Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці
Наведено принципи побудови та формалізації основних залежностей оптимізаційних моделей для формування варіантів розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем при прогнозуванні їх розвитку....
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут загальної енергетики НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3084 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці / Б.А. Костюковський // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 22-25. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860099492465868800 |
|---|---|
| author | Костюковський, Б.А. |
| author_facet | Костюковський, Б.А. |
| citation_txt | Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці / Б.А. Костюковський // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 22-25. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| description | Наведено принципи побудови та формалізації основних залежностей оптимізаційних моделей для формування варіантів розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем при прогнозуванні їх розвитку.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:28:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
22 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007
СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ
МОДЕЛЮВАННЯ РОЗВИТКУ СТРУКТУРИ ГЕНЕРУЮЧИХ
ПОТУЖНОСТЕЙ ОБ'ЄДНАНИХ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ
СИСТЕМ В УМОВАХ ВПРОВАДЖЕННЯ РИНКОВИХ МЕХАНІЗМІВ
РЕГУЛЮВАННЯ ДІЯЛЬНОСТІ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЦІ
УДК 621.311
Б.А. КОСТЮКОВСЬКИЙ (Інститут загальної енергетики НАН України, Київ)
Наведено принципи побудови та формалізації основних залежностей оптимізаційних моделей для формування варіантів
розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем при прогнозуванні їх розвитку.
У загальному випадку основним завданням
державного управління розвитком електроенер-
гетики є забезпечення досягнення таких основ-
них цілей:
– покриття потреб споживачів в електроенер-
гії відповідно до їх платоспроможного попиту та
режимів електроспоживання;
– виконання вимог енергетичної безпеки;
– забезпечення прийнятних цін на електро-
енергію з позиції як споживачів, так і власників
енергетичних компаній;
– забезпечення нормативних значень показни-
ків якості електроенергії;
– виконання вимог щодо надійності роботи
електроенергетичної системи в нормальних умо-
вах експлуатації та забезпечення необхідного рів-
ня її життєздатності в разі виникнення форс-ма-
жорних обставин;
– виконання вимог щодо раціонального при-
родокористування та захисту довкілля.
Досягнення означених цілей необхідно забез-
печити за існування об'єктивної невизначеності
майбутніх умов розвитку і функціонування елек-
троенергетики, наявності великої кількості кри-
теріїв, для яких неможливо однозначно визначи-
ти їх пріоритетність у подальшому. Ці критерії
мають різну сутність, а деякі взагалі неможливо
формалізувати.
Складність вирішення цього завдання в умо-
вах постійного зростання значення електроенер-
гії в усіх сферах життя суспільства, можливості
виникнення великих економічних збитків і дуже
важких соціально-екологічних наслідків у разі
прийняття невірних рішень, упровадження меха-
нізмів ринкового регулювання зумовило ство-
рення і постійний розвиток методології обґрун-
тування рішень з розвитку електроенергетики,
визначення вимог до методів і засобів проведен-
ня відповідних досліджень, їх розробки та постій-
ного вдосконалення.
Для вирішення, цього завдання в Інституті
загальної енергетики НАН України розроблено
та постійно вдосконалюється комплекс мате-
матичних моделей для прогнозування розвитку
структури генеруючих потужностей ОЕС, яд-
ром якого є система побудови та реалізації опти-
мізаційних моделей для визначення варіантів
розвитку структури генеруючих потужностей
при різних припущеннях стосовно майбутніх
умов їх функціонування та розвитку. Подаль-
ший аналіз отриманих варіантів дозволяє фор-
мувати різноманітні прогнози розвитку елек-
троенергетики країни, визначати доцільні до ре-
алізації напрями розвитку окремих технологій
тощо.
В основу побудови системи формування опти-
мізаційних моделей покладено "вибірковий"
принцип їх побудови, який передбачає:
– використання загальних принципів форма-
лізації при побудові оптимізаційних моделей
формування варіантів розвитку ОЕС;
– поділ усіх елементів, зв'язків, умов розвитку
та функціонування, ресурсних та екологічних об-
межень, що описують систему, на групи за прин-
ципом наявності однакових фізико-технічних і
економічних особливостей, виконання однако-
вих функцій тощо;
– визначення для кожної групи набору мето-
дів моделювання, що відрізняються рівнем агре-
гування та адекватності опису реальних процесів,
елементів, зв'язків, вимог та обмежень, можли-
вості використання певних критеріїв при оптимі-
зації тощо;
– формування конкретної оптимізаційної мо-
делі шляхом вибору узгоджених між собою мето-
дів моделювання окремих елементів, зовнішніх і
внутрішніх зв'язків ОЕС тощо, відповідно до ці-
лей дослідження.
Цей підхід реалізує ідею "конструктора" –
створення моделей з окремих блоків за рахунок
вибору певних методів представлення ОЕС, тому
він і отримав назву "вибіркового". Даний підхід
дозволяє формалізувати моделі формування та
аналізу варіантів розвитку ОЕС за єдиними пра-
вилами, незалежно від обраного рівня деталізації
та адекватності опису умов розвитку ОЕС, її еле-
ментів, внутрішніх та зовнішніх її зв'язків, обра-
ного критерію оптимізації тощо.
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 23
Загальні принципи формалізації при застосу-
ванні цього підходу передбачають представлення
ОЕС у вигляді ряду вузлів виробництва-спожи-
вання, в які агреговано всіх виробників, спожива-
чів та постачальників продукції (товарів, послуг),
що розглядаються в моделі. В кожному такому
вузлі повинен виконуватися баланс виробництва-
споживання продукції, при цьому продукція, ви-
роблена в одному вузлі, може споживатися в іншо-
му за наявності між ними відповідних технологій
її транспортування. Кількість виділення таких
вузлів може варіюватися залежно від цілей дослід-
ження, наявності вхідної інформації тощо.
Ключовим поняттям, яке використовується
при побудові оптимізаційних моделей для фор-
мування прогнозних варіантів структури генеру-
ючих потужностей, є поняття технології вироб-
ництва продукції, до якого зводяться всі інші тех-
нології, а саме: транспортування (розподілу),
постачання та споживання продукції.
Під технологією, залежно від рівня абстрагу-
вання, може розумітися як конкретний виробни-
чий об'єкт, наприклад електростанція чи енерго-
блок конкретного типу (К-300, Т-250), так і уза-
гальнені технології, для яких можливий різний
рівень агрегування, наприклад ПГУ на природно-
му газі, перспективні технології виробництва
електроенергії на вугіллі тощо.
Технологія, в загальному випадку, характери-
зується такими показниками:
1. Вид технології, який позначимо індексом k:
k = 1÷K.
2. Стан технології в t-етапі розрахункового пе-
ріоду (t = 1÷T) відносно попереднього етапу, що
визначається індексом п (п = 0÷2). п = 0 відповідає
технологіям, що існували і в попередній етап; п = 1
– введені в роботу за рахунок нового будівництва
на початок етапу t, a n = 2 – введені в роботу за ра-
хунок реконструкції технологій, які працювали в
попередній період або були законсервовані.
3. Встановленою потужністю технології Xknt у
t-етап розрахункового періоду та її станом віднос-
но попереднього етапу.
4. Коефіцієнтом готовності dk.
5. Потужністю, яка фактично використовуєть-
ся – Ykt. Для кожного моменту часу між встанов-
леною потужністю і тією, що фактично викорис-
товується, існує така залежність:
6. Питомими витратами певних ресурсів (про-
дукції, товарів і послуг) j – bj = j÷J. У загальному
випадку bj є нелінійною функцією кількох пара-
метрів, для конкретного моменту часу їх можна
виразити у вигляді залежності:
де µ – параметр, який залежить від фактичного
стану технології, якості та культури обслуговуван-
ня, рівня дотримання технологічної дисципліни
тощо. Оскільки при прогнозуванні визначити його
коректно неможливо, приймається, що питомі
витрати визначаються відповідно до нормативних
(прогнозних) показників відповідної технології з
урахуванням рівня її завантаження. Ця потреба
визначається добутком відповідного bkj на Ykt.
7. Питомим виробництвом продукції аkj і вики-
дами в довкілля шкідливих речовин у різноманіт-
них агрегатних станах та газів, що спричиняють
парниковий ефект аkр, де р – індекс виду шкідли-
вої речовини або парникового uазу, р = 1÷Р. За-
лежність їх рівнів і загальні обсяги визначаються
аналогічно до визначення для питомих витрат.
Зазначимо, що bkj та аkр розраховуються з ура-
хуванням коефіцієнтів α та β.
8. Необхідним обсягом інвестицій для впро-
вадження в роботу відповідної технології Ikn та
схемою їх освоєння за роками періоду проекту-
вання, будівництва та введення в експлуатацію.
9. Гранично-прийнятною ціною виробництва
продукції Ckjt, яка розноситься на дві складові –
умовно-постійну та умовно-змінну.
Умовно-постійна складова Cn
kjt відноситься на
одиницю встановленої потужності. Вона визна-
чається як збільшена на ставку податку на додану
вартість сума таких показників:
– амортизаційні відрахування;
– прибуток власників відповідної технології,
за якого вони готові вкладати інвестиції та/або
забезпечувати її роботу;
– податків на прибуток, капітал та інші
обов'язкові платежі до державного та місцевих
бюджетів (фондів), які не пов'язані безпосеред-
ньо з виробництвом продукції;
– умовно-постійні витрати на забезпечення
підтримки технології в працездатному або закон-
сервованому стані, які не залежать від режимів
роботи технології – оплата праці, адміністративні
видатки тощо.
Умовно-змінна складова C3
kjt відноситься на
одиницю виготовленої продукції. Вона визнача-
ється як збільшена на ставку податку на додану
вартість сума оплати продукції та ресурсів, що
використовуються в процесі виробництва, та еко-
логічні платежі.
СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ
(1)
(2)
24 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007
Для технологій, які виробляють декілька видів
продукції, ці витрати розносяться на базі спеціа-
лізованих алгоритмів, що визначаються особли-
востями тієї чи іншої технології.
Безпосереднє врахування податку на додану
вартість забезпечує можливість урахування змі-
ни податкового оточення в напрямі диференціа-
ції цього податку для окремих видів господарчої
діяльності.
Окремими випадками, з погляду моделюючої
системи, є технології кінцевого споживання про-
дукції, для яких відсутні коефіцієнти питомого ви-
робництва та викидів; технології постачання про-
дукції, для яких відсутні коефіцієнти питомого ви-
користання ресурсів, а також технології транспор-
тування продукції, які одночасно виступають і кін-
цевим споживачем, і постачальником продукції.
Принциповою відмінністю розроблених прин-
ципів формалізації вимоги балансування вироб-
ництва є споживання продукції у відповідних
вузлах ОЕС, що дозволяє найбільш коректно
врахувати наявність нерівномірності споживан-
ня електроенергії та тепла в сезонному, тижнево-
му та добовому розрізі, а також різні маневрові
можливості окремих технологій виробництва
електроенергії.
Якщо позначити через g індекс сезону (g = 1÷G),
через m індекс характерних діб, для яких розгляда-
ються графіки навантажень (m = 1÷М), а через l ін-
декс зони графіка навантажень (l = 1÷L), то для
кожної зони баланс виробництва-споживання від-
повідного виду продукції в загальному випадку
формалізується таким чином:
де Bjtgml – потреба у продукції, обсяги якої не оп-
тимізуються при формуванні варіантів розвитку
структури генеруючих потужностей.
При прогнозуванні розвитку структури гене-
руючих потужностей ресурсні обмеження, як
правило, задаються для всього розрахункового
етапу і в загальному випадку формалізуються та-
ким чином:
де Htgml – тривалість l-зони відповідного ГЕН; Bjt–
значення обмежуючого ресурсу в t-етапі розра-
хункового періоду; δtgm– кількість характерних
днів у відповідний сезон.
Аналогічно формуються і екологічні інтегральні
загальносистемні обмеження, але замість коефіці-
єнта bkj використовується коефіцієнт akp. Якщо да-
ні обмеження розглядаються для певних сезонів,
то визначення відповідних витрат проводиться
шляхом визначення їх суми у множині таких сезо-
нів. Причому, якщо вид продукції, який розгляда-
ється, передбачає можливість накопичення запасів,
то для них розглядається можливість "зміни запа-
сів", тобто в період мінімального споживання вони
"складуються", а в період максимального спожи-
вання – витрачаються зі "складу".
При моделюванні передбачається можливість
введення інвестиційних обмежень, наприклад, на
обсяг бюджетної підтримки інвестиційної діяль-
ності з розвитку структури генеруючих потуж-
ностей або окремих типів технологій, зокрема,
нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії. В
цьому випадку інвестиційні обмеження формалі-
зуються таким чином:
де φknt – частка від загальної суми інвестицій, яка
враховується в етапі t' при введенні відповідної
потужності в етапі t; s – індекс виду інвестиційно-
го ресурсу – бюджетні кошти, пільгові кредити
тощо; ωskn – частка s-го виду інвестицій в загаль-
них інвестиціях, яка враховувалась під час розра-
хунку ціни на продукцію, що вироблятиметься.
При моделюванні розвитку структури генеру-
ючих потужностей у перспективі необхідно за-
безпечити коректне врахування можливості ви-
користання генерації на етапі t відносно поперед-
ніх етапів, а саме – використання потужностей,
введених у попередніх етапах, а також тих, що іс-
нували до першого розрахункового етапу.
Можливість заміни під час реконструкції (мо-
дернізацію можна розглядати як окремий випа-
док реконструкції) однієї технології на іншу виз-
начається на підставі виділення найбільш обме-
жуючого чинника при заміні існуючої технології
на нову. Такими чинниками можуть бути можли-
ва потужність нової технології при збереженні іс-
нуючих будівель головного корпусу, екологічні
обмеження тощо.
За цим фактором розраховується коефіцієнт
заміщення існуючої технології виду k–θk'k на тех-
нологією виду k'.
З урахуванням цього, означена вимога форма-
лізується в моделях таким чином:
де Zkt-1, Zkt – змінна, яка враховує можливість ре-
конструкції із запізненням або тимчасову кон-
СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ
(3)
(4)
(5)
(7)
(6)
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 25
сервацію технологій та може трактуватись як "за-
морожена" потужність k-виду технологій на пев-
ний час.
Оскільки витрати на підтримку таких "замо-
рожених" потужностей повинні бути відображені
в цінових пропозиціях на виробництво електрое-
нергії, вони розраховуються на одиницю потуж-
ності та вводяться до функціонала при оптиміза-
ції ціною Ckzt збереження одиниці "замороженої"
потужності Zkt.
При виборі критерію оптимізації було врахова-
но, що за умов впровадження механізмів ринково-
го регулювання діяльності повинно базуватися на
моделюванні перспектив розвитку та функціону-
вання конкурентного ринку електроенергії, на
якому прийняття інвестиційних рішень окремими
суб'єктами господарювання стосовно будівництва
нових та реконструкції існуючих енергетичних
об'єктів базується на критеріях прибутковості
вкладеного капіталу порівняно з іншими альтер-
нативними можливостями – банківські депозити
або вкладення в інші види господарської діяльнос-
ті, терміну окупності інвестицій та оцінки фінан-
сових ризиків. Лише за умов, що ціна продажу
електроенергії робить такі інвестиції доцільними
за цими критеріями, інвестори вкладатимуть кош-
ти в розвиток генеруючих потужностей [1].
В свою чергу, і споживачі електроенергії, в за-
гальному випадку, приймають рішення стосовно
обсягів та режимів купівлі електроенергії з ура-
хуванням як цінових пропозицій на її поставку,
так і з огляду на доцільність її придбання, вихо-
дячи з ефективності ведення господарської ді-
яльності за різних цін на електроенергію, доціль-
ності витрат на неї відносно інших альтернатив-
них можливостей тощо.
Це зумовлює обмеженість можливості вико-
ристання традиційних критеріїв для формування
варіантів розвитку структури її генеруючих по-
тужностей – мінімум дисконтних витрат (макси-
мум прибутку) при використанні оптимізаційних
моделей та підходів на основі попереднього виз-
начення потреби в електроенергії та обов'язко-
вості її покриття при ринкових моделях регулю-
вання діяльності в електроенергетиці.
З урахуванням цього, критерієм оптимізації
для цих умов прийнято максимізацію різниці між
гранично-прийнятними цінами для споживачів,
потужність яких оптимізується в моделі, помно-
жену на цю потужність, та гранично-прийнятни-
ми цінами виробників (постачальників), за яки-
ми вони готові поставити електроенергію на ри-
нок. Цей критерій у найбільш загальному вигля-
ді може бути записаний таким чином:
де К' є підмножиною множини К, що включає всі
технології, розвиток яких оптимізується.
При моделюванні окремих технологій вироб-
ництва – споживання та транспортування – вра-
ховуються їхні фізико-технічні особливості, а са-
ме – наявність технічного мінімуму навантажен-
ня в теплових та атомних електростанціях, не-
можливість зупинки атомних електростанцій на
вихідні дні, обмеження на гідроресурси для гідро-
електростанцій та "заряду" гідроакумулюючих,
погана прогнозованість потужності вітроелек-
тростанцій тощо [2-5].
Розроблений комплекс математичних моде-
лей для прогнозування розвитку структури гене-
руючих потужностей широко застосовується
при проведенні досліджень з оцінювання пер-
спектив розвитку електроенергетики країни, зок-
рема при розробці Енергетичної стратегії Украї-
ни на період до 2030 року.
СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ
(8)
1. Вест Д. А., Слинько Т.М., Костюковский Б.А. Некоторые вопросы оценки эффективности капитальных вложений на
примере инвестщионного проекта Киевской ТЭЦ-7//материалы семинара "Инвестиционные проекты в злектроэнергетике
Украины". – Киев: Знание Украины. – 1997. – С. 41-51.
2. Україна на шляху до енергетичної ефективності / за редакцією Кавалка М.П., Рапцуна М.В., Кулика М.М., Єрохіна О.О.
– Київ: Агентство з раціонального використання енергії та екології. – 1997. – 225 с.
3. Оптимизация республиканского топливно-энергетического комплекса и его отраслевых систем / Кулик М.Н., Юфа A.И.,
Дунаев В.Н. и дp. AH Украины. Ин-т проблем энергоснабжения. – Киев: Наукова думка. – 1992 – 216 с.
4. Костюковский Б.А. Применение математических моделей для решения задач управления развитием электроэнергети-
ческих систем // сборник научных трудов "Оптимизация больших систем энергетики и энергосбережение" – Киев: Инсти-
тут проблем энергосбережения. – 1990 – С. 10-17.
5. Костюковский Б.А., Крысанова И.Н. Моделирование конденсационных электростанций в задачах развития энергосис-
тем // сборник научных трудов "Оптимизация больших систем энергетикии энергосбережение". – Киев: Институт проблем
энергосбережения. – 1990. – С. 53-61.
,
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-3084 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-8965 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:28:18Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут загальної енергетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Костюковський, Б.А. 2009-06-22T15:43:48Z 2009-06-22T15:43:48Z 2007 Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці / Б.А. Костюковський // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 22-25. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. 1562-8965 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3084 621.311 Наведено принципи побудови та формалізації основних залежностей оптимізаційних моделей для формування варіантів розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем при прогнозуванні їх розвитку. uk Інститут загальної енергетики НАН України Системні дослідження та комплексні проблеми энергетики Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці Article published earlier |
| spellingShingle | Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці Костюковський, Б.А. Системні дослідження та комплексні проблеми энергетики |
| title | Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці |
| title_full | Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці |
| title_fullStr | Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці |
| title_full_unstemmed | Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці |
| title_short | Моделювання розвитку структури генеруючих потужностей Об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці |
| title_sort | моделювання розвитку структури генеруючих потужностей об'єднаних електроенергетичних систем в умовах впровадження ринкових механізмів регулювання діяльності в електроенергетиці |
| topic | Системні дослідження та комплексні проблеми энергетики |
| topic_facet | Системні дослідження та комплексні проблеми энергетики |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3084 |
| work_keys_str_mv | AT kostûkovsʹkiiba modelûvannârozvitkustrukturigeneruûčihpotužnosteiobêdnanihelektroenergetičnihsistemvumovahvprovadžennârinkovihmehanízmívregulûvannâdíâlʹnostívelektroenergeticí |