Методы учета надежности поставки первичных энергоресурсов на электростанции при анализе надежности электроэнергетических систем

   Целью данной работы является обоснование различных подходов (поузлового, системного и оценочного) к оценке надежности электроэнергетических систем с учетом надежного снабжения топливом электрических станций при проведении анализа их соответствия объектам и задачам исследования. Для оценки надежности как электроэнергетических, так и газоснабжающих систем используется метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). Для расчета дефицита мощности в электроэнергетических системах – метод внутренних точек, для расчета минимума затрат в газоснабжающих системах – метод Басакера – Гоуэна. Для расчета показателей надежности этих систем применяются методы теории вероятностей: расчет рядов распределения вероятностей, теоремы сложения и умножения вероятностей. Для расчета рядов распределения случайных состояний систем топливоснабжения и электроснабжения при исследовании предлагаемых подходов (поузлового, системного и оценочного) использовалась схема независимых испытаний на основе формулы Бернулли, а также теоремы сложения и умножения и вероятностей, метод композиции рядов распределения. Все подходы (поузловой, системный и оценочный) к оценке надежности электроэнергетических систем, с учетом надежного снабжения топливом электрических станций, апробированы на примерах: «поузловой» и «системный» – на условных примерах топливоснабжающих и электроэнергетических систем, а «оценочный» – на расчетных схемах системы газоснабжения и энергосистемы Северо-Западного федерального округа. Предложено несколько методических подходов – «поузловой», «системный» и «оценочный». Для расчетов надежности покрытия нагрузки энергетических систем следует использовать подходы, отталкиваясь от технологических особенностей рассматриваемых систем и структурной схемы их соединений, а также целесообразность их применения в плане точности получаемых результатов, затрат времени на исследование, сложности поиска и подготовки исходных данных и форм их представления в модели.

1. Баринов В. А. Энергетика России: взгляд в будущее. Обосновывающие материалы к Энергетической стратегии России на период до 2030 года / В. А. Баринов [и др.] – М., 2010. [Электронный ресурс]. URL: http://www.energystrategy.ru/editions/demo/demo_ES-2030_2011.pdf (11. 09. 2021).

2. Бушуев В. В. Мировая энергетика–2050 (Белая книга) / В. В. Бушуев [и др.] ; под ред. В. В. Бушуева, В. А. Каламанова. – М.: ИД «Энергия», 2011. – 360 с.

3. Федун Л. Перспективы развития мировой и российской энергетики: сценарии до 2050 года / Л. Федун, Ф. Сонин // Энергетическая политика. – 2022. https://energypolicy.ru/perspektivy-razvitiya-mirovoj-i-rossijskoj-energetiki-sczenarii-do-2050-goda/neft/2022/13/18/ (11. 09. 2021).

4. Ковалѐв Г. Ф. Комплексный подход к оценке балансовой надежности электроэнергетических систем с учетом надежного снабжения электростанций газом / Г. Ф. Ковалѐв, Д. С. Крупенѐв, Т. В. Дзюбина // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2015. – № 9. – С. 140–145.

5. Ковалѐв Г. Ф. Взаимосвязь между снабжением электростанций газом и надежным функционированием электроэнергетической системы / Г. Ф. Ковалѐв, Д. С. Крупенѐв, Т. В. Дзюбина // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2015. – № 10. – С. 195–200.

6. Krupenev D. S., Kovalev G. F., Dzyubina T. V. Assessment of electric power system adequacy considering reliability of gas supply to power plants // Energy Systems Research. 2018. Vol. 1. No. 1. P. 21–28. https://doi.org/10.25729/esr.2018.01.0002.

7. An Seungwon, Qing Li, Gedra T. W. Natural gas and electricity optimal power flow // IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition (Dallas, 7–12 September 2003). Dallas: IEEE, 2003. Vol. 1. P. 138–143. https://doi.org/10.1109/TDC.2003.1335171.

8. Liu Cong, Shahidehpou M., Wang Jianhui. Coordinated scheduling of electricity and natural gas infrastructures with a transient model for natural gas flow // Chaos. 2011. Vol. 21. Р. 025102. https://doi.org/10.1063/1.3600761.

9. Chaudry M., Jenkins N., Strbac G. Multi-time period combined gas and electricity network optimization // Electric Power Systems Research. 2008. Vol. 78. Iss. 7. P. 1265–1279. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2007.11.002.

10. Clegg S., Mancarella P. Integrated electrical and gas network modeling for assessment of different power-and-heat options // Power Systems Computation Conference. 2014. https://doi.org/10.1109/PSCC.2014.7038405.

11. Arnold M., Negenborn R. R., Andersson G., De Schutter B. Distributed control applied to combined electricity and natural gas infrastructures // First International Conference on Infrastructure Systems and Services: Building Networks for a Brighter Future. 2008. https://doi.org/10.1109/INFRA.2008.5439653.

12. Zhang Yao, Hu Yuan, Ma Jin, Bie Zhaohong. A mixedinteger linear programming approach to security-constrained cooptimization expansion planning of natural gas and electricity transmission systems // IEEE Transactions on Power Systems. 2018. Vol. 33. Iss. 6. P. 6369–6378. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2018.2832192.

13. Zhong Junjie, Li Yong, Cao Yijia, Sidorov D., Panasetsky D. A uniform fault identification and positioning method of integrated energy system // Energy Systems Research. 2018. Vol. 1. Nо. 3. P. 14–24. https://doi.org/10.25729/esr.2018.03.0002.

14. Voropai N., Stennikov V., Senderov S., Barakhtenko E., Voitov O., Ustinov A. Modeling of integrated energy supply systems: main principles, model, and applications // Journal of Energy Engineering. 2017. Vol. 143. Iss. 5. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000443.

15. Correa-Posada C. M., Sanchez-Martin P. Security-constrain optimal power and natural-gas flow // IEEE Transactions on Power Systems. 2014. Vol. 29. Iss. 4. Р. 1780–1787. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2014.2299714.

16. Илькевич Н. И. Многоуровневое моделирование развития систем газоснабжения / Н. И. Илькевич, Т. В. Дзюбина, Ж. В. Калинина. – Новосибирск: Наука, 2014. – 217 с.

17. Ковалѐв Г. Ф. Надежность систем электроэнергетики / Г. Ф. Ковалѐв, Л. М. Лебедева ; отв. ред. Н. И. Воропай. –Новосибирск: Изд-во «Наука», 2015. – 224 с.

18. Гуринович В. Д. Надежность систем энергетики: проблемы, модели и методы их решения / В. Д. Гуринович [и др.] – Новосибирск: Наука, 2014. – 284 с.

19. Baker J., Brunner H., Sinclair J., Uhlen K. ENARD: - International collaboration in electricity networks R&D // 20th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution. 2009. Part 1. https://doi.org/10.1049/cp.2009.0644.

20. Вентцель Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. – 4-е изд., стер. – М.: Изд-во «Наука», 1969. – 564 с.

21. Воропай Н. И. Системные исследования в энергетике: ретроспектива научных направлений СЭИ–ИСЭМ / Н. И. Воропай. – Новосибирск: Наука, 2010. – 686 с.