Исследование адекватности математической модели электроэнергетической системы Республики Йемен

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование адекватности математической модели электроэнергетической системы Республики Йемен

М.C. Аль-Хомиди,

А.И. Кулешов,

В.А. Шуин

Характерными особенностями электроэнергетической системы (ЭЭС) Республики Йемен (РЙ) на данном этапе развития экономики страны являются неравномерность территориального распределения нагрузки и значительная удаленность генерирующих источников от потребителей.

В структуру генерирующей части ЭЭС входят (рис. 1): 3 ТЭС (Ras Katenib Mukha и Hiswa) с установленной мощностью Р_Г = 125-160 МВт; 3 дизельные электростанции - ДЭС (Mukha, Sana, Taiz) с Р_Г = 14-100 МВт. В этих условиях основным источником, обеспечивающим рост электропотребления в стране, является новая парогазовая электростанция (ПГЭС) Marib с установленной на данном этапе мощностью Р_Г = 260 МВт, расположенная на Севере центральной части страны.

Разработанный по заданию национальной энергетической компании (Office National de L'Electric ale) проект развития электроэнергетики РЙ предусматривает до 2025 г. электрификацию 40 тыс. населенных пунктов по всей территории страны и рост электропотребления в городах Йемена к 2025 г. в 2-3 раза по сравнению с 2010 г. Удовлетворить указанный рост электропотребления во всех регионах страны в перспективе до 2025 г. можно только за счет увеличения установленной мощности парогазовой электростанции Marib.

Основной системообразующей электрической сетью ЭЭС Республики Йемен в настоящее время является сеть напряжением 132 кВ, связанная через подстанцию (ПС) 400/132 кВ Sana двумя параллельными линиями 400 кВ длиной 230 км с ПГЭС Marib. Главной особенностью электрической сети 132 кВ, оказывающей большое влияние на статическую режимную надежность ЭЭС РЙ, является большая протяженность ее ЛЭП. Практически все ЛЭП электрической сети 132 кВ представляют собой воздушные параллельные двухцепные линии, выполненные проводом сечением 400 мм. Протяженность отдельных ЛЭП 132 кВ достигает значений 150-200 км (табл. 1).

Таблица 1. Наиболее протяженные ЛЭП электрической сети 132 кВ

С учетом рассмотренных особенностей ЭЭС и системообразующей электрической сети 132 кВ РЙ и перспектив значительного роста электропотребления уже в ближайшие годы можно ожидать проблем с обеспечением режимной статической надежности, надежности оперативного диспетчерского управления, надлежащего качества электроэнергии и экономичности работы системы. Решение указанных задач необходимо при разработке и выборе мероприятий как на этапе прогнозирования и планирования развития ЭЭС, так и на этапе оперативного управления режимами ее работы и базируется на результатах расчетов и анализа установившихся режимов работы [1-3].

В современной российской и зарубежной практике при планировании и прогнозировании развития электрических сетей, а также при управлении текущими и краткосрочными режимами ЭЭС обязательной процедурой является моделирование проектных и эксплуатационных нормальных и послеаварийных статических режимов работы для выявления и устранения возникающих отклонений параметров режима от допустимых значений [4-6]. Поэтому актуальной для энергетики РЙ является задача создания адекватной математической модели для расчета и анализа статических нормальных и послеаварийных режимов.

Рис. 1. Структура электрических сетей между электростанциями Республики Йемен

Математическая модель для исследования установившихся режимов работы ЭЭС Республики Йемен. Для разработки математической модели ЭЭС РЙ применен объектно-ориентированный программный комплекс имитационного моделирования «Энергия», предназначенный для расчетов и анализа установившихся режимов работы электрических сетей [7-9]. В программном комплексе «Энергия» реализован принцип структурного моделирования, обеспечивающий возможность «сборки» структурной схемы модели исследуемой электрической сети из типовых блоков, имитирующих источники питания (генераторы, электроэнергетические системы), ЛЭП, выключатели, трансформаторы, реакторы, синхронные и статические тиристорные компенсаторы, нагрузку в узлах и другие элементы. Формирование математической модели электрической сети в форме уравнений узловых напряжений по уравнениям (математическим моделям) составляющих ее элементов и связям между ними осуществляется автоматически по заданной структурной схеме и параметрам ее элементов. Для решение системы нелинейных уравнений используется метод Ньютона.

Математическая модель ЭЭС РЙ выполнена с соответствии с полной реальной схемой электрических сетей напряжением 132 и 400 кВ (рис. 2). Параметры элементов модели определялись на основе предоставленных по запросу ИГЭУ Министерством энергетики РЙ реальных данных генераторов, трансформаторов и ЛЭП, активных и реактивных нагрузок подстанций и электростанций.

Проверка адекватности и оценка точности результатов расчета режимов работы ЭЭС РЙ с использованием разработанной модели. Адекватность разработанной модели и точность полученных на ее основе результатов расчетов установившихся режимов ЭЭС РЙ оценивались их сравнением с реальными данными измерений перетоков мощности по ЛЭП и напряжений в узлах сети 132 кВ на 03.07.2010 г. и 01.08.2012 г.

Для этого было выполнено параметрирование («настройка») модели по нагрузкам подстанций и электростанций и режимам работы ЛЭП сети 132 кВ, имевшим место на указанные выше даты. Необходимые для параметрирования модели исходные данные и результаты реальных измерений параметров режимов работы энергосистемы были предоставлены Министерством энергетики РЙ.

В табл. 2, 3 представлены результаты сравнения расчетных и реальных перетоков активной мощности по ЛЭП сети 132 кВ на 03.07.2010 г. и 01.08.2012 г., в табл. 4, 5 - результаты сравнения расчетных и реальных напряжений в узлах сети 132 кВ на указанные даты.

Рис. 2. Схема электрических сетей напряжением 132 и 400 кВ ЭЭС РЙ

Таблица 2. Сравнение реальных и расчетных перетоков активной мощности по ЛЭП 132 кВ ЭЭС РЙ на 03.07.2010 г.

Таблица 3. Сравнение реальных и расчетных перетоков активной мощности по ЛЭП 132 кВ ЭЭС РЙ на 01.08.2012 г.

Анализ данных табл. 2-5 показывает, что расхождение расчетных и реальных значений перетоков мощности и напряжений в узлах не превышает нескольких процентов, что является подтверждением адекватности модели и достоверности получаемых на ее основе расчетных результатов. Это обеспечивает возможность применения разработанной модели для исследования установившихся режимов работы ЭЭС РЙ и разработки на их основе методов и средств повышения ее режимной надежности.

Таблица 4. Сравнение реальных и расчетных значений напряжений в узлах сети 132 кВ ЭЭС РЙ на 03.07.2010 г.

Таблица 5. Сравнение реальных и расчетных значений напряжений в узлах сети 132 кВ ЭЭС РЙ на 01.08.2012 г.

Разработанная с использованием программного комплекса «Энергия» модель ЭЭС Республики Йемен для исследования установившихся режимов ее работы, прошедшая проверку на адекватность и точность результатов расчетов перетоков мощности по ЛЭП и напряжений в узлах системообразующей сети 132 кВ, может быть использована для решения задач развития и управления ЭЭС Республики Йемен.

электрический сеть республика йемен

Список литературы

1. Маркович И.М. Режимы энергетических систем. - М.: Энергия, 1969.

2. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. - М.: Энергия, 1977.

3. Надежность электроэнергетических систем. Справочник. Т. 2 / под ред. М.И. Розанова. - М.: Энергоатомиздат, 2000.

4. Reability standards for the bulk electric systems of North America. NERC, 2007 // URL: http://www.nerc.com.

5. Operation handbook. - UCTE, 2006 // URL: http: // www.ucte.org.

6. On line power system securiti analisis / N. Balu, T. Bertran, A Bose et. al // Proceedings of the IEEE. - Feb., 1992. - Vol. 80, № 2. - Р. 262-280.

7. Полуботко Д.В., Чукреев Ю.Я. Методические подходы к анализу статической режимной надежности региональной ЭЭС с использованием средств параллельных вычислений // Электро. - 2010. - № 2. - С. 9-13.

8. Кулешов А.И., Прахин Б.Я. Расчет и анализ установившихся режимов электроэнергетических систем на персональных компьютерах: учеб. пособие / Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2005.

9. Аль-Хомиди М.С., Кулешов А.И., Шуин В.А. Математическая модель для исследования режимной надежности электроэнергетической системы Республики Йемен // Тезисы докл. Междунар. науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XVI Бенардосовские чтения). - Иваново, 2011. - С. 115.

Размещено на Allbest.ru