Планирование режимов

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Периодичность прогнозирования электропотребления (ЭП)
В соответствии с основными циклами планирования и управления режимами ЕЭС России временная иерархия планирования и прогнозирования потребления разделяется на три основных интервала - долгосрочный, краткосрочный и оперативный.
Долгосрочное планирование включает периоды от месяца до года вперед и от года до нескольких лет вперед,
Краткосрочное планирование производится на период от суток до месяца вперед.
При оперативном управлении режимами используется оперативный ежечасный прогноз графика потребления на все часы, остающиеся до конца суток.
Прогнозирование электропотребления (ЭП) осуществляется Системным оператором по территориям операционных зон ОДУ и РДУ и в целом по ЕЭС России.

Термины и определения при моделировании ЭП
Интервал моделирования – интервал времени, составленный из интервала упреждения и ретроспективного интервала, на котором определена обучающая выборка;
Интервал упреждения – интервал времени, на котором выполняется прогнозирование (на котором рассчитываются прогнозные значения);
Ретроспективный интервал – интервал времени, которому принадлежат фактические данные, включаемые в обучающую выборку.
Обучающая выборка – ряд данных, принадлежащих ретроспективному интервалу и интервалу упреждения, на основе которых выполняется расчёт параметров модели, используемой для прогнозирования;
Точки притяжения – ожидаемые значения электропотребления, включаемые в обучающую выборку на интервале упреждения с целью стабилизации прогнозных значений.

Модели электропотребления
Электропотребление - случайный нестационарный процесс (независимо от интервала моделирования).
Общий принцип моделирования - декомпозиция исходного процесса на:
тренд - описывает устойчивые тенденции изменения процесса на интервале времени,
периодические составляющие - определяют циклические – год, месяц, неделя, сутки (с учетом статистической достоверности) - изменения процесса,
нерегулярная составляющая - характеризует случайную, заведомо непрогнозируемую часть потребления и вероятные отклонения фактических значений ЭП от тренда, выделенного из исходного процесса.

Модели электропотребления
Стандартные (типовые) условия задач краткосрочного планирования предполагают наличие прогнозных значений ЭП на интервалах упреждения от 2 до 11 суток вперёд.
Для автоматизированного краткосрочного прогнозирования ЭП могут использоваться разные модели в зависимости от глубины обучающей выборки, принятой за репрезентативную:
прогнозирование на основе сезонных кривых;
прогнозирование на основе средних суток, полученных статистической обработкой суток в пределах обучающей выборки;
многокомпонентное прогнозирование;
распределение среднемесячных величин;
комбинированные модели.
Выделенная в результате декомпозиции траектория, выраженная в математическом виде, используется в дальнейшем в качестве прогно-зирующей математической модели, т.е. модели, применяемой для расчёта прогнозных значений ЭП.

Прогнозирование ЭП на основе сезонных кривых
Сезонная кривая для 10=00 часа
каждых суток планируемого года

Прогнозирование ЭП на основе метода «скользящих суток»

Программно-аппаратные комплексы для прогнозирования ЭП
Программный комплекс (ПК) «Энергостат» - функционирует в автоматическом режиме и обеспечивает прогнозирование электро- потребления как для краткосрочного, так и оперативного планирования режимов энергосистемы. При внедрении в различных энергосистемах и энергокомпаниях производится настройка и адаптация ПК для обе- спечения необходимой функциональности, а также реализация порядка планирования, принятого на конкретном объекте.
Основные функции ПК:
подготовка структуры и группировка параметров;
загрузка и анализ фактических данных;
статистический, корреляционный и регрессионный анализ;
прогнозирование параметров;
расчет балансов мощности;
прогнозы электропотребления по территориям, выполненные на нижестоящих уровнях диспетчерского управления.

Программно-аппаратные комплексы для прогнозирования ЭП
ПАК «Иерархическая система прогнозирования ЭП» (ИСП) - обеспечивает формирование прогнозных значений электропотребления территорий прогнозирования и согласованность (балансировку) прогнозов электропотребления, выполненных на различных уровнях прогнозирования: исполнительный аппарат Системного оператора (ГДЦ - ЦДУ), филиалы Системного оператора ОДУ и РДУ.

Программно-аппаратные комплексы для прогнозирования ЭП
ПК «Консоль БР» - был разработан для функциониро-вания на баланси-рующем рынке (БР), т.е. для расчетов внутри-суточной оптимизации режима, техно-логия которых отличается от таковой при расчетах диспет-черских графиков. Но исходный ПАК был адаптирован для работы на временных интервалах до недели вперед.

Программно-аппаратные комплексы для прогнозирования ЭП

ПЛАНИРОВАНИЕ ДИСПЕТЧЕРСКИХ ГРАФИКОВ (КРАТКОСРОЧНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ)

Общие положения и термины
Задачи суточного планирования режимов:
обеспечение надежности функционирования и качества элек-троэнергии в ЕЭС России;
разработка оптимальных суточных графиков работы электро-станций и электрических сетей Единой энергетической системы Рос-сии;
обеспечение допустимых параметров электрических режимов.

Общие положения и термины
Диспетчерский график - это заданные объекту диспетчерского управления (ЕЭС, ОЭС, энергосистемы, предприятия электрических сетей (ПЭС), электростанции) на планируемый период времени значения величин:
мощности генерации (графики генерации);
мощности межсистемных, межгосударственных перетоков (графики перетоков);
мощности потребления (графики потребления);
а также заданные параметры режима:
резервы активной мощности ЕЭС, ОЭС, энергосистем и элек-тростанций;
уровни напряжения в контрольных точках электрической сети (графики напряжения);
при необходимости - графики реактивной мощности для элек-тростанций и подстанций, имеющих синхронные компенсаторы и ба-тареи статических конденсаторов.

Общие положения и термины
Основные требования к диспетчерскому графику:
сбалансированность потребления электрической энергии и ге-нерации с учетом перетоков и потерь в электрических сетях;
минимизация суммарных затрат покупателей электроэнергии с учетом ограничений на параметры электроэнергетических режимов, определяемых условиями надежной работы энергосистемы и отдель-ных объектов электроэнергетики;
поддержание требуемых резервов мощности и уровней напря-жения;
учет прогноза потребления и характеристик электрических станций и сетей;
учет прогнозного баланса производства и поставок электриче-ской энергии (мощности) и тарифов, утверждаемых Федеральной службой тарифов РФ.

Общие положения и термины
Электроэнергетическая технология планирования диспетчер-ского графика (ЭТП ДГ) – технология краткосрочного планирования графиков потребления мощности и электроэнергии, нагрузки и резервов мощности на включенных в работу генераторах, потоков мощности и электроэнергии в электрической сети, основанная на решении задачи нелинейной комплексной оптимизации электроэнергетического режима по активной и реактивной мощности, производимая на полной электрической схеме энергосистемы и учитывающая все виды существенных ограничений, присущих ЕЭС России
Цели внедрения ЭТП ДГ:
сокращение количества иерархических уровней СО, участвующих в оптимизационных расчетах при планировании ДГ;
повышение точности планирования диспетчерского графика за счет более достоверного моделирования системных условий электри-ческих режимов.

Большая расчетная модель (БРМ)
По состоянию на 01.01.2016 расчетная модель оптового рынка электроэнергии включала в себя:
узлов – 8777;
ветвей – 13630;
сечений –882;
агрегатов РГЕ (режимных генерирующих единиц) – 1332;
электростанций – 658;
энергоблоков – 2475.

Технологическая инфраструктура оптового рынка электроэнергии и мощности
Информационные ресурсы Системного оператора
технологические сайты филиалов Системного оператора ОДУ (ТС СО);
специализированный технологический сайт «Балансирующий рынок» (сайт БР);
специализированный технологический сайт «Конкурентный отбор мощности» (сайт КОМ);
программно-аппаратный комплекс Система обмена уведомлениями о составе и параметрах генерирующего оборудования (ПАК «MODES-Terminal»).

Информационная поддержка ЭТП ДГ
XML (Extensible Markup Language) - это новый расширяемый язык разметки документов, позволяющий структурировать информацию разного типа. Формат XML широко используется для хранения информации в структурированном виде, это популярная альтернатива привычным базам данных. На данный момент XML рекомендован Консорциумом Всемирной паутины как формат для обмена информацией между различными системами обработки данных и другим ПО.
XML разрабатывался как язык с простым формальным синтаксисом, удобный для создания и обработки документов программами и одновременно удобный для чтения и создания документов человеком, с подчёркиванием нацеленности на использование в Web-среде. Язык называется расширяемым, поскольку он не фиксирует структуру разметки, используемую в документах: разработчик волен создать структуру разметки в соответствии с потребностями к конкретной области, будучи ограниченным лишь синтаксическими правилами языка.
XML-документ представляет собой обычный текстовый файл, в котором при помощи специальных маркеров создаются элементы данных, последовательность и вложенность которых определяет структуру документа и его содержание. Основным достоинством XML документов является то, что при относительно простом способе создания и обработки (обычный текст может редактироваться любым тестовым процессором и обрабатываться стандартными XML анализаторами), они позволяют создавать структурированную информацию, которую хорошо "понимают" компьютеры.

Информационная поддержка ЭТП ДГ

Программно-аппаратная реализация ЭТП ДГ
В процессе формирования диспетчерского графика на любом интервале времени имеет место тесное взаимодействие между всеми субъектами и объектами диспетчерского управления. Для реализации такого взаимодействия на всем пространстве ЕЭС России создан иерархически и территориально распределенный программно-аппаратный комплекс (ПАК) «MODES-Terminal». представляющий собой территориально и иерархически распределённую систему подготовки и сбора данных для планирования диспетчерских графиков и доведения их до субъектов и объектов - участников ОРЭМ.
Система «MODES-Terminal» состоит из трех основных частей:
шлюз СО и инфраструктура очередей КИТС СО;
программное обеспечение сбора, подготовки и формирования изменений параметров генерирующего оборудования в операционных зонах РДУ и ОДУ (Клиент СО);
программное обеспечение центра подготовки и формирования изменений параметров генерирующего оборудования электростанции – участника оптового рынка электроэнергии и мощности (КИСУ).

Архитектура ПАК MODES-Terminal

Технология «Мегаточка»

Программный комплекс «Барс»

Энергетические характеристики РГЕ
Характеристика относительных
Приростов стоимости топлива - ХОПС
Ценовая заявка участника ОРЭМ

Целевые функции ЭТП ДГ
критерий ОРЭМ - минимизация суммарных затрат покупателей электрической энергии (задается диспетчерскому управлению извне Некоммерческим партнерством «Администратор торговой системы». Целевая функция на этапе планирования «торгового» графика имеет вид:
критерий Системного оператора - минимум суммы ценовых характеристик по всем генераторам (для интервального расчета – по всем генераторам за весь период времени):

Ограничения в задаче ЭТП ДГ
Для решения задачи оптимизации необходимо учесть все заданные ограничения:
по пропускной способности контролируемых сечений;
по суточной выработке ГЭС;
по выработке ТЭС ОГК с учетом обеспеченности топливом (газ, уголь, мазут);
по рабочей мощности режимных генераторных единиц (РГЕ);
по скорости сброса/набора нагрузки;
должен быть обеспечен баланс электрической энергии и мощно-сти.

Технология краткосрочного планирования режима

Технология выбора состава
включенного оборудования (ВСВГО)

Технология выбора состава
включенного оборудования (ВСВГО)

Расчет предварительного электрического режима (ПЭР)

Расчет прогнозного диспетчерского графика (ПДГ) и предварительного плана балансирующего рынка (ППБР)

Технологическая схема расчета ПБР в день Х

Структурная схема ПАК «Электронный график»

Технические средства формирования ПДГ и ППБР
Во всех диспетчерских центрах Системного оператора используются следующие программно-аппаратные комплексы (ПАК):
ПАК «Система регистрации и межуровневого обмена коман-дами диспетчерского управления, отчетной и плановой информа-цией на базе XML-сообщений» (ПАК «СРТ/СРПГ»);
ПАК «Формирование прогнозных диспетчерских графиков операционных зон диспетчерских центров Системного оператора (ПАК «Электронный график»);
ПАК «MODES-Terminal»;
оперативно-информационный комплекс СК-2007, который будет рассмотрен в гл. 5;
корпоративная интеграционно-транспортная система (КИТС),