ИНТЕГРАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ РАСЧЕТА БАЛАНСОВ И УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ОБМЕНОМ НА ОПТОВОМ РЫНКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Интегральный механизм расчета балансов и управления энергетическим обменом на оптовом рынке электроэнергии
Предлагаемый интегральный механизм расчета балансов и управления энергетическим обменом на оптовом рынке электроэнергии относится к области электроэнергетики и может быть использован при управлении процессами реализации и пополнения недостатка электроэнергии при участии в этих процессах производителей энергии, инфраструктурных элементов и потребителей на основе формирования балансов электроэнергии и мощности.
Введение рыночных отношений в электроэнергетике определило появление субъектов Федерального оптового рынка электроэнергии и мощности (ФОРЭМ). Субъектами ФОРЭМ в настоящее время являются электростанции федерального уровня, АО-энерго, крупные потребители.
Появление ФОРЭМ предъявило новые требования к планированию и управлению режимами энергосистем на различных уровнях управления. Планирующим органам необходимо учитывать стоимость электроэнергии, выработанной входящими в состав конкретной энергосистемы электростанциями и их объединениями. Очевидно, что от того, как будет распределена нагрузка между генерирующими электроэнергию субъектами зависит общий экономический эффект по энергосистеме в целом.
Наиболее близким аналогом предложенного механизма является механизм расчета балансов и управления энергетическим обменом на оптовом рынке электроэнергии, содержащий источники информации в виде датчиков телеметрии, автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии и данных по электрическим схемам, соединенные с серверами поставщиков электроэнергии и мощности, серверами АО-энерго, серверами крупных потребителей, связанными каналами связи между собой и серверами расчетными, серверами информационных баз данных и архивирования. Web г о о г 10 в 4 25
сервером и почтовым сервером, соединенными между собой, (см. журнал «Энергетика региона, №11, 2001, стр. 10-14)
К недостаткам принятого в практике планирования балансов механизма относятся следующие: использование обобщенных (укрупненных) показателей балансов, таких как месячная выработка, месячное потребление. Такое формирование балансов является составной частью административного принципа управления электроэнергетикой.
Формирование балансов в рамках рыночного принципа управления электроэнергетикой во многом зависит от модели рынка, принятой к реализации. При этом при переходе от одной модели к другой или при развитии существующей правильно было бы целесообразно обеспечить такие условия, чтобы информационная основа данных претерпевала как методически, так и во времени незначительные коррекции по мере развития рыночных отношений.
Обеспечение требуемых условий возможно только путем перехода от используемых в настоящее время обобщенных показателей на данные со значительной детализацией при одновременной формализации состава информации и автоматизации процессов обмена информацией.
Существующий в настоящее время механизм формирования балансов характеризуется не только использованием укрупненных показателей, но и крайне низкой степенью автоматизации работы с данными. Это обусловливает наличие следующих отрицательных моментов:
-частое возникновение различного рода ошибок при оформлении заявок по балансам на местах (например, несоответствии заявляемого сальдо перетока электроэнергии величине сальдо перетока мощности);
-передача заявок от субъектов рынка осуществляется письмом по почте и дублируется по факсу;
-передача заявок по электронной почте не регламентирована, предпринимается дополнительно и не дает возможности использовать переданный материал в режиме автоматизированной обработки (т.е. не избавляет от ручного ввода данных для последующего использования);
-недостаточное количество данных в заявках нриводит к тому, что оптимизация балансов носит ориентировочный, оценочный характер;
-баланс не имеет электронной формы, что также влечет за собой большое количество ручной обработки информации;
-отсутствие дробной (детализированной) информации в заявках Субъектов ФОРЭМ не позволяет перейти от обобщенных показателей балансов к плановым диспетчерским графикам, которые при ведении режима задаются субъектам рынка на сутки вперед.
Задачей предлагаемого интегрального механизма расчета балансов и управления энергетическим обменом на оптовом рынке электроэнергии является обеспечение оптимального режима работы входящих в энергосистему объектов, при котором достигалась бы максимальная эффективность при заданных критериях экономичности и на основе которого определялись бы договорные сальдо перетоки мощности и энергии Субъектов ФОРЭМ.
Поставленная задача рещена за счет того, что в интегральный механизм расчета балансов и управления энергетическим обменом на оптовом рынке электроэнергии, содержащем источники информации в виде датчиков телеметрии, автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии и данных по электрическим схемам, соединенных с серверами поставщиков электроэнергии и мощности, серверами АО-энерго, серверами крупных потребителей, связанных каналами связи между собой и серверами расчетными, серверами информационных баз данных и архивирования. Web сервером и почтовым сервером, также соединенных между собой, дополнительно введены сервер расчета показателей энергетического обмена между субъектами рынка, сервер реестра договоров, сервер оперативных балансов, сервер оперативных и отчетных балансов, сервер плановых балансов, сервер расчетных электрических схем, соединенных с выходами серверов информационной базы данных и архивирования и входами сервера формирования балансов субъектов, сервера договорных сальдо перетоков и f серверов поставщиков электроэнергии и мощности, АО-энерго и крупных потребителей. На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого механизма расчета балансов и управления энергетическим обменом на оптовом рынке электроэнергии, на фиг. 2 представлена технологическая схема, реализуемая с использованием сервера реестра договоров, на фиг. 3-е использованием сервера оперативных балансов, на фиг. 4 - с использованием сервера оперативных и отчетных балансов, на фиг. 5 - с использованием сервера плановых балансов, на фиг. 6 - с использованием сервера расчетных электрических схем, на фиг. 7 - с использованием сервера расчета показателей энергетического обмена между субъектами рынка. Предлагаемый механизм содержит источники информации 1, выполненные в виде датчиков телеметрии, автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии и данных по электрическим схемам. В качестве датчиков применяют серийные датчики телеметрии для энергосистем и электросчетчики. Источники информации 1 соединены с серверами 2 поставщиков электроэнергии и мощности, с серверами 3 АО-энерго, серверами 4 крупных потребителей, связанных каналами связи между собой и серверами 5 расчетными, серверами 6 информационной баз данных и архивирования, Web сервером 7 и почтовым сервером 8, также соединенных между собой. В качестве каналов связи используют телефонные каналы связи, каналы связи информационной системы Интернет и другие. В механизм дополнительно введены сервер 9 расчета показателей энергетического обмена между субъектами рынка, сервер 10 (г  , сервер 11 оперативных балансов, сервер 12 оперативных и отчетных балансов, сервер 13 плановых балансов, сервер 14 расчетных электрических схем, соединенные с выходами серверов 6 информационной базы данных и архивирования и входами сервера 15 формирования балансов субъектов, сервера 16 договорных сальдо перетоков и сервера 17 расчета потерь. При этом серверы 15, 16, 17 соединены между собой и со входом сервера 18 почтового, выходы которого соединены со входами серверов 2 поставщиков
электроэнергии и мощности, серверов 3 АО-энерго и серверов 4 крупных потребителей.
В качестве серверов используют серийно выпускаемые серверы. Серверы 5-18 входят в состав материально технической базы ЗАО «Центр договоров и расчетов федерального оптового рынка электрической энергии (мощности) (ЗАО «ЦДР ФОРЭМ), который выполняет функции оператора торговой системы и формирует балансы электроэнергии.
Предлагаемый интегральный механизм расчета балансов и управления энергетическим обменом на оптовом рынке электроэнергии функционирует следующим образом.
В качестве цели расчета балансов электроэнергии и мощности принимается определение по всем субъектам рынка сальдо перетоков электроэнергии и мощности с ФОРЭМ для каждого расчетного периода.
Для формирования балансов электроэнергии и мощности субъекты рынка сообщают заявку на планируемый период.
Данные, получаемые от субъектов ФОРЭМ, содержат:
-усредненные плановые суточные графики генерации по характерным
дням для узлов с заданным графиком генерации;
-средний удельный расход условного топлива на производство
электроэнергии;
-минимальный и максимальный пределы изменения мощности;
-цену топлива;
-расчетное сальдо.
Оформление заявок субъекты рынка выполняют при помощи серверов 2 поставщиков электроэнергии и мощности, серверов 3 АО-энерго, серверов 4 крупных потребителей, информация с которых поступает на входы сервера 6 информационной база данных и архивирования. Исходная информация формируется при помощи источников информации 1, соединениях с серверами 2,3,4, между которым также осуществляется информационный обмен. Серверы 5 расчетные, Web - сервер 7, почтовый сервер 8, серверы 6 информационной
базы данных и архивирования осуществляют подготовку исходных данных для осуществления балансов и управления оптовым рынком электроэнергии.
Вся информация, касающаяся выработки электроэнергии заполняется субъектом рынка по каждой станции. Список электрических станций или даже разделение их на части устанавливается администратором торговой системы и согласовывается с субъектом рынка, исходя из требований расчетного алгоритма.
Каждая электрическая станция может либо принимать участие в регулировании нагрузки, либо работать по заданному графику.
После подготовки и выверки информация поступает на серверы 9-10, которые обеспечивают проведение расчетов балансов.
На сервере 10 реестра договоров производят рещение следующих задач (фиг. 2):
-фиксируют информацию о всех сделках на ФОРЭМ в одном месте;
-организовывают логично регламентированный документооборот по договорам;
-создают единый источник информации по договорам (электронная версия всех договоров на ФОРЭМ - как базовая информация для прикладных задач);
-формируют сводные балансы Субъектов ФОРЭМ.
С помощью сервера 11 (фиг. 3) оперативных балансов осуществляют:
-формирование единого источника информации энергетического обмена по договорам на ФОРЭМ;
-организуют оперативный контроль за физическим балансом ФОРЭМ (в случае необходимости осуществляют оперативную оценку стоимостного баланса);
-формируют сводные оперативные балансы регионов ФОРЭМ.
С помощью сервера 12 (фиг.4) оперативных и отчетных балансов осуществляют:
-прием, фиксацию и обработку актов первичного учета по Субъектам ФОРЭМ (цель - подготовка данных для стоимостных расчетов на ФОРЭМ);
-формируют сводные отчетные балансы регионов ФОРЭМ. На сервере 13 плановых балансов (фиг.5) производят:
-оформление заявок субъектами ФОРЭМ;
-прием, фиксацию и обработку заявок по Субъектам ФОРЭМ;
-формируют плановые балансы.
С помощью сервера 14 (фиг.6) расчетных электрических схем обеспечивают создание расчетных электрических схем для:
-отдельных Субъектов ФОРЭМ;
-регионов ФОРЭМ;
-всей энергетической системы.
С целью расчета транзитных потерь и потерь в сетях ФОРЭМ на сервере 9 (фиг.7) расчета покупателей энергетического обмена между субъектами рынка обеспечивают сопровождение задач энергетического обмена на ФОРЭМ.
Информация с серверов 9-14 поступает на серверы 15-17. На сервере 15 происходит формирование балансов субъектов, на сервере 16 формируются договорные сальдо перетоки, на сервере 17 осуществляется расчет потерь, а также рассчитывается матрица сетевых коэффициентов (МСК).
Информация с серверов 15-17 поступает на сервер 18 почтовый, который предоставляет её на сервер 2 поставщиков электроэнергии и мощности, серверы 3 АО-энерго и серверы 4 крупных потребителей.
Таким образом реализуется цепь обратной связи, которая осуществляет управление энергетическим обменом на оптовом рынке электроэнергии.
Нрограммный комплекс предлагаемого механизма позволяет обеспечивать решение следующих основных технологических задач:
-загрузка и ведение многолетней базы данных - составляющих баланса мощности субъектов ФОРЭМ - электропотребление, суммарная генерация, сальдо-переток, межсистемные перетоки с часовой или получасовая дискретностью данных; с э п р -загрузка и ведение многолетной базы данных - составляющих месячного баланса электроэнергии и тенлоэнергии субъектов ФОРЭМ - электронотребление, выработка в целом и по типам оборудования, сальдо-переток, потери в сетях, полезный отпуск теплоэнергии с коллекторов; -иерархическое отображение структуры регионов, субъектов ФОРЭМ и генерирующих объектов. Подготовка и иерархическое отображение структуры балансов мощности и электроэнергии; -расчеты на основе тарифных зон суток и календарных данных (характерные дни, разбивка суток на тарифные зоны, разбивка на диспетчерские недели); -подготовка графических схем субъектов ФОРЭМ; -расчет оперативного баланса на основе зггвержденного планового баланса и договоров, заключенных субъектами ФОРЭМ; -расчет разбивки плановых заданий на временные интервалы заданной дискретности. При формировании балансов энергии и мощности учитывается, что убъекты оптового рынка связаны через электрическую сеть, при передаче нергии по которой неизбежны потери и в которой имеют место ограничения ропускной способности. Для расчета показателей энергетического обмена между субъектами ынка с учетом сетевого фактора предусмотрено решение следующих задач: -формирование расчетной модели электрической сети («Схема); -расчет установившегося режима электрической сети («Электрический режим); -расчет матрицы сетевых коэффициентов («МСК); -расчет потерь электроэнергии и мощности в сети («Потери). Каждая из вышеперечисленных функций решается программами. Программные средства обеспечивают оптимальное распределение Прогр балан ФОРЭ в качестве критериев оптимальности могут быть приняты следующие: -минимум суммарной стоимости электроэнергии, исходя из заданных тарифов на производство электроэнергии; -минимум суммарных издержек на топливо, исходя из заданных характеристик относительных приростов топлива по мощности. При расчете режима учитывается сетевой фактор изменения потерь мощности энергообъединений и режимные ограничения. аммные средства предлагаемого механизма состоят из трех групп: -средства обслуживания локальной информационной базы; -программные средства интерфейса для пользователей; -программные средства решения технологических задач. Предлагаемый механизм расчета балансов и управления энергетическим сом на оптовом рынке электроэнергетики апробирован в ЗАО «ЦДР М, где показал свою высокую эффективность в управлении. Преимущество предлагаемого механизма заключается в следующем: -высокая точность расчета балансов за счет организации информационных связей между субъектами, многократных расчетов, контроля и сверки как исходной информации так и промежуточных балансов и расчетов; -обеспечение обратной связи, позволяющей осуществлять эффективное упреждающее воздействие на всех участников оптового рынка электроэнергии; -обеспечение потребителя электроэнергией не только в предусмотренные сроки в необходимом объеме, как в натуральном так и в стоимостном выражении, но и с требуемыми показателями.