Помощь студентам в учебе
Анализ достаточности резервов мощности при возникновении аварийных ситуаций в технологически изолированных энергосистемах
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Характеристика объекта анализа 9
1.1 Понятие технологически изолированных энергосистем 9
1.2 Характеристика ОЭС Востока 9
1.3 Характеристика электрических станций ОЭС Востока 10
1.4 Перспективы развития ОЭС Востока на 2022 - 2028 годы 14
2 Причины возможных возникновений технологических нарушений и их
последствия в схеме ОЭС Востока 18
2.1 Общие сведения о надежности электроэнергетической системы и
технологических нарушениях 18
2.2 Анализ аварии 01.08.2017 года в ОЭС Востока 20
2.3 Анализ схемы электрических соединений ОЭС Востока 24
3 Анализ достаточности резервов мощности для сохранения устойчивости ЭЭС
при возникновении технологических нарушений 30
3.1 Общие сведения о резервах мощности и регулировании частоты 30
3.2 Составление и анализ баланса активной мощности в ОЭС Востока на
01.08.2017 34
3.3 Расчет величины необходимых резервов мощности на 01.08.2017 и анализ
их достаточности 38
4 Применение технологий Индустрии 4.0 для повышения надежности работы
ОЭС Востока 44
4.1 Общие сведения об Индустрии 4.0. Цифровизация энергетики 44
4.2 Решения на базе технологий Индустрии 4.0 для повышения надежности
работы энергосистемы 47
4.3 Применение технологий Индустрии 4.0 в ОЭС Востока 54
4.4 Оценка эффективности внедрения технологий Индустрии 4.0 в ОЭС Востока 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
1 Характеристика объекта анализа 9
1.1 Понятие технологически изолированных энергосистем 9
1.2 Характеристика ОЭС Востока 9
1.3 Характеристика электрических станций ОЭС Востока 10
1.4 Перспективы развития ОЭС Востока на 2022 - 2028 годы 14
2 Причины возможных возникновений технологических нарушений и их
последствия в схеме ОЭС Востока 18
2.1 Общие сведения о надежности электроэнергетической системы и
технологических нарушениях 18
2.2 Анализ аварии 01.08.2017 года в ОЭС Востока 20
2.3 Анализ схемы электрических соединений ОЭС Востока 24
3 Анализ достаточности резервов мощности для сохранения устойчивости ЭЭС
при возникновении технологических нарушений 30
3.1 Общие сведения о резервах мощности и регулировании частоты 30
3.2 Составление и анализ баланса активной мощности в ОЭС Востока на
01.08.2017 34
3.3 Расчет величины необходимых резервов мощности на 01.08.2017 и анализ
их достаточности 38
4 Применение технологий Индустрии 4.0 для повышения надежности работы
ОЭС Востока 44
4.1 Общие сведения об Индустрии 4.0. Цифровизация энергетики 44
4.2 Решения на базе технологий Индустрии 4.0 для повышения надежности
работы энергосистемы 47
4.3 Применение технологий Индустрии 4.0 в ОЭС Востока 54
4.4 Оценка эффективности внедрения технологий Индустрии 4.0 в ОЭС Востока 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
Основная цель функционирования электроэнергетической отрасли - это надежное и экономичное снабжение потребителей электрической энергией требуемого качества. Надежность электроснабжения является одной из характеристик электроэнергетической системы [1]. Существуют различные способы повышения надежности. Наиболее распространенным является резервирование, то есть избыточность элементов системы электроснабжения. В рамках региональных энергосистем можно говорить о резервировании путем введения дополнительных генерирующих мощностей.
Существующая нормативно-правовая база в отношении объемов, обеспеченности, размещения резервов является достаточно полной. Однако в случае каждой энергосистемы выбор места размещения резервов является оптимизационной задачей, требующей при решении учета многих факторов. В том числе, достаточности резервов активной мощности при отказах и авариях в энергосистеме.
Текст выпускной квалификационной работы оформлен в соответствии с СТУ 7.5-07-2021 [2].
Актуальность работы определяется необходимостью грамотного планирования и размещения резервов активной мощности в технологически изолированных энергосистемах в аварийных режимах, поскольку передача мощности из других энергосистем невозможна или недостаточна.
Объектом исследования являются технологически изолированные энергосистемы и энергосистемы, имеющие несинхронную связь.
Предметом исследования являются резервы мощности в технологически изолированных энергосистемах и энергосистемах, имеющих несинхронную связь в аварийных режимах.
Цель работы заключается в расчете резервов мощности энергосистемы, анализе их достаточности при технологическом нарушении и предложении мероприятий по размещению резервов и управлению ими.
Задачи работы:
- дать характеристику объекта исследования с позиций наличия генерирующего оборудования, конфигурации сети, местонахождения узлов генерации и потребления и перспектив для дальнейшего развития;
- проанализировать причины возникновения системных аварий с целью выявления в конфигурации сети слабых мест;
- изучить теорию о резервах мощности и регулировании частоты;
- рассчитать величину необходимых резервов мощности на конкретную дату и проанализировать их достаточность;
- рассмотреть возможность применения технологий Индустрии 4.0 для увеличения надежности электроснабжения потребителей и управления резервами мощности.
Методы исследования - изучение теоретических сведений по заявленной теме, анализ объекта исследования, расчет предмета исследования, сравнение предлагаемых технологий.
Научная новизна работы заключается в рассмотрении технологий Индустрии 4.0 в качестве средств для повышения надежности электроснабжения потребителей и управления резервами мощности в энергосистеме.
Практическая значимость работы - в рамках данной работы были предложены мероприятия для грамотного управления резервами мощности и повышения надежности электроснабжения потребителей, произведен расчет эффективности внедрения технологий Индустрии 4.0 для повышения надежности электроснабжения.
Обоснованность и достоверность результатов - формулы для расчетов резервов мощности были взяты из действующего стандарта, расчет приведенных затрат произведен согласно методике из учебного пособия. Использованные в тексте работы допущения необходимы для упрощения процесса расчета. Все вычисления производились с помощью специального программного обеспечения и были проверены вручную.
Апробация работы - в мае 2022 года на XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект свободный - 2022», посвященной Международному году фундаментальных наук в интересах устойчивого развития, были представлены промежуточные результаты работы. Докладчики были награждены дипломами второй степени, а статья «Оптимизация управления резервами мощности с помощью накопителей электроэнергии» принята к публикации в электронный сборник научных трудов конференции.
Существующая нормативно-правовая база в отношении объемов, обеспеченности, размещения резервов является достаточно полной. Однако в случае каждой энергосистемы выбор места размещения резервов является оптимизационной задачей, требующей при решении учета многих факторов. В том числе, достаточности резервов активной мощности при отказах и авариях в энергосистеме.
Текст выпускной квалификационной работы оформлен в соответствии с СТУ 7.5-07-2021 [2].
Актуальность работы определяется необходимостью грамотного планирования и размещения резервов активной мощности в технологически изолированных энергосистемах в аварийных режимах, поскольку передача мощности из других энергосистем невозможна или недостаточна.
Объектом исследования являются технологически изолированные энергосистемы и энергосистемы, имеющие несинхронную связь.
Предметом исследования являются резервы мощности в технологически изолированных энергосистемах и энергосистемах, имеющих несинхронную связь в аварийных режимах.
Цель работы заключается в расчете резервов мощности энергосистемы, анализе их достаточности при технологическом нарушении и предложении мероприятий по размещению резервов и управлению ими.
Задачи работы:
- дать характеристику объекта исследования с позиций наличия генерирующего оборудования, конфигурации сети, местонахождения узлов генерации и потребления и перспектив для дальнейшего развития;
- проанализировать причины возникновения системных аварий с целью выявления в конфигурации сети слабых мест;
- изучить теорию о резервах мощности и регулировании частоты;
- рассчитать величину необходимых резервов мощности на конкретную дату и проанализировать их достаточность;
- рассмотреть возможность применения технологий Индустрии 4.0 для увеличения надежности электроснабжения потребителей и управления резервами мощности.
Методы исследования - изучение теоретических сведений по заявленной теме, анализ объекта исследования, расчет предмета исследования, сравнение предлагаемых технологий.
Научная новизна работы заключается в рассмотрении технологий Индустрии 4.0 в качестве средств для повышения надежности электроснабжения потребителей и управления резервами мощности в энергосистеме.
Практическая значимость работы - в рамках данной работы были предложены мероприятия для грамотного управления резервами мощности и повышения надежности электроснабжения потребителей, произведен расчет эффективности внедрения технологий Индустрии 4.0 для повышения надежности электроснабжения.
Обоснованность и достоверность результатов - формулы для расчетов резервов мощности были взяты из действующего стандарта, расчет приведенных затрат произведен согласно методике из учебного пособия. Использованные в тексте работы допущения необходимы для упрощения процесса расчета. Все вычисления производились с помощью специального программного обеспечения и были проверены вручную.
Апробация работы - в мае 2022 года на XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект свободный - 2022», посвященной Международному году фундаментальных наук в интересах устойчивого развития, были представлены промежуточные результаты работы. Докладчики были награждены дипломами второй степени, а статья «Оптимизация управления резервами мощности с помощью накопителей электроэнергии» принята к публикации в электронный сборник научных трудов конференции.
В первом разделе настоящей выпускной квалификационной работы по теме «Анализ достаточности резервов мощности при возникновении аварийных ситуаций в технологически изолированных энергосистемах» была дана характеристика объекта анализа - ОЭС Востока: территориальный состав, состав генерирующих мощностей, узлы генерации и потребления, перспективы развития.
Во втором разделе работы было рассмотрено развитие аварийного процесса в энергосистеме на примере аварии, произошедшей в ОЭС Востока 01.08.2017 года. Это позволило выявить причины, характерные для системных аварий. Также были выбраны контролируемые сечения ОЭС Востока, в которых имеются слабые места.
В ходе выполнения третьего раздела были изучены теоретические сведения о резервах мощности и регулировании частоты в энергосистеме. На основе нормативных документов была рассчитана величина необходимых резервов мощности и приведен анализ их достаточности, предложены действия для корректировки недостатка резервов и процесса управления ими.
В четвертом разделе ВКР были рассмотрены решения для повышения надежности работы энергосистемы в рамках технологий Индустрии 4.0. Ряд технологий из рассмотренных был выбран для возможного применения в ОЭС Востока с целью уменьшения последствий аварии 01.08.2017 года, а в перспективе - для повышения надежности электроснабжения и управления резервами мощности.
Таким образом, поставленная в работе цель достигнута, задачи решены в полном объеме. Для их достижения в работе использовались методы анализа, сравнения, расчетный метод. Результатом выполнения ВКР являются рекомендации по коррекции состава и размещения резервов мощности, а также по применению для управления ими технологий Индустрии 4.0.
Во втором разделе работы было рассмотрено развитие аварийного процесса в энергосистеме на примере аварии, произошедшей в ОЭС Востока 01.08.2017 года. Это позволило выявить причины, характерные для системных аварий. Также были выбраны контролируемые сечения ОЭС Востока, в которых имеются слабые места.
В ходе выполнения третьего раздела были изучены теоретические сведения о резервах мощности и регулировании частоты в энергосистеме. На основе нормативных документов была рассчитана величина необходимых резервов мощности и приведен анализ их достаточности, предложены действия для корректировки недостатка резервов и процесса управления ими.
В четвертом разделе ВКР были рассмотрены решения для повышения надежности работы энергосистемы в рамках технологий Индустрии 4.0. Ряд технологий из рассмотренных был выбран для возможного применения в ОЭС Востока с целью уменьшения последствий аварии 01.08.2017 года, а в перспективе - для повышения надежности электроснабжения и управления резервами мощности.
Таким образом, поставленная в работе цель достигнута, задачи решены в полном объеме. Для их достижения в работе использовались методы анализа, сравнения, расчетный метод. Результатом выполнения ВКР являются рекомендации по коррекции состава и размещения резервов мощности, а также по применению для управления ими технологий Индустрии 4.0.