Разработка методики краткосрочного прогнозирования электроснабжения системы собственных нужд ТЭЦ

Введение 4
Глава 1. Обзорно-аналитическая часть 6
1.1 Общие сведения об исследуемом объекте 6
1.2 Собственные нужды тепловых электрических станций 9
1.3 Система электроснабжения собственных нужд тепловых электростанций 15
1.4 Необходимость прогнозирования электропотребления собственных нужд тепловых электростанций 18
1.5 Выводы по первой главе 20
Глава 2. Методы прогнозирования собственных нужд тепловых электрических станций 22
2.1 Расчет затрат электроэнергии на собственные нужды теплоэлектроцентралей на базе нормативно-технической документации по топливоиспользованию 22
2.2 Методы краткострочного прогнозирования для решения задач в электроэнергетике 23
2.3 Статистические методы 24
2.3.1 Методы регрессии 24
2.3.2 Методы временных рядов 25
2.4 Методы искусственного интеллекта 26
2.4.1 Методы, основанные на моделях нейронных сетей 26
2.4.2 Методы, основанные на нечеткой логике 28
2.5 Применение искусственных нейронных сетей для краткосрочного прогнозирования электропотребления 29
2.5.1 Линейная сеть 30
2.5.2 Вероятностная нейронная сеть 30
2.5.3 Обобщенно-регрессионная нейронная сеть 31
2.5.4 Многослойный персептрон 32
2.5.5 Радиальная базисная функция 33
2.6 Сравнение методов прогнозирования электропотребления в электроэнергетике 33
2.7 Выводы по второй главе 36
Глава 3. Определение влияющих факторов на электропотребление собственных нужд тепловых электрических станций 37
3.1 Выявление зависимости между генерацией активной мощности на электростанции и электропотреблением собственных нужд 37
3.2 Выявление зависимости между отпуском тепловой энергии на электростанции и электропотреблением собственных нужд 40
3.3 Определение зависимости между расходом топлива и электроэнергией, расходуемой на систему собственных нужд электростанции 42
3.4 Определение взаимосвязи между электропотреблением собственных нужд электростанции, коэффициентом установленной мощности и количеством работающих генераторов 44
3.5 Влияние температуры наружного воздуха на величину электропотребления СН ТЭЦ 48
3.6 Выводы по третьему разделу 50
Глава 4. Разработка моделей краткострочного прогнозирования электропотребления на основе нейронных сетей и методов численной оптимизации 52
4.1 Практический выбор оптимальной структуры нейронной сети для всех годовых периодов 52
4.2 Разработка архитектуры модели электропотребления собственных нужд тепловой электростанции на основе нейронной сети 60
4.2.1 Предварительная обработка входных параметров сети 60
4.2.2 Количество слоев и число нейронов в каждом слое нейронной сети 62
4.2.3 Функции активации нейронов сети 68
4.3 Обучение нейронной сети 70
4.4 Анализ значимости включенных в модель факторов 72
4.5 Выводы по четвертому разделу 76
Заключение 78
Список литературы 79

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы исследования. Для отрасли электроэнергетики задача эффективного планирования электропотребления в настоящее время является актуальной. Электропотребление системой собственных нужд (СН) теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) более устойчиво во времени и для многих электрических станций является определяющим ресурсом производства электрической и тепловой энергии.
Динамика электропотребления в условиях выработки тепловой и электрической энергии на тепловых электростанциях (ТЭС) нарушается действием различных случайных факторов, но отклонения от основного технологического процесса могут иметь свои закономерности.
Прогнозирование электропотребления системы собственных нужд является основой для принятия решений при управлении электрическими станциями в процессе планирования их нормальных электрических режимов. На основе прогнозирования электрических нагрузок планируются оптимальные режимы работы энергообъектов, оценивается надежность их функционирования и энергоэффективность. Для сокращения затрат на генерацию тепловой и электрической энергии, поставляемой на оптовый рынок электрической энергии и мощности (ОРЭМ) и отпускаемой с него составляется сводный прогнозный баланс, который включает расходы на собственные нужды электростанции. Согласно правилам ОРЭМ потребители электрической энергии обязаны корректно спланировать свое электропотребление. Участники ОРЭМ берут на себя ответственность за потребление электроэнергии, объем которого вышел за рамки установленного в соответствии с прогнозом. Отклонение в потреблении на 2% и более от установленного значения влечет к дополнительным расходам.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Обзорно-аналитическая часть
1.1 Общие сведения об исследуемом объекте
Теплоэнергетика является основой энергетического комплекса и производит большую часть электроэнергии страны. Тепловые электрические станции обладают массой недостатков, таких как загрязнение окружающей среды и высокая себестоимость электроэнергии. Несмотря на это, больший процент от общего количества различных видов электростанций приходится именно на тепловые электрические станции (рисунок 1.1). Причина распространенности данного вида электростанций – универсальность ТЭС. Топливом на тепловых электростанциях является: природный газ, уголь, мазут, торф и горячие сланцы. При проектировании данного типа электростанции необходимо учитывать какие энергоресурсы преобладают в данном регионе [1].


Рисунок 1.1 – Структура установленных мощностей и выработки электроэнергии электростанций РТ на 01.01.2024 г.
Работа ТЭС может осуществляться как на твердом, жидком, так и на газовом топливе. В настоящее время на тепловых электростанциях РФ, странах СНГ и за рубежом наряду с твердым топливом применяют жидкое и газовое. В европейской части России большая часть ТЭС работают на газу, а угольные ТЭС преобладают в южной Сибири и Дальнем Востоке (рисунок 1.2). Самым редким видом основного топлива на тепловых электростанциях является мазут. Переход на жидкое и газовое топливо значительно упрощает и удешевляет топливное хозяйство электростанции. Использование природного газа способствует также чистоте воздушного бассейна [2-4].


Рисунок 1.2 – Преобладающее топливо на ТЭС в России
Тепловые электростанции в России разделяются на теплофикационные и конденсационные. Принципиальная технологическая схема ТЭЦ отличается от конденсационных электростанций наличием отбора пара из турбины для технологических нужд и для подогрева сетевой воды.
На сегодняшний день в Российской Федерации функционирует около 370 тепловых электростанций. Из них 7 имеют мощность свыше 2 500 МВт [4].
В данной работе будут подвергаться исследованиям и анализам полученных результатов ТЭЦ, расположенные в Республике Татарстан (таблица 1).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Рыжкин, В. Я. Тепловые электрические станции: Учебник для теплоэнерг. спец. вузов / В. Я. Рыжкин. – М.-Л.: Энергия, 1967. – 400 с.
2. Стерман, Л. С. Тепловые и атомные электрические станции. Учебник для вузов / Л. С. Стерман [и др.]. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 416 с.
3. Экономика России, цифры и факты. Часть 7 Энергетика // Портал трейдеров. – Режим доступа: https://utmagazine.ru/posts/10560-ekonomika-rossii- cifry-i-fakty-chast-7-energetika (Дата обращения: 30.06.2015).
4. Энергетика. ТЭС и АЭС. Все о тепловой и атомной энергетике. – Режим доступа: http://tesiaes.ru/?page_id=4525 (Дата обращения: 24.04.2017).
5. Мотыгина, С. А. Эксплуатация электрической части тепловых электростанций / С. А. Мотыгина. М.: Энергия, 1968. – 568 с.
6. Никифоров, Г. В. Совершенствование нормирования и планирования электропотребления в промышленном производстве / Г. В. Никифоров // Промышленная энергетика. – 1999. – № 3. – С. 27-29.
7. Рожкова, Л. Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. проф. образования / Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 448 с.
8. Методические указания по составлению и содержанию энергетических характеристик оборудования тепловых электростанций (РД 34.09.155-93).
9. Методические указания по составлению отчета электростанций и акционерного общества энергетики и электрификации о тепловой экономичности оборудования (РД 34.08.552-95).
10. Аббасова, Э. М. Собственные нужды тепловых электростанций / Э. М. Аббасова [и др.]; под ред. Ю. М. Голоднова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 272 с., ил.
11. Малафеев, А. В. Влияние высоковольтных двигателей собственных нужд на надежность системы электроснабжения собственных нужд ТЭЦ ОАО «ММК»

Весь текст будет доступен после покупки