Определение расчетного резерва мощности в энергосистемах

     Для обеспечения оптимальной надежности энергоснабжения потребителей необходимо учитывать плановые и неплановые простои оборудования электростанций и электропередач, а также возможность повышения нагрузки, т. е. в энергосистемах должен быть резерв располагаемой мощности электростанций и пропускной способности электропередач.
Поскольку многие факторы, влияющие на электробаланс энергосистемы, представляют собой случайные события, для определения оптимальной надежности электроснабжения используются методы теории вероятностей. На их основе определяются ряды распределения вероятностей возникновения различных дефицитов мощности в системе, математическое ожидание неотпуска электроэнергии и ущерба потребителей в зависимости от состава и характеристик ненадежности оборудования, а также от характеристик режима электропотребления.
Экономическая оптимизация надежности электроснабжения может быть осуществлена путем уменьшения целевой функции.
Включение в целевую минимизируемую функцию не только затрат на резерв, но и на развитие системообразующих связей обусловлено тем, что повышение надежности электроснабжения может быть обеспечено как за счет увеличения резерва мощности, так и за счет увеличения пропускной способности межсистемных линий электропередачи.
Подобными расчетами можно установить, в частности, количественный критерий для расчета резерва мощности в виде интегральной вероятности отсутствия любых дефицитов мощности в системе.
В практически применяемых методах расчетный резерв мощности в период прохождения годового экстремума нагрузки энергосистемы определяется отдельно для трех его составляющих: ремонтный резерв, аварийный резерв и нагрузочный резерв.
Ремонтный резерв необходим для компенсации снижения рабочей мощности системы при выводе основного оборудования электростанций в плановый (текущий и капитальный) ремонт. Текущие ремонты основного оборудования электростанций проводятся равномерно в течение всего года и резерв для этих целей принимается равным математическому ожиданию снижения мощности системы из-за простоя оборудования в текущем ремонте.
Капитальный ремонт основного оборудования электростанций осуществляется в основном во время сезонных (летних) снижений нагрузки системы. Резерв мощности для проведения капитальных ремонтов не требуется в тех случаях, когда летнее снижение нагрузки (летний провал годового графика месячных максимумов нагрузки) позволяет провести все капитальные ремонты в этот период. Если площадь провала графика месячных максимумов нагрузки оказывается недостаточной для проведения капитальных ремонтов, то в системе требуется специальный резерв для капитальных ремонтов. Этот резерв определяется с учетом его круглогодового использования.
Аварийный резерв мощности необходим для восполнения потери рабочей мощности при вынужденных (аварийных и других неплановых) простоях основного оборудования электростанций.
Для его расчета используются зависимости удельного резерва мощности от относительной крупности агрегатов, входящих в электроэнергетическую систему (ЭЭС), и показателей их аварийности. Эти данные получены на базе обобщения экспериментальных расчетов, выполненных на ЭВМ но детальной программе, позволяющей определять аварийный резерв мощности в зависимости от состава генерирующих мощностей и показателей его аварийности, характера графика электрической нагрузки, экономических показателей резерва мощности и ущерба потребителей от вынужденных перерывов электроснабжения. Они расчитаны, исходя из обеспечения вероятности отсутствия дефицита мощности.
Под удельным резервом подразумевается та часть (доля) суммарного резерва мощности системы, которая необходима для отдельного агрегата или их совокупности. Суммарный аварийный резерв мощности определяется как сумма отдельных составляющих;
При объединении энергосистем аварийный резерв энергообъединений в целом всегда меньше суммы его расчетных значений дляотдельной энергосистемы.
Нагрузочный резерв необходим для восприятия случайных флуктуаций нагрузки и регулирования частоты в энергосистеме. Он определяется превышением нерегулярного максимума нагрузки над расчетным регулярным, который представляет собой математическое ожидание максимальной нагрузки системы.
Анализ нерегулярных колебаний нагрузки по отношению к математическому ожиданию показал, что они подчиняются нормальному закону распределения вероятностей, основной характеристикой которого является среднеквадратичное отклонение.
Относительное среднеквадратичное отклонение нагрузки уменьшается по мере перехода к более крупным энергосистемам в связи с возрастающими возможностями взаимокомненсации случайных событий.
При определении расчетной вероятности такого отклонения нагрузки, которое должно резервироваться, учитывается вероятность несовпадения случайных набросов нагрузки со случайными (аварийными) снижениями мощности в энергосистемах. Условиям оптимального сочетания аварийного и нагрузочного резервов отвечает учет размера нерегулярных набросов нагрузки.
При выполнении более строгих расчетов с помощью специальных программ для ЭВМ нагрузочный резерв может отдельно не выделяться, а определяться совместно с аварийным резервом. В этом случае графики нагрузки должны закладываться в расчет в вероятностном виде, отражающем как регулярные, так и нерегулярные колебания нагрузки.