Вибір номінальної потужності розподільних трансформаторів з урахуванням перспективи впровадження розосереджених джерел електричної енергії за засобів її акумулювання
Вантажиться...
Дата
2020
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми. Однією з особливостей сучасних систем електроенергетики є багаторазова трансформація електричної енергії в процесі її передачі та розподілу. Тому сумарна встановлена потужність трансформаторів в кілька разів перевершує встановлену потужність електростанцій. Звідси – постійна увага дослідників до питань раціонального конструювання трансформаторів і вибору їх оптимальної потужності при проектуванні, а також в умовах експлуатації, в тому числі, в системах електропостачання промислових підприємств, міст і сільського господарства.
Завдання вибору оптимальної номінальної потужності розподільних трансформаторів є одним з принципових питань, що вирішуються при проектуванні систем електропостачання. Обґрунтоване рішення даної задачі в значній мірі визначає економічну ефективність всього проекту електропостачання.
На практиці вибір параметрів, перш за все, номінальної потужності силових трансформаторів в системах електропостачання виконують за розрахунковою потужністю та рекомендованими коефіцієнтами завантаження в нормальному та післяаварійному режимах у більшості випадків без врахування змін сезонного навантаження, а також таких економічних показників як вартість трансформаторів і річних втрат електричної енергії, витрат на експлуатацію трансформаторів, ціни електроенергії та режиму її споживання. Проте такий чисто технічний підхід
не може бути виправданим. У сучасних умовах функціонування енергетики всі прийняті під час проектування рішення повинні відповідати умові економічної доцільності.
Тому розроблення методики вибору оптимальної потужності трансформаторів на підставі економічних показників з врахуванням технічних обмежень є сьогодні актуальною задачею. При цьому критерієм для економічного обґрунтування оптимальної потужності трансформаторів може служити мінімум дисконтованих витрат, які враховують як капітальні вкладення на спорудження підстанцій, так і витрати на їх експлуатацію.
При цьому необхідно зазначити, що вибір номінальної потужності, а відповідно, і кількості трансформаторів, які використовуються для електропостачання певного складу споживачів є комплексним завданням. З одного боку, кількість трансформаторів в кожної ТП, їх завантаження в нормальному режимі визначають надійність електропостачання широкого кола споживачів і економічність (з точки зору мінімізації втрат електричної енергії) роботи самих трансформаторів. З іншого боку це завдання не можна розглядати і вирішувати у відриві від проектування розподільних мереж та перш за все мереж низької напруги.
Недоліком існуючих методів є відсутність обліку динаміки зміни ряду техніко-економічних показників, зокрема таких як рівень споживання електроенергії та її вартісті, вартості технічного обслуговування та норми дисконту, що впливає на прийняття рішення при розгляді завдання обгрунтування оптимальної потужності розподільних трансформаторів. Крім цього для підвищення обґрунтованості отриманих результатів, є доцільним прийняти до уваги факт невизначеності зазначених показників, наприклад, шляхом їх завдання у вигляді інтервалу можливих значень,.
Крім цього, врахування можливих стратегій розвитку систем електропостачання як за рахунок появи в їх структурі різноманітних засобів розподіленої генерації, так і принципово нового додаткового навантаження, наприклад, у вигляді станцій заправки електромобілів також можуть внести суттєві корективи в вибір оптимальної потужності трансформаторів.
Мета та завдання досліджень. Розробка методики та практичних рекомендацій техніко-економічного порівнянні варіантів побудови систем електропостачання з урахуванням фактору невизначеності інформації, що є притаманним задачам проектування та довгострокового планування.
Відповідно до мети, в роботі вирішувались наступні завдання:
- провести аналіз існуючих методів розрахунку оптимальної потужності трансформаторів, визначити їх недоліки та шляхи удосконалення.
- розробити методику техніко-економічних розрахунків на підставі показника NPV з урахуванням об’єктивно існуючої невизначеності інформації відносно низки економічних та технічних параметрів.
- розробити алгоритм та провести експериментальні розрахунки при виборі параметрів системи електропостачання міста при інтервальному завданні певних економічних та технічних характеристик проекту.
Об’єкт досліджень. Процес урахування невизначеності інформації при розрахунку дисконтованих витрат, пов’язаних з обґрунтуванням оптимальної номінальної потужності розподільних трансформаторів.
Предмет досліджень. Методи техніко-економічного обґрунтування кількості та параметрів трансформаторів при проектуванні систем електропостачання з урахуванням невизначеності інформації.
Методи дослідження. Основу виконаних досліджень склали такі методи:
- метод аналізу інвестицій, який базується на визначенні величини, отриманої шляхом дисконтування різниці між річними відтоками і притоками реальних грошей, які накопичуються впродовж всього життя проекту (NPV);
- методи інтервального аналізу;
- теорія ігор, як підхід до прийняття рішень в умовах невизначеності;
Елементи наукової новизни отриманих результатів.
1. Реалізовано комплексний підхід до проведення техніко-економічного аналізу при обґрунтуванні номільної потужності трансформаторів.
2. Запропонована методологія оцінки невизначеності інформації при техніко-економічному порівнянні варіантів організації електропостачання споживачів.
3. Проведено дослідження, які обгруновують, що важливим фактором, який суттєво впливає на обґрунтування оптимальної номінальної потужності розподільних трансформаторів, є аналіз загальної стратегії розвитку електроенергетичної галузі в плані оцінки темпів та обсягів впровадження розосереджених засобів генерації та акумулювання енергії та реалізації енергозберігаючих заходів
Практичне значення отриманих результатів.
У магістерській дисертації запопанована методика та розроблено алгоритм обґрунтування оптимальної номінальної потужності розподільних трансформаторів, з урахуванням невизначеності інформації та загальної стратегії розвитку електроенергетичної галузі в плані оцінки темпів та обсягів впровадження розосереджених засобів генерації та акумулювання енергії та реалізації енергозберігаючих заходів.
В якості стартап-проекту пропонується реалізація онлайн моніторингу стану трансформаторів, потенційними покупцями якої є промислові підприємства та розполільні енегокомпанії.
Опис
Ключові слова
системи електропостачання, розподільні трансформатори, техніко-економічний аналіз, інтервальна математика, теорія ігор, power supply systems, distribution transformers, technical and economic analysis, interval mathematics, game theory
Бібліографічний опис
Красномовець, В. О. Вибір номінальної потужності розподільних трансформаторів з урахуванням перспективи впровадження розосереджених джерел електричної енергії за засобів її акумулювання : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Красномовець Вікторія Олександрівна. – Київ, 2020. – 101 с.