Особливості техніко-економічного порівняння проєктів електропостачання з урахуванням перспективи впровадження розосереджених джерел енергії

Abstract

Розглядається типова для проєктування систем електропостачання задача вибору оптимального значення номінальної потужності розподільних трансформаторів. Традиційним підходом у цьому випад-ку є використання інструменту техніко-економічного порівняння низки альтернативних варіантів. Показано, що для розв’язання цієї задачі, з огляду на досить тривалий горизонт планування, необхідне врахування невизначеності інформації, принаймні, відносно таких факторів, як динаміка зміни вартості електроенергії, значення навантаження, експлуатаційних витрат. У сучасних умовах важливим аспектом цієї задачі є також врахування загальної стратегії розвитку електроенергетики. У першу чергу це стосується таких питань, як обсяг і темпи впровадження розосередженого генерування, систем акумулювання електроенергії, електромобілів. Проаналізовано можливість безпосереднього порівняння значень дисконтованих витрат відповідних кожному з альтернативних варіантів за інтервального завдання вищеперерахованих та низки інших факторів, шляхом використання інтервального аналізу. При цьому розглядалася як традиційна інтервальна арифметика, так і узагальнена інтервальна арифметика Хансена. Показано, що рівень невизначеності інтервальних оцінок дисконтованих витрат, особливо для горизонтів планування понад 5 років, не дають змоги здійснити обґрунтоване ранжування альтернатив. Обґрунтовано, що ефективнішим для цієї мети підходом є застосування апарату теорії ігор. Проведено серію експериментальних розрахунків, в яких враховувалися як невизначеність інформації, так і низка різних сценаріїв розвитку енергетики. Показано, що як тривалість розрахункового періоду, так і врахування зазначених факторів принципово впливають на обґрунтування оптимальної номінальної потужності розподільних трансформаторів у проєктуванні систем електропостачання.

The problem of justification of the optimal rated power of distribution transformers, in the process of design of power supply systems, is considered. The traditional approach in this case is the comparison of a number of alternative options, considering a set of technical and economic characteristics. It is shown, that when solving this problem, taking into account a sufficiently long planning horizon, it is necessary to take into consideration the uncertainty, at least of such factors as the dynamics in changes of the cost of electricity, the value of the electrical loads and operating cost. In modern world, an im-portant aspect of the problem under consideration is also taking into account the general strategy of the electric power in-dustry development. First of all, this is associated with the volume and rate of implementation of distributed generation, energy storage systems, and electric vehicles. The possibility of direct comparison of alternatives, using the net present values corresponding to each of the compared options, with the setting of the above mentioned and a number of other fac-tors in the form of intervals is analyzed by using interval analysis. In this case, both traditional interval arithmetic and Han-sen’s generalized interval arithmetic were considered. It is shown that the level of information uncertainty for interval esti-mates of discounted costs, especially with a planning horizon exceeding 5 years, does not allow one to rank alternatives with the sufficient level of reliability. It has been approved that a more effective approach is the use of the apparatus of game theory for this goal. A series of ex-perimental calculations was carried out, which took into account both the uncertainty of information and a number of different scenarios for the development of energy industry. It is shown that taking into account these factors, fundamentally affects the justification of the optimal rated power of distribution transformers in the process of power supply systems design.

Рассматривается характерная для проектирования систем электроснабжения задача выбора оптимального значения номинальной мощности распределительных трансформаторов. Традиционным подходом в этом слу-чае является использование инструмента технико-экономического сравнения ряда альтернативных вариантов. Показано, что при решении данной задачи, учитывая достаточно длительный горизонт планирования, необхо-дим учет неопределенности, по крайней мере, таких факторов, как динамика изменения стоимости электро-энергии, значения нагрузки, эксплуатационных затрат. В современных условиях важным аспектом рассматри-ваемой задачи является также учет общей стратегии развития электроэнергетики. В первую очередь это касается таких вопросов, как объем и темпы внедрения распределенной генерации, систем аккумулирования электроэнергии, электромобилей. Проанализирована возможность непосредственного сравнения дисконтиро-ванных затрат, соответствующих каждому из сравниваемых вариантов при интервальном задании, перечис-ленных выше и ряда других факторов, путем использования интервального анализа. При этом рассматривалась как традиционная интервальная арифметика, так и обобщенная интервальная арифметика Хансена. Показано, что уровень неопределенности информации интервальных оценок дисконтированных затрат, особенно при горизонте планирования, превышающем 5 лет, не позволяет осуществить аргументированное ранжирование альтернатив. Обосновано, что более эффективным подходом является применение для этой цели аппарата теории игр. Проведена серия экспериментальных расчетов, в которых учитывалась как неопределенность информации, так и ряд различных сценариев развития энергетики. Показано, что учет указанных факторов принципиально влия-ет на обоснование оптимальной номинальной мощности распределительных трансформаторов при проекти-ровании систем электроснабжения.