МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ОБЪЕКТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ «ГЕНЕРАТОР – НАКОПИТЕЛЬ – ПОТРЕБИТЕЛЬ» МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО

В настоящее время наблюдается быстрый рост рынка накопителей энергии. Имеются предпосылки для их распространения в Беларуси. Несмотря на развитие технологии, вопросы оптимизации систем накопления электроэнергии и их работы в условиях конкретных систем «генератор – накопитель – потребитель» (ГНП) не получили необходимой проработки. Вместе с тем настройка и оптимизация системы ГНП могут дать конкурентное преимущество тем или иным системам накопителей, поскольку применение аккумуляторных батарей в неоптимальных условиях зарядки-разрядки снижает их ресурс. Оптимизация системы ГНП может включать использование гибридных систем накопителей совместно с разнородными химическими и механическими накопителями, с настройкой параметров контроллера системы и др. В научных работах представлено немало эмпирических и аналитических методов расчета электрических нагрузок, использующих в качестве исходных данных усредненные по времени значения фактического потребления электроэнергии, средние квартирные нагрузки, эмпирические или статистические коэффициенты формы и коэффициенты максимума электрической нагрузки группы однородных потребителей. Однако такие модели не отвечают требованиям детального имитирования работы небольших систем, когда моделирование должно соответствовать нестационарному, неусредненному, стохастическому характеру нагрузки. В статье изложен простой подход к детальному имитационному моделированию электрических нагрузок относительно небольших объектов, таких как многоквартирный дом или небольшое сельскохозяйственное производство. Модель сформулирована как в физическом, так и в алгоритмическом виде, что позволяет легко реализовать ее в любой среде программирования. Представлена сходимость интегрального потребления электроэнергии, задаваемого моделью, к статистически средним параметрам. Рассчитана автокорреляционная функция, показывающая два масштаба автокорреляции имитационных графиков нагрузок. Проанализированы Фурье-спектры сгенерированных графиков нагрузок. Модель электрической нагрузки может использоваться независимо или как составная часть общей модели системы ГНП. Она также может применяться для настройки систем контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ) и различных исследовательских целей. 

1. Мировой рынок накопителей энергии [Электронный ресурс] // Региональная энергетическая консалтинговая компания. Режим доступа: http://mig-energo.ru/ diod/kineticheskie-nakopiteli-energii/mirovoj-rynok-nako pitelej-energii/. Дата доступа: 15.01.2017.

2. О внесении изменений в постановление Совета Министров Республики Беларусь от 30 декабря 2013 г. № 1166 и определении тарифов на некоторые виды жилищнокоммунальных услуг [Электронный ресурс]: постановление Совета Министров Республики Беларусь, 16.12.2016, № 1035 [Электронный ресурс] // Национальный правовой Интернет-портал Респ. Беларусь. Режим доступа: http://www.cgis.by/downloads/le gislation/ 1035_20161216.pdf. Дата доступа: 15.01.2017.

3. Powerwall 2 [Electronic Resource] // Tesla Inc. Mode of Access: https://www.tesla.com/powerwall. Date of Access: 15.01.2017.

4. Electric Grid [Electronic Resource] // Altairnano Company. Mode of access: http://www.altairnano.com/solutions/ electric-grid/. Date of Access: 15.01.2017.

5. Накопитель «Экомоторс» 7 кВт⋅ч [Электронный ресурс] // ООО «Экомоторс». Режим доступа: http://eco motors. ru/index.php?productID=2977. Дата доступа: 15.01.2017.

6. A Review of Energy Storage Technologies for Wind Power Applications / F. Díaz-González [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012. Vol. 16, No 4. P. 2154–2171.

7. Technology Overview on Electricity Storage: Overview on the Potential and on the Deployment Perspectives of Electricity Storage Technologies / G. Fuchs, B. Lunz, M. Leuthold, D. U. Sauer. Aachen: Smart Energy For Europe Platform GmbH (SEFEP), 2012. 66 p.

8. Оценка накопителей энергии с помощью их передаточных функций / К. В. Добрего [и др.] // Информационные технологии в технических и социально-экономических системах: сб. материалов науч.-практ. конф., Минск 22 апр. 2016 г. Минск: РИВШ, 2016. С. 102–104.

9. Stand-Alone and Hybrid Wind Energy Systems: Technology, Energy Storage and Applications / Ed. by J. L. Kaldellis. Woodhead Publishing Limited, 2010. P. 554.

10. Павлов, А. В. Повышение точности расчетов электрических нагрузок коммунально-бытовых потребителей микрорайонов мегаполисов / А. В. Павлов // НПИ имени М. И. Платова. Новочеркасск, 2016. 22 c.

11. Кудрин, Б. И. Расчет электрических нагрузок потребителей: история, состояние, комплексный метод / Б. И. Кудрин // Промышленная энергетика. 2015. № 5. С. 14–22.

12. Нормативы для определения расчетных электрических нагрузок зданий (квартир), коттеджей, микрорайонов (кварталов) застройки и элементов городской распределительной сети. Изменения и дополнения раздела 2 «Расчетные электрические нагрузки» Инструкции по проектированию городских электрических сетей: РД 34.20.185–94. Утв. приказом Минтопэнерго от 29.06.1999 № 213. М.: Москов. науч.-техн. общ-во энергетиков и электротех., 1999. 13 с.

13. Инструкция по проектированию городских электрических сетей: РД 34.20.185-94. М.: Мин-во топлива и энерг. Рос. Фед., 1994. 29 с.

14. Фокин, Ю. А. Вероятностно-статистические методы в расчетах систем электроснабжения / Ю. А. Фокин. – М.: Энергоатомиздат, 1985. 240 с.

15. Жежеленко, И. В. Развитие методов расчета электрических нагрузок / И. В. Жежеленко, В. П. Степанов // Электричество. 1993. № 2. С. 1–9.

16. Тарнижевский, М. В. Моделирование суточных графиков электрических нагрузок коммунально-бытовых потребителей методом ортогональных разложений / М. В. Тарнижевский, В. И. Михайлов // Электричество. 1985. № 5. С. 66–68.

17. Гнеденко, Б. В. Теоретико-вероятностные основы статистического метода расчета электрических нагрузок промышленных предприятий / Б. В. Гнеденко // Изв. вузов СССР, сер. «Электромеханика». 1961. № 1. С. 90–99.

18. Кабышев, А. В. Электроснабжение объектов. Ч. 1: Расчет электрических нагрузок, нагрев проводников и электрооборудования / А. В. Кабышев. Томск: Изд-во Томс. политехн. ун-та, 2007. 185 с.

19. Вероятностное потокораспределение как реакция на стохастичность нагрузки в энергосистеме / А. М. Гашимов [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2016. Т. 59, № 6. С. 519–528.

20. Лоскутов, А. Б. Методы имитационного моделирования графиков нагрузки на ЭВМ / А. Б. Лоскутов // Расчеты электрических нагрузок систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1992. С. 148–152.

21. Beccali, M. Forecasting Daily Urban Electric Load Profiles Using Artificial Neural Networks / M. Beccali // Journal on Energy Conversion and Management. 2004. Vol. 45, No 18–19. Р. 2879–2900.

22. Справочник по теории вероятностей и математической статистике / В. С. Королюк [и др.]. М.: Наука, 1985. 640 с.

23. Weibull, W. A Statistical Distribution Function of Wide Applicability / W. Weibull // J. Appl. Mech.-Trans. ASME. 1951. Vol. 18, No 3. P. 293–297.

24. Задачник по общей метеорологии / А. Г. Броидо [и др.]. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. С. 312.

25. Almanac for Computers, 1990, publ. Nautical Almanac Office, United States Naval Observatory, Washington.

26. Лещинская, Т. Б. Электроснабжение сельского хозяйства / Т. Б. Лещинская, И. В. Наумов. М.: КолосС, 2008. 655 с.

27. Агеев, С. П. Расчет выбросов графиков нагрузки электрических сетей лесопильного цеха / С. П. Агеев // Изв. вузов, Электромеханика. 2013. № 5. C. 63–67.

28. Лобанова, О. В. Экспериментальная оценка корреляционных функций графиков электрической нагрузки / О. В. Лобанова, В. П. Степанов, Г. Л. Фомин // Изв. вузов. Электромеханика. 1996. № 3–4. С. 101.