2. Разработка и внедрение новых информационных технологий

Заявка участника
Всероссийского молодежного конкурса наукоёмких инновационных
идей и проектов "Энергетика будущего"
1. Наименование предлагаемой разработки
Направление: «Проект».
Номинация: «Инновации в управлении распределительным электросетевым
комплексом России».
Вид выполняемой разработки: «Научно-исследовательская работа».
Наименование проекта: «Разработка и внедрение новых информационных
технологий оптимизации по векторным критериям качества режимов
работы электроэнергетических систем».
2. Контактные данные организации-заявителя (юридический адрес,
телефон, e-mail, web-site), авторов разработки (ФИО, должность, телефон,
e-mail), контактного лица (ФИО, должность, телефон, e-mail)
Авторы:
1. Беляев Николай Александрович, Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет, студент 6-го курса Электромеханического
факультета,
специальность
«Электроэнергетические
системы,
сети,
электропередачи, их режимы, устойчивость и надёжность», (960) 266 4988,
belyaev.na@yandex.ru (контактное лицо);
2. Коровкин Николай Владимирович, Санкт-Петербургский государственный
политехнический
университет,
«Теоретические
основы
профессор,
электротехники»,
заведующий
(921)
кафедрой
303
4064,
nikolay.korovkin@gmail.ru;
3. Лысенко Галина Сергеевна,
Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет, аспирант 2-го года обучения кафедры
«Теоретические основы электротехники», (903) 095 7359, bagg@inbox.ru;
2
4.
Нетреба
Кирилл
Иванович,
Санкт-Петербургский
государственный
политехнический университет, аспирант 1-го года обучения кафедры
«Теоретические
основы
электротехники»,
(911)
159
1844,
kirill.netreba@gmail.com;
5. Одинцов Михаил Вячеславович, Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет, аспирант 1-го года обучения кафедры
«Теоретические
основы
электротехники»,
(921)
977
1758,
odintsov_m@niipt.com;
6. Чудный Владимир Сергеевич, Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет, доцент, заместитель заведующего кафедрой
«Электрические системы и сети», (921) 320 5723, chudnyvs@yandex.ru
3. Срок исполнения (начало/окончание)
Общий срок исполнения проекта с 09.02.2012 по 31.12.2014
С 09.02.2012 по 31.08.2012 подготовка ТЗ
С 01.09. 2012 по 31.12.2014 выполнение и внедрение разработки
4. Область применения разработки
- Вид осуществляемой деятельности: передача и распределение
электроэнергии;
проектирование;
эксплуатация;
диспетчеризация;
диагностика технического состояния;
- Вид выполняемых работ: энергоресурсосбережение; снижение потерь
электроэнергии;
контроль
и
мониторинг
показателей
эксплуатации
электрооборудования.
В настоящее время активно ведутся работы по разработке и внедрению
интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной
сетью (ИЭС ААС), предусматривающей переход на качественно новые
технологии производства, передачи и распределения электроэнергии, которые
3
обеспечат
повышение
эффективности,
надёжности
и
безопасности
функционирования энергосистем. Настоящая НИР посвящена ряду ключевых
аспектов реализации концепции ИЭС ААС – управлению потоками мощности,
режимами работы электросетевого оборудования и контролю показателей
качества электроэнергии. Предлагается новый перспективный подход к
определению
функциональных
связей
между
параметрами
сетевого
оборудования и параметрами режима, на основе которого ведется разработка
метода регулирования потоков мощности в сетях в режиме реального времени,
в том числе с использованием активно-адаптивных устройств (ААУ), в целях
оптимизации режимов работы электроэнергетических систем (ЭЭС). Под
оптимизацией режимов ЭЭС в настоящей НИР понимается повышение
эффективности их работы: минимизация затрат на передачу электроэнергии,
повышение надёжности и качества электроснабжения потребителей. С
использованием
разрабатываемого
метода
также
предполагается
осуществление выбора по заданным критериям оптимальности режима ЭЭС
параметров
сетевого
оборудования
и
мониторинг
его
состояния.
С
использованием указанного подхода разрабатывается методика мониторинга
качества электроэнергии и определения источников высших гармоник (помех)
в сетях сложной конфигурации.
Внедрение результатов данной НИР позволит повысить пропускную
способность существующих сетей (без дополнительных затрат на капитальное
строительство),
повысить
качество
предоставляемой
потребителям
электроэнергии, снизить затраты на эксплуатацию электрических сетей и
потери электроэнергии при её транспортировке, повысить экономическую
эффективность
эксплуатации
электросетевого
надёжность функционирования ЭЭС.
оборудования,
повысить
4
5. Цель разработки и ожидаемые результаты
Целями настоящей НИР являются:
1. Оптимизация режимов работы действующих ЭЭС по векторным
(многоцелевым) критериям, выдача рекомендаций по их эффективной
эксплуатации,
направлениям
модернизации
и
установке
нового
электросетевого оборудования;
2. Разработка и исследование новых методов оптимизации ЭЭС по
векторным критериям качества режимов работы ЭЭС, исследование вопросов
оптимального
расположения
в них ААУ. Выдача рекомендаций по
совершенствованию структуры ЭЭС и построению ИЭС ААС;
3. Разработка методов непрерывного мониторинга показателей качества
электроэнергии
и
определение
источников
несинусоидальных
токов.
Разработка предложений по коммерческому учёту вклада потребителей в
искажение показателей качества;
4. Анализ и сопоставление концепций ИЭС ААС, накопление опыта и
баз
знаний,
создание
специалистов,
свободно
теоретических
основ
ориентирующихся
ИЭС
в
ААС,
подготовка
перспективных
научных
разработках.
По каждому направлению НИР предусматривается по результатам
выполнения очередного этапа работы подготовка научных, методических и
расчётных
материалов;
публикация
результатов
работы
совместно
с
представителями ОАО «Холдинг МРСК».
Основной целью настоящей НИР является разработка, апробация и
тестирование методов повышения эффективности функционирования ЭЭС,
под которым понимается минимизация потерь, повышение надёжности
работы
ЭЭС
электроэнергии.
и
обеспечение
установленных
показателей
качества
5
6. Обоснование необходимости разработки
В настоящее время вопросы влияния ААУ, к которым относятся
управляемые средства компенсации реактивной мощности УШР, СТК, АСТГ
и др., на работу ЭЭС сложной конфигурации изучены мало. В то же время,
эффективная эксплуатация ААУ может существенно улучшить показатели
работы и решить ряд проблем эксплуатации ЭЭС:
1. Снижение потерь мощности в сетях. Потери активной мощности в
линиях класса 110-220 кВ энергосистемы Санкт-Петербурга и
Ленинградской области составляют около 60 МВт. Установка одного
СТК мощностью 50 МВАр позволяет снизить потери активной
мощности на 2 МВт;
2. Повышение пропускной способности сети. Загрузка потоками
реактивной мощности ряда линий достигает 50 % и более,
скомпенсировав которую, возможно повысить передачу активной
мощности по линиям;
3. Стабилизация
напряжений
узлов
ЭЭС,
повышение
качества
электроснабжения потребителей;
4. Экономия ресурса электросетевого оборудования, поддержание
максимального КПД, минимизация перегрузок;
5. Гибкое регулирование потоков мощности, повышение пределов
статической и динамической устойчивости;
7. Научно-технический задел и взаимосвязь с другими работами
По итогам предварительных исследований, тестирования и апробации
предлагаемых подходов к решению оптимизационных задач коллективом
авторов
опубликованы
прилагаются:
их
результаты.
Копии
основных
публикаций
6
1. Беляев, Н. А. Анализ эффективности установки активно-адаптивных
устройств
в
Ленинградской
энергосистеме
/
Н.
А.
Беляев,
Н. В. Коровкин, О. В. Фролов, В. С. Чудный // Материалы 9-й
международной научно-технической конференции «Перспективы
развития
электроэнергетики.
Энергоэффективность
и
энергосбережение». – Москва, 2011.
2. Беляев, Н. А. Использование билинейной теоремы для решения задач
оптимизации потоков мощностей в энергосистемах / Н. А. Беляев,
Н. В. Коровкин, О. В. Фролов, В. С. Чудный // Электротехнические
комплексы и системы управления, №1/2012. – Воронеж, 2012.
(принято к опубликованию)
3. Коровкин, Н. В. Новый подход к исследованию режимов работы
энергосистем / Н. В. Коровкин, О. В. Фролов // Труды 83-го
международного
научного
семинара
«Проблемы
надежности
существующих и перспективных систем энергетики и методы их
решения». – Кинешма (Ивановская область), 2011
Также по результатам данных исследований премией конкурса грантов
Правительства СПб награжден студент из числа авторов настоящей НИР
Беляев Николай Александрович (тема проекта «Исследование методов
повышения эффективности энергосистем»). Справка о присуждении премии
прилагается.
8. Масштаб внедрения
ОАО "Холдинг МРСК", АО-энерго.
9. Технико-экономическое обоснование
В рамках тестирования предложенной методики решена задача поиска
места оптимальной установки СТК мощностью ±50 МВАр в энергосистеме
7
Санкт-Петербурга и Ленинградской области по критерию минимизации
потерь активной мощности. Установлено, что с помощью такой установки
возможно снизить потери активной мощности в максимальном режиме на 2
МВт. При стоимости электроэнергии на оптовом рынке 1 руб/кВтч и
длительности максимальных режимов 40 % годовой экономический эффект
составит 7 млн руб.
Затраты на выполнение разработки:
1. Оплата труда в течение всего срока выполнения работы (один
профессор, один доцент, четыре аспиранта и студента):
30*36+30*36+4*15*36=4320 тыс. руб.
2. Командировочные расходы 300 тыс. руб.
3. Оборудование, расходные материалы 100 тыс. руб.
4. Оплата оргвзносов и публикаций 300 тыс. руб.
Итого: 5020 тыс. руб.
Срок окупаемости разработки определяется масштабами её внедрения.
10. Сведения об исполнителях и соисполнителях выполнения
НИОКР
Участие соисполнителей не предполагается.