Слайд 2
Модель – это некий новый упрощенный объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.
Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом.
Вопрос: почему бы не исследовать сам оригинал, а не строить его модель?
Назовем несколько причин, по которым прибегают к построению моделей.
В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности.
Пример: теория вымирания динозавров, Атлантиды...
Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы глубоко изучить какое-то конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их.
Примеры: карта местности, модели живых организмов...
Оригинал либо очень велик, либо очень мал.
Примеры; глобус, модель Солнечной системы, модель атома...
Процесс протекает очень быстро или очень медленно.
Примеры: модель двигателя внутреннего сгорания...
Исследование объекта может привести к его разрушению.
Примеры: модель самолета или автомобиля...
Моделирование – это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений. Под математическим моделированием будем понимать процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью, и исследование этой модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта. Вид математической модели зависит как от природы реального объекта, так и задач исследования объекта и требуемой достоверности и точности решения этой задачи.
Общие требования к моделям
1. Адекватность - способность отображать свойства объекта в отношении исследуемых с погрешностью не выше заданной.
2. Точность - оценивается степенью совпадения значений параметров действительного объекта и рассчитанных на математических моделях.
3. У ниверсальность - характеризует полноту отображения в модели свойств реального объекта.
4. Экономичность - обычно характеризуется необходимыми затратами машинной памяти и времени. Иногда оценивается по количеству операций необходимых при одном обращении к модели.
Требования универсальности, точности, адекватности с одной стороны и экономичности с другой противоречивы. Это обуславливает работу целого спектра моделей отличающихся теми или иными свойствами.
Слайд 3
Методы экспертных оценок - это методы организации работы со специалистами-экспертами и обработки мнений экспертов. Эти мнения обычно выражены частично в количественной, частично в качественной форме. Экспертные исследования проводят с целью подготовки информации для принятия решений ЛПР (напомним, ЛПР – лицо принимающее решение). Для проведения работы по методу экспертных оценок создают Рабочую группу (сокращенно РГ), которая и организует по поручению ЛПР деятельность экспертов, объединенных (формально или по существу) в экспертную комиссию (ЭК).
Экспертные оценки бывают индивидуальные и коллективные. Индивидуальные оценки - это оценки одного специалиста. Например, преподаватель единолично ставит отметку студенту, а врач - диагноз больному. Но в сложных случаях заболевания или угрозе отчисления студента за плохую учебу обращаются к коллективному мнению - симпозиуму врачей или комиссии преподавателей.
Слайд 5
Под математическим моделированием будем понимать процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью, и исследование этой модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта. Вид математической модели зависит как от природы реального объекта, так и задач исследования объекта и требуемой достоверности и точности решения этой задачи.
В детерминированных моделях все факторы, оказывающие влияние на развитие ситуации принятия решения, однозначно определены и их значения известны в момент принятия решения.
Стохастические м одели предполагают наличие элемента неопределенности, учитывают возможное вероятностное распределение значений факторов и параметров, определяющих развитие ситуации.
Следует отметить, что детерминированные модели, с одной стороны, являются более упрошенными, поскольку не позволяют достаточно полно учитывать элемент неопределенности. С другой стороны, они позволяют учесть многие дополнительные факторы, зачастую недоступные стохастическим моделям. Здесь также нередко оказывается справедливой известная закономерность: учитывая одни факторы при моделировании, мы нередко забываем о других. И это естественно. Никакая модель не может учесть абсолютно все факторы. Но профессионально разработанная модель отличается тем, что позволяет учесть наиболее существенные из них.
Формализованные методы прогнозирования базируются на построении прогнозов формальными средствами математической теории, которые позволяют повысить достоверность и точность прогнозов, значительно сократить сроки их выполнения, облегчить обработку информации и оценки результатов.
В состав формализованных методов прогнозирования входят: методы интерполяции и экстраполяции, метод математического моделирования, статистичесукие методы (теории вероятностей и математической статистики).
Метод экстраполяция - это метод научного исследования, заключающийся в распространение тенденций, установленных в прошлом, на будущий период. Математические методы экстраполирования сводятся к определению того, какие значения будет принимать та или иная переменная величина Х=х(t1), если известен ряд ее значений в прошлые моменты времени
х1=х(t1),..., x(tn-1) → x(tn)
В узком смысле слова экстраполяция - это нахождение по ряду данных функции других ее значений, находящихся вне этого ряда. Экстраполяция заключается в изучении сложившихся в прошлом и настоящем устойчивых тенденций экономического развития и перенесении их на будущее. В прогнозировании экстраполяция применяется при изучении временных рядов и представляет собой нахождение значений функции за пределами области ее определения с использованием информации о поведении данной функции в некоторых точках, принадлежащих области ее определения.
Различают перспективную и ретроспективную экстраполяцию.
Перспективная экстраполяция предполагает продолжение уровней ряда динамики на будущее на основе выявленной закономерности изменения уровней в изучаемом отрезке времени. Ретроспективная экстраполяция характеризуется продолжением уровней ряда динамики в прошлое.
Слайд 6
Обычно U(t) рассматривают как аддитивную функцию, образуя ее элементарными функциями от любых независимых переменных, принимаемых в качестве факторов, влияющих на величину потребления, по которым имеются достоверные фактические данные, а также прогнозы, получаемые из официальных источников (метеоусловия, освещенность, предпраздничные и праздничные дни и т.п.).
Подобный подход справедлив, если принять гипотезу о том, что резких изменений во временном ряду не происходит.
Слайд 7
Обычно U(t) рассматривают как аддитивную функцию, образуя ее элементарными функциями от любых независимых переменных, принимаемых в качестве факторов, влияющих на величину потребления, по которым имеются достоверные фактические данные, а также прогнозы, получаемые из официальных источников (метеоусловия, освещенность, предпраздничные и праздничные дни и т.п.).
Подобный подход справедлив, если принять гипотезу о том, что резких изменений во временном ряду не происходит.
Слайд 14
В общем случае наивысшая частота гармонического разложения дискретного ряда, называемая частотой Найквиста, определяется половиной интервала между наблюдениями, в случае годового статистического ряда N = 12, n = 24.
Слайд 16
На оптовом рынке торгуются два товара – электроэнергия и мощность. Мощность – особый товар, покупка которого предоставляет участнику оптового рынка право требования к продавцу мощности поддержания в готовности генерирующего оборудования для выработки электроэнергии установленного качества в объеме, необходимом для удовлетворения потребности в электрической энергии данного участника.
Принципы функционирования оптового рынка определяются Правилами оптового рынка электрической энергии и мощности, утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации №1172 от 27 декабря 2010 года.
Мощность – особый товар, покупка которого предоставляет участнику оптового рынка право требовать от продавцов мощности поддерживать генерирующее оборудование в состоянии готовности к выработке электроэнергии. [7]
Рынок мощности позволяет избежать дефицита мощности в среднесрочной и долгосрочной перспективе, сформировать у собственников генерирующего оборудования обязательства по поддержанию мощностей в состоянии готовности к работе, а также возместить часть условно-постоянных издержек при эксплуатации генерирующих объектов. За счет функционирования рыночных механизмов, учитывающих доходность на инвестированный капитал, повышается инвестиционная привлекательность строительства и эксплуатации объектов электроэнергетики.
Рынок системных услуг используется в качестве механизма обеспечения надежности функционирования энергетической системы и качества электрической энергии. В разных странах рассматривают различные типы системных услуг. Основными из них являются следующие:
первичное и вторичное регулирование частоты электрического тока;
регулирование напряжения;
поддержание резервов мощности;
возможность запуска генерирующего объекта без внешнего источника электрической энергии;
регулирование нагрузки потребителей;
противоаварийное управление.
Организация отбора субъектов электроэнергетики, оказывающих услуги по обеспечению системной надежности, и оплата таких услуг, а также координация их действий по оказанию услуг по обеспечению системной надежности осуществляются Системным оператором.
Слайд 17
Рынок торговли электроэнергией состоит из 3 разделенных по времени, но связанных по формированию окончательных (фактических) объемов производства/потребления электроэнергии секторов:
1. Долгосрочный рынок двусторонних договоров. При заключении свободных договоров участники рынка самостоятельно определяют контрагентов, цены и объемы и графики поставки электрической энергии.
2. Краткосрочный рынок "на сутки вперед" (РСВ)
Участники на общем аукционе конкурируют за полный объем выработки генераторов/потребления электроэнергии на основе поданных ценовых заявок. Предусматривается узловое маржинальное ценообразование с учетом потерь и системных ограничений. Результаты аукциона - почасовые плановые графики производства/ потребления на следующие сутки.
3. Балансирующий рынок (БР)
Происходит оплата отклонений фактических показателей производства/потребления электроэнергии от плановых показателей на основе конкурентного ценообразования. Участвуют заявки РСВ генераторов, потребителей с регулируемой нагрузкой и оперативные ценопринимающие заявки.
Слайд 19
Графики нагрузки в ЭЭС являются последовательностями наблюдений или расчетных значений, показывающих изменения мощности в течение определенного периода времени. В суточных, недельных и годовых графиках проявляется периодичность процесса изменения мощности нагрузки, связанная с режимом работы людей, сменой дня и ночи, недельными циклами и сезонными изменениями в течение года.
На режим потребления электрической энергии огромное влияние оказывают состав потребителей ЭЭС, продолжительность рабочей недели (количество смен в сутки), степень загрузки смен промышленных предприятий, метеорологические факторы, а также некоторые другие.
Краткосрочный прогноз суточных графиков нагрузки энергосистемы выполняется на следующие сутки и на несколько суток вперед. На режим потребления электрической энергии огромное влияние оказывают состав потребителей ЭЭС, продолжительность рабочей недели (количество смен в сутки), степень загрузки смен промышленных предприятий, метеорологические факторы, а также некоторые другие.
Существенное значение в составе нагрузки имеет соотношение между промышленными потребителями и коммунально-бытовым сектором (верхний ряд рисунков).
Если система имеет значительную бытовую нагрузку, то вечерний максимум значительно больше утреннего (рис. а). Эта разница особенно заметна в летнее время. Летом максимум наступает намного позже, чем зимний. Летом максимум – пикообразный, а зимой – пологий. Минимальная нагрузка составляет 50…60 % от максимальной нагрузки.
В энергосистемах с преобладанием промышленной нагрузки имеется два явно выраженных максимума: утренний и вечерний (рис. б). Суточный график таких систем более ровный, и минимальная нагрузка составляет 70…80 % от максимальной. В некоторых энергосистемах нагрузка утреннего максимума может быть больше, чем вечернего.
Характер суточного графика нагрузки зависит от освещенности и температуры воздуха. При малой освещенности в дневное время нагрузка возрастает и утренний пик становится более продолжительным (рис. в). При низкой температуре воздуха нагрузка также возрастает, особенно днем (рис. г).
Наиболее важные графики нагрузки – в период зимнего максимума и летнего минимума, когда следует заботиться о достаточном резерве мощности и соответственно иметь маневренные станции с малым технологическим минимумом. В настоящее время соотношение нагрузок в ЭЭС составляет 0,5…0,8.
В нижнем ряду рисунков показаны суточные графики активной и реактивной нагрузки для двух энергосистем: с преобладанием промышленной нагрузки (рис. д) и с преобладанием бытовой нагрузки (рис. е).
Системы имеют примерно одинаковые активные нагрузки в утренний и вечерний максимум, но в первой системе утренний максимум реактивной мощности выше вечернего, что объясняется преобладанием в составе нагрузки асинхронных двигателей. Во втором случае вечерняя активная нагрузка выше утренней и вечерний максимум реактивной мощности больше утреннего.
Слайд 20
Суточные графики дней недели в общем повторяются изо дня в день с небольшими случайными различиями и режимами выходных и праздничных дней. Средний рост или снижение нагрузки в течение недели или нескольких недель связан с сезонными изменениями, в особенности в осенний и весенний периоды. Такие изменения, происходящие в среднем, относят к трендовым (непериодическим) составляющим графика нагрузки. Эти изменения для годовых графиков обусловлены естественным ростом нагрузки потребителей.
Краткосрочное прогнозирование суточных графиков нагрузки рабочего дня ЭЭС производится на основании графика предыдущего дня, графика соответствующего дня предыдущей недели и прогноза погоды.
Графики нагрузки выходных дней (суббота, воскресенье), а также послевыходного дня (понедельник) существенно отличаются от графиков обычных выходных дней. Они составляются на основании графиков предыдущих выходных и послевыходных дней, прогноза погоды и других влияющих факторов. Погрешность прогноза обычно составляет 2…3 %.
На слайде представлен недельный график мощности нагрузки ЕЭС РФ
Слайд 23
Учитывая, что в энергосистемах имеются фактические данные нагрузки с разной дискретностью и глубиной архива, причем за много лет, чаще других применяется метод статистической экстраполяции, иногда называемый календарный метод.
Модель сезонных кривых –– создание прогноза на основе сезонного изменения потребления в каждый конкретный час суток, а также на основе прогноза погоды.
Сезонная кривая формируется для каждого часа каждого дня прогнозируемого года путем статистической обработки данных за несколько предшествующих лет. Всего на текущий год таких кривых 24 – на каждый час суток. Тем самым, кроме подобия характерных суток, учитывается и многолетний тренд в сезонном и многолетнем временных разрезах.