1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 1, 2024

Теплоэнергетика, 2024, № 1, стр. 41-49

Расчет ценового поля на тепловую энергию на основе экстремальной задачи поиска оптимального потокораспределения в теплоснабжающих системах

В. А. Стенников a, О. В. Хамисов a, А. В. Пеньковский a, *, А. А. Кравец a

a Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева (СО РАН)
664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 130, Россия

* E-mail: penkoffsky@isem.irk.ru

Поступила в редакцию 12.03.2023
После доработки 11.05.2023
Принята к публикации 01.06.2023

Аннотация

Предложен метод расчета дифференцированных цен на тепловую энергию по узлам теплоснабжающей системы (ТСС) на основе экстремальной экономической постановки задачи по поиску оптимального потокораспределения в тепловых сетях с множеством источников тепловой энергии. Данная задача сводится к нахождению минимальных суммарных затрат, связанных с производством и транспортировкой тепловой энергии, соблюдением материальных балансов в узлах тепловой сети (первый закон Кирхгофа) и ограничениями на производительности источников тепловой энергии. Решение данной задачи основано на использовании неопределенных множителей Лагранжа. Анализ двойственности исходной задачи оптимизации показал, что двойственные переменные (множители Лагранжа) при балансовых ограничениях представляют собой не что иное, как узловые цены на тепловую энергию, а полученное в вычислительном процессе оптимальное потокораспределение в тепловой сети позволяет сформировать ценовое поле по системе в целом. При этом показано, что цены на тепловую энергию от источников тепла до конечных потребителей растут в направлении установившегося оптимального потокораспределения в тепловой сети. При таком подходе к решению задачи можно также определить оптимальные зоны действия и уровни загрузок источников тепла с учетом их затратных характеристик и заданных физико-технических и экономических показателей тепловой сети. Полученные в результате расчетов узловые цены по своей экономической сущности являются маржинальными, т.е. ценами, основанными на вычислении предельно низких и предельно высоких затрат на производство и транспортировку дополнительной единицы тепловой энергии.

Ключевые слова: теплоснабжающие системы, задача оптимизации, оптимальное потокораспределение, неопределенные множители Лагранжа, узловые цены

Список литературы

  1. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука, 1985.

  2. Хасилев В.А. Элементы теории гидравлических цепей: автореф. дис. … докт. техн. наук. Новосибирск: АН СССР, Сиб. отд-ние, 1966.

  3. Maxwell J.C. A treatise of electricity and magnetism. Oxford, 1873. V. 1.

  4. Базара М., Шетти К. Нелинейное программирование. Теория и алгоритмы: пер. с англ. М.: Мир, 1982.

  5. Меренков А.П. Дифференциация методов расчета гидравлических цепей // Журн. вычислит. математики и матем. физики. 1973. Т. 13. № 5. С. 1237–1248.

  6. Сеннова Е.В. Оптимизация развития и реконструкции развивающихся теплоснабжающих систем с учетом надежности: автореф. дис. … докт. техн. наук. Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 1990.

  7. Канторович Л.В. Математические методы организации и планирования производства. Л.: ЛГУ, 1939.

  8. Канторович Л.В. Экономический расчет наилучшего использования ресурсов. М.: Изд-во АН СССР, 1959.

  9. Шалагинова З.И., Новицкий Н.Н., Стенников В.А. Расчет ценового поля в тепловой сети на базе ее теплогидравлического моделирования // Трубопроводные системы энергетики. Методы математического моделирования и оптимизации: сб. науч. тр. Новосибирск: Наука, 2007. С. 210–221.

  10. Математическое моделирование и оптимизация систем тепло-, водо-, нефте- и газоснабжения // А.П. Меренков, Е.В. Сеннова, С.В. Сумароков, В.Г. Сидлер, Н.Н. Новицкий, В.А. Стенников, В.Р. Чупин, Б.М. Каганович, З.И. Шалагинова, В.А. Ефремов, Т.Б. Ощепкова, В.В. Шлафман, Н.И. Илькевич Новосибирск: Наука, 1992.

  11. Стенников В.А., Хамисов О.В., Стенников Н.В. Оптимизация совместной работы источников тепловой энергии // Электрические станции. 2011. № 3. С. 27–33.

  12. Гамм А.З. Двойственность и ее использование при оптимизации режимов электроэнергетических систем // Труды Иркут. политехн. ин-та. 1971. С. 108–124.

  13. Васьковская Т.В. Анализ оптимальных режимов электроэнергетических систем на основе множителей Лагранжа: дис. … докт. техн. наук. М.: МЭИ, 2018.

  14. Components of nodal prices for electric power systems / L. Chen, H. Suzuki, T. Wachi, Y. Shimura // IEEE Trans. Power Systems. 2002. V. 17. Is. 1. P. 41–49. https://doi.org/10.1109/MPER.2001.4311139

  15. Стофт С. Экономика энергосистем. Введение в проектирование рынков электроэнергии: пер. с англ. М.: Мир, 2006.

  16. Vasant P., Voropai N. Sustaining power resources through energy optimization and engineering. USA: Engineering Science Reference, 2016. https://doi.org/10.4018/978-1-4666-9755-3

  17. Пеньковский А.В. Методы оптимального распределения нагрузки между источниками тепла в задачах развития теплоснабжающих систем в условиях несовпадающих интересов: дис. … канд. техн. наук. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2017.

  18. Search for a market equilibrium of Cournot–Nash in the competitive heat market / A.V. Penkovskii, V.A. Stennikov, E.E. Mednikova, I.V. Postnikov // Energy. 2018. V. 161. P. 193–201. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.07.086

  19. Сеннова Е.В., Сидлер В.Г. Математическое моделирование и оптимизация развивающихся теплоснабжающих систем. Новосибирск: Наука, 1987.

  20. Воеводин В.В. Линейная алгебра. М.: Наука,1974.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал