История электротехники

Приватизация и акционирование электроэнергетических предприятий России определяют необходимость расширения состава АСДУ за счет комплекса программ, поддерживающих функционирование федерального оптового рынка электрической энергии и мощности. Подобная подсистема под названием Billing and Accounting (Учет и банковские расчеты) успешно функционирует в составе комплекса EMS АСДУ стран с развитой электроэнергетикой.

Поскольку ФОРЭМ, функционирующий в основных сетях ЕЭС России, жестко регулируется и в перспективе его правила будут, безусловно, корректироваться в направлении дерегулирования и усиления конкуренции, представляет интерес изучение опыта ряда стран (Англии, Норвегии, США и др.), значительно продвинувшихся в этой области.

Коммерческие отношения между субъектами ФОРЭМ, в которых диспетчерские подразделения энергокомпаний (ЭК) участвуют во взаимодействии с другими подразделениями, ответственными за реализацию функций экономического управления, охватывают разные временные уровни: перспективное планирование (годы), долгосрочное планирование режимов (месяцы, год), краткосрочное планирование (сутки, неделя), оперативное управление (минуты, часы).

В процессе перспективного и долгосрочного планирования диспетчерские подразделения играют вспомогательную роль, давая оценку допустимости (с точки зрения надежности и пропускной способности соответствующих участков электрической сети) и эффективности реализации тех или иных контрактов и соглашений.

В процессе краткосрочного планирования и оперативного управления диспетчерские подразделения (в том числе дежурный персонал) непосредственно осуществляют функции оператора или брокера на оперативном оптовом рынке электроэнергии и мощности (ООРЭМ). При этом можно выделить следующие функции, реализуемые диспетчерским персоналом, выступающим в роли оператора ООРЭМ: формирование состава участников ООРЭМ (Англия); формирование цен на ООРЭМ [Англия; Норвегия; Нью-Йоркский пул (НП), США]; корректировка цен на ООРЭМ при изменении схемы, режима сети, состава работающих агрегатов; формирование на основании показаний счетчиков электроэнергии и других приборов расчетных документов на ООРЭМ (Норвегия, НП); претензионная работа с субъектами ООРЭМ по оформленным коммерческим документам; контроль оплаты по оформленным документам. Рассмотрим коротко, как реализуются перечисленные функции диспетчерскими подразделениями национальных сетевых компаний (НСК) Англии и Норвегии, а также службами НП (США).

Состав участников ООРЭМ формируется НСК Англии для 48 коммерческих (диспетчерских) интервалов продолжительностью 0,5 ч каждый накануне рабочих суток. При этом к работе в каждом диспетчерском интервале привлекаются агрегаты, владельцы которых предложили поставлять электроэнергию по наименьшим ценам. Если за электроэнергию, произведенную теми же агрегатами, ЭК или независимые производители запросили слишком высокую цену, диспетчер НСК эти агрегаты к работе не допускает, оставляя часть из них в резерве. Стоимость поставляемой производителями электроэнергии для каждого диспетчерского интервала определяется граничной стоимостью, предложенной за электроэнергию, поставляемую последним допущенным к работе агрегатом.

В Норвегии цена электроэнергии для каждого диспетчерского интервала (1 ч) определяется диспетчерской службой (накануне для суточного ООРЭМ или за неделю для недельного оптового рынка электроэнергии и мощности — ОРЭМ). Заметим, что почти вся электроэнергия в Норвегии производится на гидроэлектростанциях. Экономическая характеристика представляет собой данные о намерении субъекта рынка продавать или покупать электроэнергию в зависимости от цен, устанавливающихся на ОРЭМ. Естественно, что при малых ценах ЭК будет стремиться покупать электроэнергию, а при высоких — продавать. На основании этих данных диспетчерский персонал НСК — оператор рынка строит две обобщенные характеристики для ЭЭС в целом, отображающие зависимость суммарного значения предлагаемой к продаже (покупке) мощности (электроэнергии) от цены на нее. В точке пересечения двух кривых определяется цена на электроэнергию в соответствующем диспетчерском интервале. При отсутствии сетевых ограничений для всей ЭЭС определяется для каждого интервала одно значение цены. При наличии узких мест определяется несколько цен, по одной для каждого района, отделенного от остальной части ЭЭС ограничивающим перетоком мощности сечением.

В Англии к граничной цене на электроэнергию для каждого диспетчерского интервала, определяемой при формировании графика и уточняемой по результатам работы, добавляется ряд составляющих, учитывающих участие электростанций в поддержании требуемых значений частоты и напряжения в контрольных точках, их подготовку к «подъему с нуля», а также наличие в ЭЭС резервов мощности. Последняя составляющая может существенно влиять на цену, увеличивая ее в десятки раз. Диспетчер НСК оперативно информирует субъектов ООРЭМ о существенном повышении цены, что стимулирует их реагировать в нужную сторону на изменение режима: поставщиков — увеличивать производство электроэнергии, а потребителей — снижать ее потребление.

В Норвегии в случае возникновения в процессе работы узкого места в сети диспетчер оперативно изменяет региональные цены по обе стороны от узкого сечения, стимулируя увеличение производства электроэнергии в дефицитной части и снижение — в избыточной. В Норвегии также существует понятие о «регулировочном» ОРЭМ (РОРЭМ), под которым понимаются объявляемые диспетчером с целью поддержания нормального значения частоты в ЭЭС за 15–20 мин до наступления соответствующего диспетчерского интервала торги с целью увеличения (при пониженном значении частоты в ЭЭС) или уменьшения (при повышенном значении частоты в ЭЭС) поставок электроэнергии в сеть. Как первая, так и вторая операция реализуются и оплачиваются на конкурсной основе.

В НП США, в состав которого входят девять ЭК, предусмотрена оперативная (каждые 6 мин) оптимизация режима ЭО по активной мощности. Достигаемая при этом прибыль распределяется по граничным стоимостям. Оперативно фиксируются также согласуемые через диспетчера НП поставки по граничным ценам «аварийной» электроэнергии (в случае аварийного выхода из строя агрегата) и «дополнительной» электроэнергии и мощности (в случае оперативного вывода агрегата в ремонт).

Сложные взаиморасчеты между субъектами ОРЭМ, обусловленные изложенными стимулирующими конкуренцию способами назначения цен на электрическую энергию и мощность, определяют необходимость широкого использования в оперативных рыночных отношениях работающих в РВ ЭВМ АСДУ.

5.6.3. ЧЕЛОВЕКО-МАШИННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СОВРЕМЕННЫМИ ЭЭС

Как было показано, оперативное управление ЭЭС осуществляется автоматизированной системой диспетчерского управления, и деятельность оперативно-диспетчерского персонала представляет собой совокупность связанных между собой функций.

Чтобы обеспечить нормальное функционирование системы, а также правильную реакцию на возникающие возмущения, оперативно-диспетчерскому персоналу необходимо решать такие задачи, как планирование, контроль, регулирование и диагностирование.

Процесс решения задач человеком при диспетчерском управлении В.Н. Пушкин назвал оперативным мышлением, показав, что оперативное мышление диспетчера — основное звено переработки информации в управляющей системе. По данным анализа функций оперативного мышления А.А. Башлыков и А.П. Еремеев построили структуру процессов оперативного

мышления, базирующуюся на понятии модели оперативного мышления для диспетчерского управления (рис. 5.12). Модель содержит всю информацию, характеризующую объект управления, и данные об операторах. Для целенаправленной обработки информации с помощью механизмов мышления организуется логическая последовательность процессов, характеризующих оперативное мышление. Индуктивные механизмы — это процессы обучения и адаптации. Дедуктивные механизмы — процессы анализа и классификации ситуаций, планирования, выбора, решения задач, диапазона, реактивной деятельности.

Единая энергетическая система Российской Федерации (ЕЭС России) представляет собой постоянно развивающийся автоматизированный комплекс электрических станций и сетей, объединенных общим режимом работы и единым централизованным оперативно-диспетчерским управлением.

Известные особенности энергосистемы (совмещенность во времени процессов производства, распределения и потребления электроэнергии, быстрота протекания переходных процессов, тесная режимная связь между электростанциями, удаленными на большие расстояния) обусловили высокий уровень автоматизации управления всем сложным технологическим комплексом от источника до потребителя электроэнергии и теплоты.