К главной странице

 

Автоматизация управления проектами энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии

 

Тягунов М.Г.
Сидельников А.И.

В условиях рыночной экономики вариант облика проектируемого объекта представляет собой товар и как следствие он может быть оценен экономическими показателями. В качестве факторов влияющих на экономические показатели варианта облика технического объекта выступают:

Априори известна высокая сложность задач расчета энергетических комплексов на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Для реализации блока имитации необходимо построить имитационную математическую модель проектируемой системы. В настоящий момент существуют работы по математическим имитационным моделям ГЭС /1,2,3/.

Для энергетического комплекса на базе ВИЭ задача построения имитационной математической модели более сложна по сравнению с аналогичной задачей для ГЭС , так как сама имитационная модель ГЭС является только одним из элементов имитационной модели энергетического комплекса.

Новизна данной работы заключается:

Множество альтернатив по вариантам энергетического комплекса на базе ВИЭ достаточно велико. Построение и реализация отдельной имитационной модели для каждого варианта проекта не эффективно. Поэтому необходимо разработать имитационную математическую модель позволяющую описывать не единичный вариант энергетического комплекса, а множество данных вариантов.

Анализ типовых математических схем, используемых для имитационного моделирования/4/, показал функциональную схожесть элементов использующихся для описания схем моделирующих работу систем массового обслуживания (Q-схемы) с элементами входящими в состав энергокомплекса на базе ВИЭ. Поэтому для реализации модели энергокомплекса может быть использована модификация Q схемы.

В виду отсутствия работ по оценке необходимой производительности средств вычислительной техники (ВТ) для проведения моделирования было принято решение по использованию 2-х фазной Q-схемы для построения модели. Вопрос по оценке необходимой производительности средств ВТ актуален, так как в отличие от моделирования работы ГЭС происходит смена дискретности интервала времени (смена 1месяц на 1 час). Что приводит , к увеличению необходимого количества расчетов более чем в 720 раз только по одному преобразователю.

Под распределителем в дальнейшем подразумевается устройство способное к накоплению энергии и ее перераспределению во времени.

Пример описания процесса функционирования модели энергокомплекса для одного из вариантов энергокомплекса имеет следующий вид:

Процесс функционирования модели
Рис 1
Пример процесса функционирования модели энергокомплекса для одного из вариантов энергокомплекса

АE - агрегат, имитирующий воздействие внешней среды;

АПГЭС - агрегат, имитирующий работу ГЭС;

АПВЭС – агрегат, имитирующий работу ВЭС;

АПСЭС – агрегат, имитирующий работу СЭС;

СУ- агрегат система управления;

Ak1 – агрегат, имитирующий работу аккумулятора №1;

Ak2 – агрегат, имитирующий работу аккумулятора №2;

Q – приток воды к ГЭС [м3/c];

V- скорость ветра на высоте на высоте измерения;

R-значение прямой радиации [кВт/м2];

UakI - требуемое значение управляемого параметра i-го аккумулятора;

Uгэс – вектор параметров управления для ГЭС [м];

Ucэс – вектор параметров управления для CЭС;

YPГЭС множество результирующих параметров по ГЭС;

YPСЭС множество результирующих параметров по СЭС;

YPВЭС множество результирующих параметров по СЭС;

Y(t) – совокупность выходных характеристик;

φ – широта расположения СЭС;

δ – угол солнечного склонения;

dt – шаг моделирования [час];

T-время [год/месяц/день с начала года/час];

Во введенном и реализованном в работе формализме каждый преобразователь может иметь только единственный распределитель (аккумулятор). На вход накопителя могут быть поданы сигналы с нескольких преобразователей, распределитель в модели играет роль "сумматора" продуктных выходов преобразователей. Для того , чтобы схема модели была полной в модели введен 0-й распределитель и 0-й преобразователь. Наличие 0-ль распределителя позволяет получать схемы, для которых преобразователь не имеет накопителя . Наличие 0-преобразователя в схеме позволяет получать схемы, в которых распределитель не имеет преобразователя.

Показано , что наиболее подходящим является вариант синтеза когда сам инженер на базе данных имитационной модели определяет дальнейшие действия по изменению параметров модели. Для его реализации был определен необходимый набор фиксируемых интегральных показателей , описывающих процесс функционирования системы. Переход к интегральным показателям обусловлен техническими ограничениями, накладываемыми на возможность фиксации непрерывного потока часовых значений параметров, описывающих процесс функционирования модели.

Исследование по особенностям машинной реализации модели показали , что независимо от типа преобразователя энергии затраты машинного времени по моделированию различных преобразователей энергии сравнимы между собой , существенные различия возникают только в случае различного типа генерации исходных данных по ресурсу. Затраты машинного времени на моделирование, при статически задаваемых исходных данных по ресурсу более чем в 12 раз превосходят аналогичный показатель для случая когда эти данные генерируются динамически (метод Монте-Карло). Исследования по особенностям функционирования моделируемого объекта показали , что при работе в составе смешанной энергосистемы по критерию максимум выработки для ВЭС , СЭС и ГЭС существует оптимальное распределение совместно работающих агрегатов.

На примере Даховской ГЭС были получены следующие оценки повышения гарантированной мощности ГЭС:

10% от установленной мощности ВЭС идет на повышение гарантированной мощности;

20% от установленной мощности СЭС идет на повышение гарантированной мощности;

Литература

  1. Юрченко Н.Ф. Проектирование емкости системы водохранилищ комплексного назначения., Гидравл. мелиор. каналов,коллекторов, сооруж. и трубопроводов., М.: Гидромелиоративный институт 1989 г.
  2. Велиев Ф.И., Исмайылов Г.Х., Лисицин М.Ю., Модель функционирования каскада водохранилищ иригационно-энергетического назначения с учетом природоохранных аспектов., М.: Водные ресурсы – 1991 №6.
  3. Laabs, H. ;Shultz, G.A., Generation and selection of reservoir operating rules with the aid of multiple criteria decision making metods., Water World Der.:Proc. 6th IWRA World Cong. Water Resour., Ottawa, 1988.
  4. Советов Б.Я.,Яковлев С.А.,Моделирование систем., М.:Высшая школа, 1998

SCOPE

In this work we describe principle use simulation mоdel for solution task design. A progect system poewr station on renewable sourse energy was take for example. This work also include a describe results сomputers experiments.