Модели и методы анализа надежности энергоснабжения отдаленных населенных пунктов

Автор(ы): Губий Е.В., Зоркальцев В.И.

Выпуск: 78

Рубрика: Надежность и диагностика средств и систем управления

Год: 2019

Библиография: Губий Е.В., Зоркальцев В.И. Модели и методы анализа надежности энергоснабжения отдаленных населенных пунктов // Управление большими системами. Выпуск 78. М.: ИПУ РАН, 2019. С.221-234. URL: https://doi.org/10.25728/ubs.2019.78.9

Дата опубликования: 31.03.2019

Ключевые слова: запасы энергоресурсов, метод Монте-Карло, надежность энергоснабжения, резервы мощности, случайный процесс

Аннотация: Рассматриваются математические модели для анализа надежности энергоснабжения отдаленных населенных пунктов. Предложен трехуровневый комплекс вложенных моделей. Нижний уровень представляет модель функционирования системы энергоснабжения отдаленного населенного пункта в течение рассматриваемого периода времени. Второй уровень представляет модель анализа надежности энергоснабжения. Этот анализ базируется на многократной имитации функционирования системы энергоснабжения в случайно формируемых условиях. В качестве случайных рассматриваются величины потребности и производства энергии, а также величина переходящих запасов энергии в накопителях. Значения величин потребности и производства энергии для имитаций функционирования формируются методом Монте-Карло из заданных законов вероятности этих величин. Случайная величина переходящих запасов энергии формируется по алгоритму, который вырабатывает марковскую последовательность этих запасов. Верхний уровень представляет модель выбора оптимального состава средств обеспечения надежности – резервов мощности в производстве энергии и емкости хранилищ энергии. Минимизируется математическое ожидание суммы приведенных затрат на функционирование системы энергообеспечения и ущербов от дефицита. Значения такой целевой функции при заданном составе средств обеспечения надежности определяются в результате цикла расчетов на модели анализа надежности. Представлены результаты исследований надежности топливоснабжения с энергетической плантации отдаленного населенного пункта в природно-климатических условиях прибрежных районах оз. Байкал.

Author(s): Gubiy E., Zorkaltsev V.

Article title: Models and methods for reliability analysis of the energy supply of remote settlements

Issue: 78

Year: 2019

Keywords: energy resource reserves, Monte Carlo method, power reserves, power supply reliability, random process

Abstract: The mathematical models for the reliability analysis of energy supply of remote settlements are considered. The three-level complex of nested models is proposed. The lower level represents the model of functioning of the energy supply system of a remote settlement during a unit of time. The second level is a model of energy supply reliability analysis. This analysis is based on a multiple-fold imitation of the functioning of the energy supply system in randomly formed conditions. The values of energy demand and energy production, as well as the values of carryover energy reserves in storage devices are considered as random. The values of the demand and energy production for the imitations of functioning are formed by the Monte Carlo method from the given laws of probability of these quantities. The random value of the carryover energy reserves is formed by an algorithm that generates a Markov sequence of these reserves. The upper level represents the model for selecting the optimal composition of the means of ensuring reliability (power reserves in energy production and the capacity of energy storages). The mathematical expectation of the sum of the reduced costs for the operation of the energy supply system and the losses from the deficit is minimized. The values of such an objective function for a given means of ensuring reliability are determined as a result of a cycle of calculations on the model of reliability analysis. The results of studies of the reliability of biofuel supply from the energy plantation to a remote settlement, in the natural-climatic conditions of the coastal of the Baikal Lake are presented.