//Электрика. – 2010. – № 3.– С. 22–25.

МЕТОДИКА КРАТКОСРОЧНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ "МОСВОДОПРОВОД"

К. Е. Хренов, Первый заместитель ген. директора,

А. В. Битиев, начальник управления, Ю. В. Васильева, вед. инженер,

А. Р. Абельдаев, канд. техн. наук

МГУП "Мосводоканал", abeldaev_aivar@mail.ru

 

В условиях формирования и развития свободного рынка электроэнергии для предприятий – крупных потребителей электрической энергии – на первый план выходит проблема точного планирования электропотребления в краткосрочной перспективе (на двое суток вперёд, по часам и др.) на границе раздела "предприятие – поставщик электроэнергии".

МГУП "Мосводоканал" – крупнейшая в России водная компания, оказывающая услуги водоснабжения и водоотведения более чем 13 млн жителей Московского региона[1] (рис. 1). Это мощный индустриальный комплекс по производству питьевой воды, приёму и очистке сточных вод, имеющий развитую инфраструктуру, которая включает десятки насосных станций, очистные сооружения и инженерные системы подачи и распределения воды.

Рис. 1. Структурная схема АСКУЭ ПУ "Мосводопровод"

 

В состав МГУП "Мосводоканал" входят обособленные производственные управления (ПУ) "Мосводоподготовка"; "Мосводопровод"; "Мосочиствод"; "Зеленоградводоканал" и подразделения: ПЭУ канализационной сети; Вазузская гидротехническая система.

Доля электропотребления ПУ "Мосводопровод" (ПУМВ) составляет около 10 % от величины электропотребления всего МГУП "Мосводоканал". Параметры суточного, недельного и помесячного электропотребления ПУМВ характеризуются явно выраженной сезонностью (например, электропотребление за март 2009 г. – 5,14 млн кВтч, июнь 2009 г. – 4,24 млн кВтч; максимальная мощность – соответственно 29,16 и 10,29 МВт).

С 2008 г. в Управлении внедрена система АСКУЭ, предназначенная для автоматизированного сбора достоверной информации по коммерческому учёту электроэнергии (мощности), предоставления информации органам управления МГУП "Мосводоканал" для анализа результатов и принятия управленческих решений, интеграции в АСКУЭ производства и распределения энергоресурсов г. Москвы, организации доступа предприятия на ОРЭ.

В настоящее время в ПУМВ применяется метод планирования электропотребления по циклограммам. Перечислим их состав, реализуемый еженедельно по следующему алгоритму:

1.  Производят расчёт планируемого водопотребления г. Москва на календарную неделю вперед.

2.  На основе требуемых объёмов подачи воды и необходимого рабочего давления выполняют почасовой расчёт основных показателей работы насосных агрегатов каждой станции ПУМВ в планируемый период.

3.  Составляют циклограмму, в которой определяется режим работы каждой насосной станции (НС) с указанием времени включения и выключения каждого агрегата с точностью до 5 мин.

4.  В соответствии с утверждённой циклограммой на неделю вперёд заполняется "Почасовая ведомость работы основного энергетического оборудования Службы насосных станций ПУМВ за сутки". Она представляет собой электронную таблицу с перечнем всех насосных агрегатов (с указанием номинальной мощности каждого приводного электродвигателя), присоединённых субабонентов и собственных нужд станций (электропотребление определяется в соответствии со среднестатистическими показателями).

5.  По заполненной "Почасовой ведомости" формируют план почасового потребления электроэнергии ПУМВ на неделю вперёд.

Однако этот метод имеет ряд недостатков, поскольку планирование электропотребления происходит на основе расчётных показателей работы НС, которые, в свою очередь, основаны на прогнозных данных по водопотреблению города, т. е. исходные данные уже содержат погрешность. "Почасовая ведомость" содержит номинальные параметры приводных электродвигателей, что может не соответствовать реальным показателям их работы, особенно при оборудовании насосных агрегатов частотными преобразователями. Фактическое время включения агрегатов согласовывается с диспетчером ОАО "Мосэнергосбыт", вследствие чего график, как правило, не выдерживается, и это напрямую влияет на точность планирования. Кроме того, используются расчётные параметры электропотребления субабонентов, имеющих независимые режимы, спрогнозировать которые не представляется возможным.

Б. И. Кудрин справедливо утверждает, что необходимо "…пользоваться только величинами, инструментально проверяемыми. Не дробить электрорасход при расчёте по объекту (цеху) на технологию, вентиляцию, транспорт и др., а оперировать показаниями счётчиков, где есть суммарный показатель…."[2]. Поэтому для краткосрочного почасового планирования электропотребления ПУМВ была предложена новая методика, основанная на современных ценологических представлениях и использующая в качестве исходных данных показания АСКУЭ.

Москва представляет собой мегаполис, население которого потребляет огромное количество питьевой и промышленной воды. В каждый момент времени отдельные потребители и их группы расходуют воду по-разному, хаотически, однако водопотребление всего мегаполиса подчиняется устойчивым Н-распределениям. Насосные станции ПУМВ обеспечивают необходимый объём и давление воды в различных районах города, но отследить расход электроэнергии каждого отдельного электроприёмника ПУМВ (трансформатора, приводного электродвигателя, лампочки, субабонента и др.) не представляется возможным. Однако для электропотребления всех насосных станций ПУМВ характерны свои устойчивые Н-распределения, которые зависят от времени суток и дней недели.

На примере испытания методики и полученных экспериментальных данных рассмотрим новую методику планирования.

1.  На основании данных АСКУЭ за период с 02.03.09 по 12.06.09 составлена ведомость фактического почасового электропотребления таким образом, чтобы имелась возможность сравнить данные за один и тот же час одного и того же дня недели (в таблице представлен фрагмент ведомости).

День

недели

Период,

часы

02.03–08.03

09.03–15.03

16.03–23.03

23.03–29.03

30.03–05.04

06.04–12.04

Понедельник

00–01

4534,11

4474,68

4373,31

4461,86

4722,01

4293,14

01–02

3262,07

3455,98

3300,54

3128,25

3456,51

3199,03

02–03

3203,75

3160,07

3062,63

3106,26

3108,09

2989,05

03–04

3153,76

3123,28

3042,99

3090,76

3098,42

2931,00

 

 

 

 

 

 

21–22

11564,38

13418,08

11182,22

11361,49

10833,29

11499,64

22–23

12027,25

11460,70

11137,76

10711,27

10558,73

11552,03

23–00

8688,10

7734,19

7322,17

7502,06

7818,06

8060,55

Итого

190497,77

180351,48

185428,47

180408,05

170458,70

165786,09

Вторник

00–01

4425,76

4444,61

4217,63

4240,92

4854,10

4398,20

01–02

3281,36

3156,89

3176,66

3154,63

3974,36

2993,90

02–03

3275,09

3080,35

3047,41

3082,81

3430,60

2944,84

03–04

3253,35

3043,21

3029,79

3071,86

3066,97

2911,33

 

 

 

 

 

 

21–22

10506,48

10596,40

10838,98

10322,78

10071,46

9403,82

22–23

11081,36

10945,14

11011,79

10369,31

10278,47

10222,06

23–00

11081,64

10778,43

10865,86

10303,71

10076,21

10653,27

00–01

8130,74

7182,87

7879,61

7038,97

7357,31

7465,22

Итого

185841,48

180479,45

174474,58

172702,07

170567,41

157892,62

 

2. Для каждой строки таблицы строят график, производят аппроксимацию данных и составляют уравнение аппроксимирующей кривой (рис. 2). В качестве аппроксимирующей функции выбирается либо линейная, либо полиномиальная (второго или третьего порядка). Выбор типа функции зависит от точности аппроксимации эмпирических данных. В результате было построено 24∙7=168 графиков.

3.  По полученному уравнению аппроксимирующей кривой при помощи программного пакета Mathcad вычисляют значение планируемого электропотребления ПУМВ на следующий (по порядку) промежуток времени.

К преимуществам новой методики следует отнести простоту сбора первичных данных при помощи АСКУЭ и их достоверность, при этом не требуются циклограммы и прогнозные расчёты водопотребления Москвы. Почасовое планирование можно осуществлять на шесть дней вперед (т. е. во вторник текущей недели составляется почасовой план расхода электроэнергии до понедельника будущей недели). Почасовое планирование осуществляется независимо от планируемого и фактического времени включения и выключения насосных агрегатов, а также режимов работы субабонентов.

Рис. 2 Пример графика и аппроксимирующей кривой для интервала 200–300 (день недели – понедельник)

 

Отметим, что на текущем этапе применение методики нецелесообразно для праздничных дней, выпадающих на будни, и "рабочих" выходных – т. е. аномальных рабочих и выходных дней. В такие дни режим работы потребителей воды существенно меняется, что сказывается на электропотреблении НС, и здесь предпочтительнее метод планирования по циклограммам. Однако после составления более полной базы данных АСКУЭ этот недостаток методики будет устранён.

Апробация методики происходила в рамках краткосрочного планирования электропотребления насосных станций ПУМВ в июне 2009 г. Отклонения прогнозных значений от фактических данных оказались значительно ниже, чем при планировании по циклограммам (рис. 3 и 4). За период сравнения результатов (18 суток) отмечалось сокращение средней погрешности планирования с 13,38 до 7,05 %. Наибольшая погрешность планирования по предложенной методике отмечена в интервале 2300–0200, однако в это время суток цены на оптовом рынке электроэнергии минимальны, что экономически сглаживает погрешность планирования.

 

Рис. 3. Фактические (■) и прогнозные величины электропотребления (♦ – по циклограммам, ● – по предлагаемой методике)

 

Рис. 4. Суммарное электропотребление за сутки 16.06.09 (день недели – вторник)

В настоящее время в ПУМВ ведутся работы по совершенствованию методики и выдаче её в виде готового программного продукта.



[1] www.mosvodokanal.ru/index.php?do=cat&category=about

[2] Кудрин Б. И. Постнеклассическое видение проблем электрического хозяйства предприятий, организаций и учреждений // Электрика. 2009. № 1. С. 3–11.