Организация проектирования ЭЭС

Общая задача проектирования развития ЭЭС большой сложности должна быть разделена на ряд подзадач. При этом объем каждой подзадачи становится существенно меньше. Это позволяет сделать общую задачу практически разрешаемой. Решения частных подзадач должны быть взаимоувязаны. В процессе такой увязки возможны повторения решения частных подзадач, т.е. процесс проектирования имеет итеративный характер.

Задачи проектирования образуют иерархическую структуру, соответствующую структуре энергосистем. Задачи делят по отраслевому и территориальному признаку. Дополнительно выделяют два уровня иерархии задач: технологический и стадийно-временной.

По технологическому признаку задачи делятся на три уровня: 1) поиск оптимальной структуры генерирующих мощностей (соотношение между мощностями и типами электростанций по районам страны); 2) обоснование оптимального варианта развития электростанций и основных электрических сетей; 3) оптимизация схемы и параметров распределительных сетей.

По территориальному признаку задачи проектирования ЭЭС делятся на 3 уровня: ЕЭС, ОЭС, РЭС и отдельных узлов (рис. 7).

Рис. 7. Территориальная иерархия ЭЭС

По отраслевому признаку задачу проектирования ЭЭС включают как подзадачу при проектировании топливно-энергетического комплекса страны или рассматривают как самостоятельную при заданных внешних связях с другими отраслями энергетики и народного хозяйства.

По стадийно-временному признаку выделяют два уровня. На первом уровне рассматривают обобщенные решения, определяющие основные направления развития электростанций и сетей в целом. На втором, низшем, уровне обосновывают развитие отдельных объектов (или их совокупности). Решение задач высшего уровня стадийно-временной иерархии содержится в технико-экономических докладах (ТЭД) по развитию электроэнергетики, решения второго уровня - в схемах развития ЭЭС. В пределах каждого из этих уровней задачи подразделяют еще и по временному признаку, исходя из длительности перспективного периода.

Решение всех задач проектирования ЭЭС (рис. 8) в иерархической последовательности требует их взаимного согласования. Для этого нижестоящие системы при решении более крупной задачи рассматривают в обобщенном (агрегированном) виде. При переходе от высших уровней иерархии к низшим полученные характеристики агрегированных подсистем являются исходными данными при проектировании этих подсистем.

Например, при оптимизации структуры генерирующих мощностей ЕЭС, каждая из ОЭС рассматривается в виде одного - двух узлов, содержащих нагрузки и эквивалентные электростанции ОЭС. Результаты расчета оптимальной структуры ЕЭС (S мощность электростанций по узлам) используют в качестве предела мощности электростанций при оптимизации каждой ОЭС. ОЭС представляется в виде нескольких десятков узлов. Рассматривают несколько вариантов размещения электростанций в ОЭС. Если полученное решение по ОЭС достаточно близко к первоначальным эквивалентным показателям, то решение согласовано. Иначе необходимо повторить расчеты на обоих иерархических уровнях.

Рис. 8. Задачи развития ЭЭС

Проектирование энергосистем включает выполнение следующих видов проектных работ:

а) разработку один раз в два года схемы развития ЕЭС и ОЭС России на пятнадцатилетний период, выполнение работ по схеме развития единой национальной электрической сети ЕЭС России на десятилетнюю перспективу;

б) периодическое уточнение работ, указанных в п. а (технический и экономический мониторинг). Уточнение ставит своей целью:

- мониторинг текущего состояния энергосистемы, анализ функционирования и тенденции развития энергосистем;

- своевременное выявление «узких мест» в развитии электроэнергетики страны;

- возможность корректировки первоочередных технических решений, направленных в первую очередь на ликвидацию «узких мест»;

- выявление причин отклонений от принятых ранее решений;

- уточнение предложений по сооружению отдельных объектов;

- изучение экономических показателей и при необходимости разработку соответствующих предложений;

в) разработку схем развития региональных энергосистем на перспективу 5-10 лет;

г) разработку энергетических и электросетевых разделов в работах по:

- теплоснабжению городов, районов и промышленных предприятий;
- комплексному использованию рек, размещению ГЭС и ГАЭС;
- определению площадок крупных конденсационных электростанций;

- составлению энергетических разделов в составе проектов электростанций и крупных электросетевых объектов, а также в других внестадийных работах по отдельным вопросам развития энергетики;

- разработке схем выдачи мощности электростанций;

д) разработку схем развития электрических сетей в отдельных энергорайонах и сельской местности, крупных городах, схем внешнего электроснабжения промышленных предприятий, перекачивающих станций нефте-, газо- и продуктопроводов, каналов, мелиоративных систем, электрифицируемых участков железных дорог, а также энергетических разделов схем районных планировок и генпланов городов.

При разработке требований к объему и содержанию всех видов работ по проектированию энергосистем рекомендуется дифференцировать требования к составу представляемых материалов, относящихся к отдельным этапам рассматриваемой перспективы, избегая излишней детализации рекомендаций по вопросам, которые выходят за пределы проектного уровня, и будут рассматриваться в последующих работах на основании уточненных данных.

На всех стадиях проектирования развития энергосистем с соответствующей степенью конкретизации рекомендуется учитывать следующие вопросы:

- организации ремонтно-эксплуатационного обслуживания (сервисные службы и др.);

- оснащения средствами диспетчерского и технологического управления;

- обеспечения устойчивости параллельной работы энергосистем;

- использования средств релейной защиты и противоаварийной автоматики;

- оснащения автоматическими системами управления;

- оснащения АСКУЭ.

Основой для проектирования развития энергосистем, как правило, являются:
- отчетные показатели работы энергосистем и отдельных предприятий;

- данные о строящихся электростанциях и электрических сетях;

- проекты намечаемых к сооружению электростанций и электрических сетей;

- планы развития энергосистем на ближайшие годы;

- материалы, характеризующие перспективы развития электроэнергетики страны и региона (например, энергетическая стратегия России на долгосрочный период, стратегия развития электроэнергетики России на долгосрочный период, программа обновления объектов электроэнергетики на перспективный период, Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» и др.);

- региональные энергетические программы;

- проектные и научно-исследовательские работы по вопросам развития электроэнергетики и материалами по их утверждению;

- технико-экономические доклады, внестадийные и научно-исследовательские работы, характеризующие технический прогресс производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, технико-экономические показатели электроустановок и ЛЭП различного типа, а также возможности и условия сооружения различного типа электростанций;

- отчетные данные и информация по перспективам функционирования и развития, предоставляемая субъектами рынка.

Схемы развития являются исходными документами для выполнения стадийного проектирования отдельных ЛЭП, п/ст.

Схемы развития являются основанием для резервирования площадок, коридоров и зон для энергетических объектов.

Технология проектирования ЭЭС может быть представлена последовательностью следующих этапов.

1. Формирование (синтез) возможных вариантов развития ЭЭС, обеспечивающих потребителей необходимым количеством энергии при нормативном качестве. Этот этап является наиболее ответственным этапом проектирования. Здесь используют обобщенные рекомендации, основанные на анализе опыта проектирования и специальных исследований. Основные рекомендации по выбору структуры генерирующих мощностей, размещению электростанций, построению схем электрических сетей содержатся в указаниях и нормативах по проектированию развития энергосистем.

В последние годы для формирования вариантов и их последующего анализа используют оптимизационные математические модели, автоматизирующие труд проектировщика.

2. Технический анализ вариантов развития ЭЭС. На этом этапе проверяют соответствие технических характеристик возможным условиям работы в энергосистеме. Для этого выполняют расчеты режимов на рассматриваемую перспективу, анализируют пропускную способность сетей и требуемую надежность электроснабжения потребителей. На основании этих расчетов определяют показатели необходимые для экономического сопоставления вариантов (потери электроэнергии, потребность в энергоресурсах, математическое ожидание недоотпуска электроэнергии и др.).

Методы технического анализа различны на стадии обоснования вариантов на далекую перспективу и на стадии рассмотрения отобранных вариантов развития. В первом случае необходимо получить обоснование экономических показателей вариантов. Поэтому можно использовать упрощенные методы расчета режимов, надежности и т.д.

Во 2-ом случае необходимо определить и обосновать технические мероприятия по обеспечению требуемого качества и надежности электроснабжения. Здесь необходима детальная проверка технической допустимости вариантов.

3. Экономическая оценка и сопоставление вариантов развития ЭЭС выполняется путем расчета капиталовложений, издержек производства, приведенных затрат. При этом должны быть учтены условия энергетической и экономической сопоставимости.

4. На последнем этапе подготавливают сводные показатели, необходимые для планирования развития электроэнергетики и организации проектирования отдельных объектов системы. Среди этих показателей: состав вводимых электростанций, ЛЭП и п/ст, объем капиталовложений, топлива, потребность в оборудовании.