Аспирант НГТУ НЭТИ разработал систему аналитики для принятия эффективных решений по функционированию электроэнергетической системы
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ разработана и применена концепция системы предиктивной аналитики режимов работы электроэнергетической системы в Центральной энергосистеме Монголии. Предложенные программные модули повышают качество и точность планирования режимов работы энергосистемы на сутки вперед.
Актуальность темы обусловлена отсутствием в Центральной энергосистеме Монголии автоматизированных систем планирования нормальных режимов на сутки вперед. Это планирование выполняется ручными методами, что требует больших временных затрат, снижает точность и обоснованность принимаемых решений, повышает риски ошибок.
Как рассказал аспирант НГТУ НЭТИ Осгонбаатар Тувшин, защитивший в июле диссертацию по данной теме, главная задача состояла в создании единого программного комплекса, обеспечивающего возможность проведения серий имитационных расчетов и используемого для мониторинга, контроля и планирования нормальных режимов электроэнергетической системы с высокой долей возобновляемых источников энергии.
Был проведен анализ существующих методов управления режимами электроэнергетических систем, в частности методов краткосрочного прогнозирования и оптимизации. На основе этого анализа разработаны математические модели для прогнозирования процессов в энергосистеме, основанные на сочетании классических подходов и ансамблевых методов машинного обучения. Результаты сравнительных экспериментов обосновали выбор конкретных алгоритмов для прогнозирования суточных графиков нагрузки энергосистемы и ее узлов, а также генерации на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), таких как ветровые и солнечные электростанции.
Использование полученных прогнозов суточных графиков нагрузки и генерации ВИЭ в сочетании с фактическими данными о сетевом оборудовании и топологии позволило смоделировать функционирование Центральной энергосистемы Монголии и рассчитать ее установившиеся режимы работы. Также была проведена оптимизация распределения генерации между источниками, например, ТЭЦ на основе технико-экономических критериев.
«Программная реализация всех функций выполнена на языке программирования Python, что позволило разработать эффективную систему аналитики режимов работы энергосистемы, которая представляет состояние электроэнергетической системы в виде диаграмм, графиков и других визуальных решений», — отметил Осгонбаатар Тувшин.
По его словам, научная новизна проекта заключается в разработке многофакторных математических моделей для прогнозирования временных рядов, в том числе графиков нагрузки электроэнергетической системы и ее узлов, графиков генерации возобновляемых источников энергии, а также в разработке алгоритмов оптимизации нормальных режимов работы электроэнергетической системы с учетом многофакторных моделей. В итоге впервые была разработана и применена концепция системы предиктивной аналитики режимов работы электроэнергетической системы в Центральной энергосистеме Монголии. Предложенная концепция включает в себя три программных блока. На эти программы получены свидетельства о государственной регистрации.
Разработанная система предиктивной аналитики позволит системному оператору Центральной энергосистемы Монголии решать ключевые задачи суточного планирования режимов: оптимизировать диспетчерские графики генерации ТЭЦ, снижая затраты на топливо до 4%; предотвращать перегрузки сетевых элементов через расчет потоков мощности с учетом прогноза ВИЭ; повышать точность балансировки нагрузки и генерации благодаря прогнозам на основе машинного обучения с погрешностью до 2%.
По результатам диссертации опубликована научная статья в журнале «Электрические станции». В настоящее время производится реализация и апробация системы предиктивной аналитики в реальных условиях эксплуатации Центральной энергосистемы Монголии, в частности внедрение модулей прогнозирования электропотребления и оптимизации нормальных режимов на сутки вперед.