Тема: РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЭНЕРГО-СТОИМОСТНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Актуальность темы. Либерализация электроэнергетики привела к выделению транспорта и распределения электрической энергии (ЭЭ) в самостоятельный вид деятельности. Передача ЭЭ от электрических станций до потребителей осуществляются Федеральной Сетевой Компанией (ФСК), региональными и территориальными сетевыми компаниями, объединенными в работе термином «электросетевые организации» (ЭСО). Основную выручку ЭСО получают от реализации услуг по передаче ЭЭ, дополнительные доходы связаны с технологическим присоединением (ТП) новых потребителей. В связи с тем, что ЭСО осуществляют свою деятельность при отсутствии конкуренции, данные виды деятельности являются регулируемыми. Тарифы на передачу электроэнергии (ТПЭ) и тарифы на ТП устанавливаются уполномоченными регулирующими органами (РО). В конечной цене ЭЭ для потребителей стоимость передачи ЭЭ находится в диапазоне от 25 % до 75 % в зависимости от уровня тарифного напряжения, средняя по РФ доля составляет 45%.
Обзор зарубежной литературы показал большое разнообразие в подходах стран к формированию ТПЭ на основе различных технических показателей. Наиболее общие черты связаны с дифференциацией тарифов на передачу по уровням напряжения, с раздельной оплатой энергии и мощности, с оплатой потерь ЭЭ. Дополнительными оплачиваемыми показателями в различных странах могут быть реактивная энергия (мощность), географическая удаленность потребителей, время суток или сезонов года, форма графика нагрузки, показатели надежности и качества электроснабжения. Схема оплаты услуг на передачу ЭЭ в России в целом соответствует мировым тенденциям, но имеет достаточно простую систему оплачиваемых показателей. Она определяется уровнем напряжения, значениями активной электроэнергии, максимальной мощности и потерь ЭЭ. Отчетные потери ЭЭ являются единственным оплачиваемым показателем, на который ЭСО может оказывать влияние. Показатели надежности и качества электроснабжения, отсутствующие в тарифной системе для ЭСО не устраивают многих промышленных потребителей. Кроме того, высокие ТПЭ стимулируют их к снижению зависимости от централизованных систем электроснабжения путем внедрения собственной генерации. Последнее приводит к снижению потребляемой из сети ЭЭ и к увеличению ТПЭ для оставшихся потребителей. Аналогичным образом ЭСО слабо заинтересованы в повышении технической и экономической эффективности передачи электроэнергии в связи с отсутствием экономических стимулов в тарифной системе. Исходя из существующей ситуации, назревает потребность совершенствования системы оплаты услуг на передачу ЭЭ и ТП для стимулирования потребителей и ЭСО к повышению эффективности передачи ЭЭ на взаимовыгодных условиях.
Разрабатываемая технико-экономическая модель передачи ЭЭ связывает основные технологические параметры ЭСО, то есть потоки и потери ЭЭ, со стоимостью их передачи. Основу технологической подсистемы образует модель энергораспределения (ЭР), которая позволяет рассчитать распределение потоков и потерь ЭЭ для каждого элемента схемы сети, опираясь на измерения ЭЭ. Модель ЭР ранее была рассмотрена в работах кафедры АЭС УГТУ-УПИ (ныне УрФУ). Экономическая подсистема модели, разрабатываемая в настоящей диссертации, позволяет рассчитать полную и удельную стоимость передачи ЭЭ до любой точки сети, опираясь на режим ЭР.
В основе подхода лежит методика распределения полной стоимости услуг на передачу, то есть необходимой валовой выручки (НВВ) ЭСО, между узлами потребления в соответствии с распределением потоков ЭЭ в электрической сети. Научной основой этого послужили работы ИСЭМ (Гамм А.З., Голуб И.И., Войтов О.Н. и др.) по адресному и апостериорному анализу режимов потокораспределения. Подход позволяет представить процесс передачи ЭЭ на графе электрической сети в виде двух взаимосвязанных транспортно­балансовых задач: распределении потоков электрической энергии и потоков стоимости. Потоки стоимости для услуг на передачу ЭЭ рассчитываются для всех элементов схемы в соответствии с направлениями и значениями потоков ЭЭ. Модель дает оценку полной и удельной стоимости передачи ЭЭ каждому потребителю на основе фактической загрузки элементов сети, используемых в процессе его электроснабжения с учетом создаваемых им потерь ЭЭ, и она была названа модель «энерго-стоимостного распределения» (ЭСР).
В рамках разрабатываемой технико-экономической модели ЭСР возможно совершенствование существующей системы тарифообразования в области передачи ЭЭ и ТП начиная от применения надбавок и скидок и заканчивая кардинальным изменением подхода и внедрения индивидуальных тарифов на передачу ЭЭ и ТП. В действующих условиях перспективными являются тарифные методы влияния на режимы работы потребителей. В рамках проблемы ТП предлагается дифференцировать тарифы в разных узлах сети для привлечения новой нагрузки (потребителей) низкими тарифами на ТП в узлы с недогруженным оборудованием и наименьшими относительными приростами потерь. Выравнивание относительных приростов потерь в узлах нагрузки снижает нагрузочные потери ЭСО, что способствует снижению ТПЭ.
Модель ЭСР позволит осуществлять последовательную гармонизацию отношений ЭСО и потребителей путем совершенствования экономических схем их взаимодействия. На начальных этапах необходимо создавать стимулы для ЭСО и потребителей к улучшению отдельных локальных показателей процесса передачи ЭЭ за счет введения надбавок/скидок (повышающих/ понижающих коэффициентов) к ТПЭ. В настоящей работе это сделано на примере коэффициента формы графика нагрузки , коэффициента полной мощности и прироста энергопотребления.
Следует отметить, что работа не ставит перед собой задач в области изменения экономических аспектов формирования затратной базы ЭСО и показателей их экономической деятельности. НВВ, ежегодно утверждаемая РО для ЭСО, берется в качестве исходных данных для последующей связи со схемно-режимными параметрами в рамках модели ЭСР. Повышения экономической эффективности передачи ЭЭ можно добиться за счет минимизации затрат на компенсацию потерь и затрат на содержание сети, причем последняя составляющая более весомая. В современных экономических условиях целесообразно создавать стимулы для потребителей по более рациональной загрузке электросетевого оборудования не только с позиции потерь ЭЭ, но и из стремления минимизировать объем слабо используемого оборудования. Эта задача может решаться, прежде всего, в долгосрочной перспективе за счет дифференциации тарифов на ТП для разных узлов сети.
Степень разработанности темы исследования. Основу технической подсистемы ЭСР образует модель энергораспределения, ранее разработанная в УГТУ-УПИ. Задача ЭР базируется на методических основах теории оценивания состояния и позволяет произвести расчет сбалансированных потоков и потерь ЭЭ в схеме сети, с достоверизацией измерений и локализацией коммерческих потерь ЭЭ. Результаты расчета ЭР используются для дальнейшего апостериорного анализа в рамках экономической подсистемы. Методической основой такого анализа являются работы А.З. Гамма, И.И. Голуб, О.Н. Войтова, Ю.А. Бровякова, Ю.А. Гришина, В.М. Соболевского, и многих зарубежных авторов J.Bialek, Y.M. Park, J. B. Park, M.V.F. Pareira, D.A. Lima, A.P. Feltrin, G. Strbac, D. Kirschen, S. Ahmed, K.L. Lo, M.Y. Hassan и др. В научной литературе широко освещены экономические аспекты формирования ТПЭ, такие как определение структуры затратной базы сетевых организаций и показателей их экономической деятельности, участвующих в формировании ТПЭ...
Купить

1. На основе обзора международной и отечественной литературы определены основные недостатки отечественной системы тарифообразования, которые заключаются в отсутствии экономических стимулов для сетевых компаний и потребителей к повышению эффективности процесса передачи электроэнергии и технологического присоединения.
2. Разработана модель энерго-стоимостного распределения, позволяющая распределять стоимость содержания и стоимость потерь электроэнергии в схеме сети на основе апостериорного анализа режима энергораспределения. Потоки стоимости определяются элементными стоимостями узлов и ветвей электрической сети. Распределение потоков стоимости в схеме сети осуществляется пропорционально потокам энергии.
3. Предложена система алгебраических уравнений модели энерго­стоимостного распределения, которая связывает потоки ЭЭ на всех участках сети со стоимостью их передачи. Математическую основу модели образует система балансовых уравнений, которые определяют, что нулю равна сумма втекающих и вытекающих потоков электроэнергии и потоков стоимости для каждого узла и каждой ветви расчетной схемы.
4. Модель энерго-стоимостного распределения позволяет определить для каждого узла электрической сети отношение потока стоимости к потоку ЭЭ, и это отношение было названо «узловым тарифом на передачу электроэнергии». Узловые тарифы дают оценки удельной стоимости передачи ЭЭ до конкретных потребителей, а их соотношение с котловыми тарифами показывает экономическую эффективность электроснабжения различных потребителей.
5. С использованием модели энерго-стоимостного распределения разработаны методики введения надбавок и скидок (поправочных коэффициентов) к тарифам на передачу электроэнергии. Введение экономических стимулов в виде поправочных коэффициентов должно стимулировать сетевые предприятия и потребителей к повышению эффективности передачи ЭЭ. Выгода от повышения эффективности должна распределяться между потребителями и сетевыми организациями и способствовать общему снижению тарифов.
6. На основе принципа равенства относительных приростов потерь описана процедура получения оптимального распределения нагрузки между узлами потребления с точки зрения минимума нагрузочных потерь. Присоединение новой нагрузки целесообразно в узлы с наименьшими, а распределенной генерации в узлы с наибольшими значениями относительных приростов потерь. С использованием относительных приростов потерь получены выражения для расчета дифференцированных тарифов на технологическое присоединение, которые должны стимулировать потребителей присоединять новую нагрузку (генерацию) в те узлы, где происходит наибольшее снижение потерь и выравнивается загрузка элементов сети.
7. Перспективы развития данной работы связаны с возможностью использования модели ЭСР сетевыми организациями для оценки экономической эффективности электросетевого бизнеса в различных участках сети и для совершенствования тарифных моделей.
Купить