Оптимизация режима электрической сети по критерию минимума потерь активной мощности
Ключевые слова:
оптимизация режима, потери активной мощности, реактивная мощность, регулирование напряжения
Аннотация
На сегодняшний день один из наиболее актуальных вопросов энергетики — экономичность работы электрической сети. Проблема связана с высоким уровнем технических потерь электроэнергии — важнейшим показателем эффективности работы электросетевых компаний.
Рассмотрен способ оптимизации режима электрической сети по критерию минимума потерь активной мощности. Объект исследования — сеть с тремя классами номинального напряжения, при этом напряжение на шинах, к которым подключаются источники реактивной мощности, остается практически неизменным для учета эксплуатационных и технических ограничений. Для изучаемой схемы проанализированы два расчетных случая: в первом случае коэффициенты трансформации регулировали всеми возможными устройствами регулировкой под нагрузкой (РПН), а во втором изменение коэффициентов трансформации осуществлялось только на последней ступени трансформации напряжения. Результатом решения стало выявление оптимального набора напряжений узлов, реактивных мощностей источников и коэффициентов трансформации трансформаторов. Проведен технико-экономический анализ, в ходе которого найдено оптимальное состояние электрической сети не только по критерию минимума значения потерь активной мощности, но и с учетом возмещения затрат на реализацию режима и технологических ограничений. Сделаны выводы о влиянии источников реактивной мощности на потери активной мощности в сети, зависимости результата оптимизации от состава доступного оборудования. Полученные результаты могут быть применены при проектировании электроэнергетических систем и планировании их режимов.
Литература
1. Шведов Г.В. и др. Потери электроэнергии при её транспорте по электрическим сетям: расчет, анализ, нормирование и снижение. М.: Издат. дом МЭИ, 2013.
2. Горнштейн В.М. и др. Методы оптимизации режимов энергосистем. М.: Энергия, 1981.
3. Jian K. e. a. Simulation Research on Decomposition-based Intelligent Optimization Algorithm in Power System Reactive Power Optimization // Proc. Intern. Conf. Electricity Distribution. 2016. Pp. 1—5.
4. Ning Z. e. a. Reactive Power Optimization Algorithm of Active Distribution Network Based on Improved Quantum Particle Swarm Optimization // Proc. IEEE PES Asia-pacific Power and Energy Engineering Conf. 2019. Pp. 1—4.
5. Chen G., Zhang A., Xiao Y. Optimization of Minimum Active Network Loss in Radial Distribution Network Based on Improved Big Bang-Big Crunch Algorithm // Proc. Chinese Automation Congress. 2020. Pp. 727—733.
6. Dzionk A., Małkowski R. Activity Coordination of Capacitor Banks and Power Transformer Controllers in Order to Reduce Power Losses in the MV Grid // Proc. X Intern. Conf. Compatibility, Power Electronics and Power Eng. 2016. Pp. 27—32.
7. Soldevilla F.R.C., Huerta F.A.C. Minimization of Losses in Power Systems by Reactive Power Dispatch using Particle Swarm Optimization // Proc. 54th Intern. Universities Power Eng. Conf. 2019. Pp. 1—5.
8. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Файбисовича Д.Л. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005.
9. Приказ Министерства энергетики РФ № 380 от 23 июня 2015 г. «О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии».
10. Правила устройства электроустановок [Электрон. ресурс] https://en-res.ru/wp-content/uploads/2020/02/pue.pdf (дата обращения 15.01.2023).
11. ГОСТ 32144—2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
12. Приказ Министерства энергетики РФ № 10 от 17 января 2019 г. «Об утверждении укрупненных нормативов цены типовых технологических решений капитального строительства объектов электроэнергетики в части объектов электросетевого хозяйства».
13. Информация о прогнозных значениях ставки тарифа на услуги по передаче электрической энергии, используемой для целей определения расходов на оплату нормативных потерь электрической энергии при ее передаче по электрическим сетям единой национальной (общероссийской) электрической сети, на следующий период регулирования по субъектам Российской Федерации [Электрон. ресурс] https://www.np-sr.ru/ru/activity/prognozy-cen/stup/index.htm (дата обращения 29.04.2022).
---
Для цитирования: Кузнецов О.Н., Каримов Н.А. Оптимизация режима электрической сети по критерию минимума потерь активной мощности // Вестник МЭИ. 2023. № 6. С. 51—59. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-51-59
#
1. Shvedov G.V. i dr. Poteri Elektroenergii pri ee Transporte po Elektricheskim Setyam: Raschet, Analiz, Normirovanie i Snizhenie. M.: Izdat. Dom MEI, 2013. (in Russian).
2. Gornshteyn V.M. i dr. Metody Optimizatsii Rezhimov Energosistem. M.: Energiya, 1981. (in Russian).
3. Jian K. e. a. Simulation Research on Decomposition-based Intelligent Optimization Algorithm in Power System Reactive Power Optimization. Proc. Intern. Conf. Electricity Distribution. 2016:1—5.
4. Ning Z. e. a. Reactive Power Optimization Algorithm of Active Distribution Network Based on Improved Quantum Particle Swarm Optimization. Proc. IEEE PES Asia-pacific Power and Energy Engineering Conf. 2019:1—4.
5. Chen G., Zhang A., Xiao Y. Optimization of Minimum Active Network Loss in Radial Distribution Network Based on Improved Big Bang-Big Crunch Algorithm. Proc. Chinese Automation Congress. 2020:727—733.
6. Dzionk A., Małkowski R. Activity Coordination of Capacitor Banks and Power Transformer Controllers in Order to Reduce Power Losses in the MV Grid. Proc. X Intern. Conf. Compatibility, Power Electronics and Power Eng. 2016:27—32.
7. Soldevilla F.R.C., Huerta F.A.C. Minimization of Losses in Power Systems by Reactive Power Dispatch using Particle Swarm Optimization. Proc. 54th Intern. Universities Power Eng. Conf. 2019:1—5.
8. Spravochnik po Proektirovaniyu Elektricheskikh Setey. Pod red. Faybisovicha D.L. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2005. (in Russian).
9. Prikaz Ministerstva Energetiki RF № 380 ot 23 Iyunya 2015 g. «O Poryadke Rascheta Znacheniy Sootnosheniya Potrebleniya Aktivnoy i Reaktivnoy Moshchnosti dlya Otdel'nykh Energoprinimayushchikh Ustroystv (Grupp Energoprinimayushchikh Ustroystv) Potrebiteley Elektricheskoy Energii». (in Russian).
10. Pravila Ustroystva Elektroustanovok [Elektron. Resurs] https://en-res.ru/wp-content/uploads/2020/02/pue.pdf (Data Obrashcheniya 15.01.2023). (in Russian).
11. GOST 32144—2013. Elektricheskaya Energiya. Sovmestimost' Tekhnicheskikh Sredstv Elektromagnitnaya. Normy Kachestva Elektricheskoy Energii v Sistemakh Elektrosnabzheniya Obshchego Naznacheniya. (in Russian).
12. Prikaz Ministerstva Energetiki RF № 10 ot 17 yanvarya 2019 g. «Ob Utverzhdenii Ukrupnennykh Normativov Tseny Tipovykh Tekhnologicheskikh Resheniy Kapital'nogo Stroitel'stva Ob'ektov Elektroenergetiki v Chasti Ob'ektov Elektrosetevogo Khozyaystva». (in Russian).
13. Informatsiya o Prognoznykh Znacheniyakh Stavki Tarifa na Uslugi po Peredache Elektricheskoy Energii, Ispol'zuemoy Dlya Tseley Opredeleniya Raskhodov na Oplatu Normativnykh Poter' Elektricheskoy Energii pri ee Peredache po Elektricheskim Setyam Edinoy Natsional'noy (Obshcherossiyskoy) Elektricheskoy Seti, na Sleduyushchiy Period Regulirovaniya po Sub'ektam Rossiyskoy Federatsii [Elektron. Resurs] https://www.np-sr.ru/ru/activity/prognozy-cen/stup/index.htm (Data Obrashcheniya 29.04.2022). (in Russian)
---
For citation: Kuznetsov O.N., Karimov N.A. Electric Network Operation Mode Optimization According to the Minimum Active Power Loss Criterion. Bulletin of MPEI. 2023;6:51—59. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-51-59
2. Горнштейн В.М. и др. Методы оптимизации режимов энергосистем. М.: Энергия, 1981.
3. Jian K. e. a. Simulation Research on Decomposition-based Intelligent Optimization Algorithm in Power System Reactive Power Optimization // Proc. Intern. Conf. Electricity Distribution. 2016. Pp. 1—5.
4. Ning Z. e. a. Reactive Power Optimization Algorithm of Active Distribution Network Based on Improved Quantum Particle Swarm Optimization // Proc. IEEE PES Asia-pacific Power and Energy Engineering Conf. 2019. Pp. 1—4.
5. Chen G., Zhang A., Xiao Y. Optimization of Minimum Active Network Loss in Radial Distribution Network Based on Improved Big Bang-Big Crunch Algorithm // Proc. Chinese Automation Congress. 2020. Pp. 727—733.
6. Dzionk A., Małkowski R. Activity Coordination of Capacitor Banks and Power Transformer Controllers in Order to Reduce Power Losses in the MV Grid // Proc. X Intern. Conf. Compatibility, Power Electronics and Power Eng. 2016. Pp. 27—32.
7. Soldevilla F.R.C., Huerta F.A.C. Minimization of Losses in Power Systems by Reactive Power Dispatch using Particle Swarm Optimization // Proc. 54th Intern. Universities Power Eng. Conf. 2019. Pp. 1—5.
8. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Файбисовича Д.Л. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005.
9. Приказ Министерства энергетики РФ № 380 от 23 июня 2015 г. «О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии».
10. Правила устройства электроустановок [Электрон. ресурс] https://en-res.ru/wp-content/uploads/2020/02/pue.pdf (дата обращения 15.01.2023).
11. ГОСТ 32144—2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
12. Приказ Министерства энергетики РФ № 10 от 17 января 2019 г. «Об утверждении укрупненных нормативов цены типовых технологических решений капитального строительства объектов электроэнергетики в части объектов электросетевого хозяйства».
13. Информация о прогнозных значениях ставки тарифа на услуги по передаче электрической энергии, используемой для целей определения расходов на оплату нормативных потерь электрической энергии при ее передаче по электрическим сетям единой национальной (общероссийской) электрической сети, на следующий период регулирования по субъектам Российской Федерации [Электрон. ресурс] https://www.np-sr.ru/ru/activity/prognozy-cen/stup/index.htm (дата обращения 29.04.2022).
---
Для цитирования: Кузнецов О.Н., Каримов Н.А. Оптимизация режима электрической сети по критерию минимума потерь активной мощности // Вестник МЭИ. 2023. № 6. С. 51—59. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-51-59
#
1. Shvedov G.V. i dr. Poteri Elektroenergii pri ee Transporte po Elektricheskim Setyam: Raschet, Analiz, Normirovanie i Snizhenie. M.: Izdat. Dom MEI, 2013. (in Russian).
2. Gornshteyn V.M. i dr. Metody Optimizatsii Rezhimov Energosistem. M.: Energiya, 1981. (in Russian).
3. Jian K. e. a. Simulation Research on Decomposition-based Intelligent Optimization Algorithm in Power System Reactive Power Optimization. Proc. Intern. Conf. Electricity Distribution. 2016:1—5.
4. Ning Z. e. a. Reactive Power Optimization Algorithm of Active Distribution Network Based on Improved Quantum Particle Swarm Optimization. Proc. IEEE PES Asia-pacific Power and Energy Engineering Conf. 2019:1—4.
5. Chen G., Zhang A., Xiao Y. Optimization of Minimum Active Network Loss in Radial Distribution Network Based on Improved Big Bang-Big Crunch Algorithm. Proc. Chinese Automation Congress. 2020:727—733.
6. Dzionk A., Małkowski R. Activity Coordination of Capacitor Banks and Power Transformer Controllers in Order to Reduce Power Losses in the MV Grid. Proc. X Intern. Conf. Compatibility, Power Electronics and Power Eng. 2016:27—32.
7. Soldevilla F.R.C., Huerta F.A.C. Minimization of Losses in Power Systems by Reactive Power Dispatch using Particle Swarm Optimization. Proc. 54th Intern. Universities Power Eng. Conf. 2019:1—5.
8. Spravochnik po Proektirovaniyu Elektricheskikh Setey. Pod red. Faybisovicha D.L. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2005. (in Russian).
9. Prikaz Ministerstva Energetiki RF № 380 ot 23 Iyunya 2015 g. «O Poryadke Rascheta Znacheniy Sootnosheniya Potrebleniya Aktivnoy i Reaktivnoy Moshchnosti dlya Otdel'nykh Energoprinimayushchikh Ustroystv (Grupp Energoprinimayushchikh Ustroystv) Potrebiteley Elektricheskoy Energii». (in Russian).
10. Pravila Ustroystva Elektroustanovok [Elektron. Resurs] https://en-res.ru/wp-content/uploads/2020/02/pue.pdf (Data Obrashcheniya 15.01.2023). (in Russian).
11. GOST 32144—2013. Elektricheskaya Energiya. Sovmestimost' Tekhnicheskikh Sredstv Elektromagnitnaya. Normy Kachestva Elektricheskoy Energii v Sistemakh Elektrosnabzheniya Obshchego Naznacheniya. (in Russian).
12. Prikaz Ministerstva Energetiki RF № 10 ot 17 yanvarya 2019 g. «Ob Utverzhdenii Ukrupnennykh Normativov Tseny Tipovykh Tekhnologicheskikh Resheniy Kapital'nogo Stroitel'stva Ob'ektov Elektroenergetiki v Chasti Ob'ektov Elektrosetevogo Khozyaystva». (in Russian).
13. Informatsiya o Prognoznykh Znacheniyakh Stavki Tarifa na Uslugi po Peredache Elektricheskoy Energii, Ispol'zuemoy Dlya Tseley Opredeleniya Raskhodov na Oplatu Normativnykh Poter' Elektricheskoy Energii pri ee Peredache po Elektricheskim Setyam Edinoy Natsional'noy (Obshcherossiyskoy) Elektricheskoy Seti, na Sleduyushchiy Period Regulirovaniya po Sub'ektam Rossiyskoy Federatsii [Elektron. Resurs] https://www.np-sr.ru/ru/activity/prognozy-cen/stup/index.htm (Data Obrashcheniya 29.04.2022). (in Russian)
---
For citation: Kuznetsov O.N., Karimov N.A. Electric Network Operation Mode Optimization According to the Minimum Active Power Loss Criterion. Bulletin of MPEI. 2023;6:51—59. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-51-59
Опубликован
2023-09-05
Выпуск
Раздел
Электроэнергетика (технические науки) (2.4.3)
