Рассматривалась гипотетическая система с максимумом нагрузки 4 000 МВт, минимумом 2 500 МВт. Установленная мощность 4 400 МВт, резерв 400 МВт. В качестве экспертов по оценке целей и эффективности вариантов участвовали три специалиста: экономист- энергетик; специалист по электростанциям и надежности; специалист по гидроэлектростанциям и режимам.
Оговорив условие, что система расположена в европейской части, эксперты установили следующие неравенства относительно важности целей, перечень которых дан в табл. 6-1.
В соответствии с этими неравенствами нормированные оценки надежности целей получились следующими (см. табл. 6-1).
Таблица 6-1
1 | Цели | Важность vi |
1 | Максимум надежности | 0,455 |
2 | Минимум капиталовложений | 0,272 |
3 | Минимум потерь энергоресурсов | 0,108 |
4 | Минимум срока строительства | 0,065 |
5 | Максимум регулировочного диапазона блоков | 0,035 |
в | Минимум ограничений на размещение | 0,030 |
7 | Минимум времени ввода мощности | 0,022 |
8 | Минимум затрат живого труда | 0,013 |
В качестве факторов, варьируемых в ходе оптимизации, принимаются уровни мощности станций различного вида:
х1 — КЭС с блоками 300 МВт;
х2 — КЭС с блоками 100 МВт;
х3 — АЭС с блоками 220 МВт;
х4 — ГТУ с агрегатами 40 МВт;
х5 — ГАЭС;
х6 — ГЭС средней мощности.
План факторного эксперимента определяется дробной репликой следующего вида табл. 6-2 [Л. 84]. В табл. 6-2 даны оценки эффективности В — по данным экспертов и В — по уравнению регрессии.
В относительных единицах значения факторов +1 отвечают верхним уровням, а — 1 отвечают нижним уровням. Нуль же отвечает среднему уровню.
Таблица 6-2
Для оценки эффективности выполнения (обеспечения) цели в каждом варианте экспертами были предложены следующие абсолютные показатели и процедуры вычисления.
Цель О1. Показатель — коэффициент готовности Кг. взвешенный по мощности КЭС (300), где он принят равным 0,8, и обменной мощности, где он принят равным 0,95. У вариантов с максимальным значением Кг е1=1, у остальных вариантов е1 уменьшен пропорционально величине Кг, у вариантов с Кг.мин е1 = 0.
Цель О2. Показатель — капиталовложения, определяемые через удельные значения на 1 кВт установленной мощности:
КЭС (300) — 120 руб/кВт;
КЭС (100) — 150 руб/кВт;
АЭС — 180 руб/кВт;
ГТУ — 80 руб/кВт;
ГАЭС — 200 руб/кВт;
ГЭС — 250 руб/кВт.
Для замыкающей К Э С — 100 руб/кВт, для одной цепи ВЛ межсистемной связи 500 кВт — 25 млн. руб.
У варианта с минимальными капиталовложениями е2=1 . У остальных вариантов е% уменьшен пропорционально величине капиталовложений. У вариантов с максимальными капиталовложениями е2= 0.
Цель О3. Показатель — коэффициент полезного действия ηср, взвешенный по мощности. Приняты следующие значения η у станций:
КЭС (300) — 0,35;
КЭС (100) — 0,30;
АЭС — 0,4;
ГТУ — 0,25;
ГАЭС — 0,6;
ГЭС — 0,95.
У варианта с ηр.макс е3=1. У остальных вариантов пропорционален величине ηср. При варианте с ηср.макс е3=0.
Цель О4. Показатель — срок строительства Тстр, принят по году окончания ввода всех намечаемых строительством (согласно структуре) станций. Считается, что минимальный уровень уже достигнут. Приняты следующие сроки для станций:
КЭС (300) — 1 год;
КЭС (100) — 0,5 года;
АЭС — 2 года,
ГТУ — 1,5 года,
ГЭС и ГАЭС — 5 лет.
У варианта с Тстр.мин е4=1, у остальных — уменьшен пропорционально величине ГСТр, у варианта ГСТрМИН е4= 0.
Цель О5. Показатель — регулировочный диапазон Э ср, взвешенный по мощности. Приняты следующие значения О для станций:
КЭС (300) — 40%;
КЭС (100) — 60%;
АЭС — 10%;
ГТУ — 100%;
ГАЭС — 200% (считая потребление в ночные часы);
ГЭС — 80%.
У варианта с Dcр.макс е5=1, у остальных — уменьшен пропорционально величине Dcр, у варианта с Dcрмакс е5= 0.
Цель О6. Показатель — относительная оценка, обратно пропорциональная величине капитальных вложений, так как с ограничением связано увеличение капитальных затрат на строительство линий, каналов транспорта, воды и топлива. Чем больше капиталовложения, тем больше затраты на строительство и, следовательно, больше ограничения на размещение объектов.
Цель O8. Показатель — штатный коэффициент, взвешенный по мощности станций kшт.ср. Приняты следующие значения kшт для станций:
КЭС (300) — 0,5 чел/кВт;
КЭС (100) — 1,0 чел/кВт;
АЭС — 0,5 чел/кВт;
ГТУ — 0,1 чел/кВт;
ГАЭС — 0,05 чел/кВт;
ГЭС — 0,1 чел/кВт. . ,
Таблица 6-3
Абсолютные оценки показателей обеспечения [целей по вариантам
У варианта с (kшт.cр)мин е8=1, у остальных уменьшен пропорционально величине показателя, у варианта С (kшт.ср)макс е8=0.
Абсолютные оценки показателей обеспечения целей по вариантам приведены в табл. 6-3. Результаты расчета относительных оценок обеспечения целей и общей эффективности представлены в табл. 6-4.
Таблица 6-4
Таблица 6-5
Полученная структура отвечает оптимальному решению.
Суммарная установленная мощность при оптимальном решении 3 415 МВт.
Таблица 6-6
Для обеспечения максимума необходимо передать с Востока 985 МВт, что отвечает оптимальной загрузке ВЛ 500 кВ.
Для развития системы с исходного уровня необходим ввод двух блоков 100 МВт, ГАЭС 250 МВт, ГЭС 375 МВт и ВЛ 500 кВ на Востоке. Это решение не противоречит и инженерной интуиции, и опыту развития энергетики. Решение задачи методом экспертных оценок и факторного эксперимента, как показывает рассмотренный пример, значительно проще и быстрее обычных проектных приемов с перебором большого числа вариантов, технико-экономическими расчетами и разбором качественных преимуществ.
Полученное решение методом факторного эксперимента и экспертных оценок было проверено на устойчивость при варьировании таких неуправляемых (дрейфующих) факторов, как надежность блоков и удельная стоимость станций (табл. 6-6).
Полученное уравнение регрессии
(6-36)
позволяет судить об изменении эффективности оптимального варианта в зависимости от изменения факторов. Оказалось, что Вд определяется в основном величиной (на 90%) d0 и указанные предельно возможные дрейфы не влияют на оптимальность решения.
