых функций, множества уравнений связи и большой совокупности технологических и режимных ограничений, которые, в свою очередь, делятся на почасовые и интегральные. В состав глобальной целевой функции многокритериальной модели оптимизации входят 4 составляющих критерия [2]:
1) суммарные за сутки затраты на покупку энергии от расчетных (участвующих в оптимизации) станций ОЭС ЦА:
Критерий Ф1 является доминирующим, а критерии (Ф2,Ф3,Ф4) вводятся в модель оптимизации для расширения области оптимальных решений, в качестве инструмента для ввода режимов ОЭС ЦА в допустимую область в случаях выявления несовместных ограничений. Несовместность ограничений, как правило, связана с невозможностью ввода режима в заданную допустимую область при заданной совокупности независимых переменных. Определить заранее наличие несовместных ограничений на стадии подготовки данных для расчета практически невозможно: они выявляются непосредственно при проведении оперативного расчета. Поэтому поиск путей ввода режима в допустимую область необходимо закладывать непосредственно в алгоритм оптимизации. Осуществить это можно путем предоставления лицу, принимающему решение - ЛПР (диспетчеру, экспертной системе) возможности определения для каждой расчетной станции оптимального регулировочного диапазона в сторону снижения Рг мин и увеличения Рг макс, а также определения величины регулировочных мероприятий при планировании дефицитных режимов.
Вышеуказанные три дополняющих критерия расширения допустимой области оптимизации должны использоваться в случаях необходимости путем введения соответствующих переменных коэффициентов, величины которых, при сбалансированности режима и отсутствии несовместных ограничений, могут быть минимальными или равными нулю. Сумма коэффициентов важности всех четырех критериев принимается равной 1.
Сложности нормализации и скаляризации критериев, характерные для многокритериальной (векторной) оптимизации, преодолеваются приведением их к единой экономической размерности (стоимости); окончательное ранжирование критериев по важности осуществляет ЛПР. Под моделью ЛПР в данном случае представляется процедура расчета коэффициентов важности критериев, которая начинает работать при выявлении несовместности ограничений входе расчета. Расчет коэффициентов важности критериев осуществляется с помощью заранее построенной специальной таблицы, где указаны наиболее вероятные и приемлемые диапазоны изменения всех критериев. Табличные данные накапливаются и постоянно корректируются статистической обработкой ретроспективных величин коэффициентов. В дальнейшем для определения коэффициентов планируется использование полноценной экспертной системы. Коэффициенты можно задавать и корректировать в ручном режиме.
Программная реализация. Описанный алгоритм реализован в виде программы на языке моделирования GAMS (General Algebraic Modeling System - Общая Система Алгебраического Моделирования) и используется для оперативной оптимизации и коррекции суточных режимов ОЭС ЦА.
Программа в течение достаточно длительного времени находится в промышленной эксплуатации и обеспечивает решение задач оперативной оптимизации режимов ОЭС ЦА в рыночных условиях: минимизацию суммарных затрат по ОЭС ЦА на покупку энергии от ее производителей (основных ТЭС и ГЭС ОЭС ЦА) и ущерб от недоотпуска энергии за расчетный период (сутки); почасовую оптимизацию электроэнергетических режимов ОЭС ЦА в расчетном периоде; учет задаваемых режимных и технологических ограничений и высокую надежность получения конечного результата.
Таким образом, дальнейшее улучшение многокритериальной модели и программы оптимизации режимов может быть осуществлено путем увеличения числа расчетных критериев, например, уточняющих водные режимы гидростанций ОЭС ЦА, обеспеченность топливом теплостанций, а также учитывающих показатели надёжности, экологические и другие факторы.