Распределение потерь

Опубликовано: 30 декабря 2014 г. в 00:26, 415 просмотровКомментировать

Введение

Технологическое взаимодействие генераторов, сетей, энергосбытов и потребителей электроэнергии по энергосбережению и повышению энергетической эффективности — важная бизнес — задача, а также важнейшая государственная задача. Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» создал правовые, экономические и организационные основы стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности [1]. Сокращение потерь энергетических ресурсов при их передаче и потреблении является многопараметрической задачей, охватывающей множество разнообразных процедур в различных технических системах и отраслях. Одной из важнейших задач, при определении объёмов потреблённой электроэнергии, является распределение потерь энергии между субъектами розничного рынка электроэнергии (РРЭ), находящимися в одной технологической цепочке.

На всех участках линии перетока возникают общие фактические потери электроэнергии и мощности. Эти потери возникают в сетях сетевых организаций и, для целей автоматизированного расчёта стоимости электроэнергии (биллинга), должны быть определены (измерены, рассчитаны и спланированы).

Целью изучения вопроса распределения потерь электроэнергии стало моделирование соответствующего функционала в современных информационных системах, а также учёт потерь, которые по каким либо причинам явно не распределены по смежным субъектам рынка электроэнергии, а значит, не имеют ответственного за их снижение. Объектом исследования стали точки поставки электроэнергии, собранные в группы по административным и техническим свойствам групп точек поставки (ГТП), а предметом исследования стали, собственно, массивы данных об объёмах потребления электроэнергии.

Для моделирования механизма распределения потерь электроэнергии в биллинговых информационных системах на этапах исследования было проведено:

  • классификация потерь на различных участках линии перетока в иерархии моделей измерений;
  • определение задачи распределения потерь и самого термина «распределение потерь»;
  • определение сущностей, подлежащих учёту, для целей распределения потерь.

В периодической отраслевой литературе имеется описание опыта автоматизации энергосбытовой деятельности компаний регионального и городского уровня, таких как МОЭК, «Волгоградэнергосбыт», «Мосэнергосбыт» и других предприятий, где использовались различные зарубежные программно-аппаратные платформы (SAP, Oracle E-Business Suite, Oracle CC&B;). Автор статьи участвовал в постановке технических задач и внедрении отечественных информационных биллинговых систем российских разработчиков в компаниях «Арктик — энерго» (Мурманская область), «Оборонэнергосбыт» (Москва), во множестве региональных энергосбытов Волгограда, Владивостока, Ярославля, Самарской и Саратовской областях. Анализируя результаты проектов, можно сделать вывод, что применение в энергосбытовой деятельности последних управленческих и it-разработок дает значительные положительные эффекты как оперативного, так и стратегического характера на долгосрочную перспективу и в интересах значительного числа участников процесса. При этом процедура распределения потерь часто сводится к вменению ни чем не обоснованных коэффициентов, корректирующих объёмы потреблённой электроэнергии.

Классификация потерь на РРЭ

Известно, что как плановые, так и фактические потери сетевой организации делятся на технические и «коммерческие» [2].

Коммерческие потери — это часть общих потерь, обусловленная неточностью исходных данных, а к техническим- потери в линиях и оборудовании электрических сетей, обусловленных физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии в соответствии с техническими характеристиками и режимами работы линий и оборудования.

На всех участках линии перетока для энергосбытовых и сетевых предприятий возникают различные потери, с точки зрения ответственности и оплаты за их возникновение. Данные об этих потерях рассчитываются и хранятся в специализированных автоматизированных системах, предназначенных для расчёта стоимости потреблённой электроэнергии. Величина технических потерь в автоматизированной биллинговой системе — есть некий измеряемый фактор — «учётный показатель», подлежащий регистрации с помощью измерения и «расчётный показатель» расчётной модели измерений, подлежащий расчёту.

Измерения — первичная функция автоматизированных измерительных систем и ключевая концепция многомерных баз данных. Многомерное моделирование предусматривает использование измерений для предоставления максимально возможного контекста для измеряемых фактов [3]. Измерения используются не только для определения объёмов потреблённой энергии (например, показаний счётчика электроэнергии), но и для определения объёма потерь на требуемом уровне детализации. Измерения организуются в иерархию, состоящую из нескольких уровней, каждый из которых представляет уровень детализации, требуемый для соответствующего анализа. Для систематизации информационной структуры и детализации данных биллинговой системы удобно использовать фреймовую концепцию представления знаний, идея которой состоит в концентрации всех знаний о некотором классе объектов в единой структуре данных, что позволяет связать декларативные и процедурные знания о рассматриваемом объекте. [4]

На участке до точки поставки потери DW1 компенсируются всеми покупателями электроэнергии (мощности) на оптовом рынке электроэнергии и мощности (ОРЭМ), согласно установленных государством тарифов, которые, как правило, входят в стоимость электроэнергии, покупаемой на ОРЭМ [2]. Если величина этих потерь не входит в стоимость приобретаемой электроэнергии на ОРЭМ, то она регистрируется в базе данных в относительном значении.

На участке от точки измерения на ОРЭМ до точки поставки (подключения) на РРЭ потери DW2 компенсирует сетевая организация, осуществляющая транзит электроэнергии и мощности до точек подключения, находящихся на границе балансовой и эксплуатационной принадлежности сетей сетевой организации и сетей потребителей. Законодательством РФ определено, что потери электрической энергии в электрических сетях, не учтенные в ценах (тарифах) на электрическую энергию на оптовом рынке, оплачиваются сетевыми организациями путем приобретения электрической энергии на розничном рынке у гарантирующего поставщика или энергосбытовой организации по регулируемым ценам (тарифам), определяемым в соответствии с утверждаемыми федеральным органом исполнительной власти в области регулирования тарифов методическими указаниями, и свободным (нерегулируемым) ценам [5]. Эти потери определяются разностью между объёмами закупленной электроэнергии в точке поставки и потреблёнными объёмами в точке подключения и подлежат компенсации (выкупу) сетевой организацией [5]. Величина этих потерь подлежит учёту в виде расчётного показателя автоматизированной системы.

На участке от точки подключения на розничном рынке до точки учёта потери DW3 подлежат компенсации эксплуатирующей внутренние сети потребителей организацией. Согласно законодательству, потери электроэнергии во внутридомовых электрических сетях определяются исполнителем коммунальных услуг как разность между объемом электрической энергии, приобретенным на границе балансовой принадлежности электрических сетей сетевой организации и внутридомовых электрических сетей, объемом использования электрической энергии на общедомовые нужды и объемом оказанных потребителям коммунальных услуг электроснабжения [5].

Как правило, величина этих потерь согласовывается сертифицированными методиками (или условиями договора электроснабжения) и выражается в поправочном коэффициенте, уточняющем объём реализованной электроэнергии потребителю, возлагая ответственность за потери на потребителя или эксплуатирующую его сети организацию [5]. Величины этих потерь подлежат учёту в виде учётного показателя автоматизированной системы с целью включения их в расчёт стоимости реализованной электроэнергии.

На участке от точки поставки до точки измерения, или между совокупностями этих точек, потери компенсирует сбытовая организация, и их учёт и распределение является частью учётных и измерительных задач автоматизированной системы коммерческого учёта и автоматизированной биллинговой системы. Величина потерь определяется согласованным алгоритмом расчёта потерь между поставщиком и потребителем и смежными организациями, осуществляющими измерения электроэнергии в режиме «отдача» и в режиме «приём».

Задача распределения потерь

Задача измерения объёмов электроэнергии в двух режимах возникает, когда схема электроснабжения построена таким образом, что в результате переключений происходит и изменение расчётных схем, и изменение отношения точек поставки к точкам измерения.

Расчётные схемы — это математическая модель замещения элементов электрической сети (линии электропередачи, подстанционное оборудование) электроэнергетической системы с обозначением узлов генерации и нагрузки, объединенных в соответствии с физической последовательностью их соединения в электрической сети [6]. Расчётные схемы связывают точки поставки электроэнергии и точки её измерения, образуя организационную модель измерений электроэнергии.

Точка измерения электроэнергии — это физическая точка в электрической цепи, в которой производится прямое измерение величины и направления тока. Точке измерения может также соответствовать набор параметров, определяющий измерительный комплекс (прибор учёта (счётчик), коэффициенты трансформации трансформаторов тока, напряжения, координаты на карте и на электрической схеме).

Точка поставки электроэнергии субъекту ОРЭМ — это место в электрической сети, определяемое для каждого участника оптового рынка Системным оператором и Администратором торговой системы, используемое для определения и исполнения участником оптового рынка обязательств по договорам купли-продажи электрической энергии и владельцев объектов электросетевого хозяйства по оплате потерь электрической энергии [2]. Точка поставки обычно совпадает с границей балансовой принадлежности [7]. Точки поставки объединяются в группы.

Группа точек поставки (ГТП) - это совокупность, состоящая из одной или нескольких точек поставки, относящихся к одному узлу расчетной модели и (или) к единому технологически неделимому энергетическому объекту. ГТП ограничивает территорию, в отношении которой покупка или продажа электрической энергии (мощности) на оптовом рынке осуществляются только данным участником оптового рынка. ГТП используются для определения и исполнения энергосбытовой организацией обязательств, связанных с поставкой и оплатой электрической энергии (мощности). Группы точек поставки определяются Системным оператором и Администратором торговой системы — организациями, осуществляющие техническое и административное регулирование оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЭМ). Точки поставки относятся к одной ГТП, если в случае одновременного размыкания электрических сетей, во всех точках поставки данной группы, объект электроснабжения, снабжаемый сбытовой организацией, оказывается изолированным от электрической сети [8].

Точки поставки и ГТП — это сущности, обладающие характерным поведением и отличительными характеристиками в предметной области. К точкам учёта «привязываются» точки измерения, на которых производится закупка, к точкам измерения привязываются точки учёта, по которым производится реализация. Эти связи образуют свои дополнительные фреймы, на основе которых формируется расчётная и организационная модели измерений. От количества точек измерения и точек поставки, от конфигурации иерархии моделей измерения электроэнергии зависит выбор методов и инструментов автоматизации сбытовой деятельности и способов обработки информации.

Организационная модель измерений электроэнергии — это модель, описывающая (или отражающая в информационной системе) иерархию элементов электрической сети и правила учёта объёмов перетока и потребления электроэнергии. Задачей организационной модели измерений является формирование корректных учётных показателей.

Расчётная модель измерений электроэнергии — это модель, описывающая (или отражающая в информационной системе) правила и методы обработки информации об объёмах ценах и стоимости закупаемой и реализуемой электроэнергии. Задачей расчётной модели измерений является формирование корректных расчётных показателей.

Точка поставки также может быть выражена типовым фреймом с набором слотов идентификаторов и слотов-ссылок. Во многих случаях, определённых методом расчёта стоимости электроэнергии, для точек учета потребителей, организационная модель измерений должна определять сведения о соответствующих им точках поставки. Это соответствие нужно для определения конкретной точки поставки к группе точек поставки. В случае, когда реализация электроэнергии потребителям производится непосредственно с точек поставки ОРЭМ (точки поставки совпадают с точками подключения), то точки измерения совпадают с точками учёта на РРЭ. В этом случае, объём потерь, возникающий на линии перетока между точкой поставки и точкой измерения, корректирует объёмы потребления электроэнергии (мощности) поставщиком. В этой, как и в других ситуациях, величина потерь зависит от марки проводника, длины участка перетока, величины дифференциации времени измерений, потерь реакторов трансформаторов, объёма активной и реактивной энергии и тоже согласовывается между поставщиком и потребителем. При этом часто возникает ситуация, когда данные АСКУЭ, загружаемые в автоматизированную биллинговую систему в формате 80020, содержат данные об энергопотреблении по точкам измерения, измеряющих объём отгрузки электроэнергии разным потребителям с разным коэффициентом согласованных потерь. При этой ситуации возникает задача распределения потерь.

Распределение потерь — это расчётная функция автоматизированной биллинговой системы, которая при определении объёма реализованной электроэнергии, производит корректировку этого объёма на величину согласованных потерь по каждой точке учёта или точке измерения, согласно договорным условиям и организационной модели измерений.

Данные об энергопотреблении на точках измерения могут передаваться в различных макетах файлов, а для оптового рынка, для передачи данных, существует специальный формат XML файлов. Исходными данными для определения объёма потерь, подлежащих распределению, являются данные, формирующиеся в АИИС КУЭ и собранные в специализированные макеты передачи данных:

Макет «80020» — формат для передачи идентифицированных результатов прямых и косвенных измерений средствами АИС КУЭ по точкам измерений и точкам поставки, для передачи сальдо перетоков по ГТП;

Макет «51070» формат для передачи часовых величин потреблённой электроэнергии, а также величин перетоков между смежными участниками оптового рынка [7].

В случае, если потребитель электроэнергии является субъектом ОРЭМ или реализация электроэнергии ведётся в точке её закупки на ОРЭМ, точка учёта совпадает с точкой измерения и данные формата 80020 являются данными о реализованной электроэнергии без учёта потерь на линии перетока [7].

Задача распределения потерь возникает, когда данные об объёме энергопотреблении W попадают в базу данных автоматизированной системы путём загрузки внешних данных при этом:

  • организационная модель измерений предусматривает несколько точек учёта, совпадающих с одной точкой измерения;
  • организационная модель измерений предусматривает несколько точек измерения, совпадающих с одной точкой учёта (формирующих одну точку учёта);
  • данные, содержащиеся в файле макета 80020, не совпадают с границами ГТП.

Последняя ситуация может сложиться посредством исторически обусловленной технической специфики ввода в эксплуатацию элементов и сегментов АИИС КУЭ. Несовпадение данных макета с границами данных ГТП, в свою очередь, может возникнуть в следующих «подситуациях»:

  • в файле макета 80020 могут содержаться данные не по всем точкам измерения;
  • в одном файле макета 80020 могут содержаться данные о всех точках измерения;
  • в одном файле макета 80020 могут содержаться данные о различных точках измерения без всякого регламента отнесения, отнесённые к одной области точек измерения, к так называемой «эриа».

Эриа (от англ. area — область) — множество точек измерения имеющие набор общих свойств, для системы АСКУЭ, которая производит измерения на этих точках и собирает их результаты в один файл формата 80020

Практика энергосбытовой деятельности и соответственно автоматизированная биллинговая система должна предоставлять возможность распределения потерь DW между потребителями двумя способами:

  • Корректировка объёмов энергопотребления на величину заранее согласованных потерь на каждой точке учёта, совпадающей с точкой измерения;
  • Корректировка объёмов энергопотребления на величину общих потерь по ГТП, с последующим распределением их между потребителями электроэнергии.

Изучая массивы данных об энергопотреблении в стандартных файлах — макетах было определено, что в зависимости от конфигурации применяемых АИС КУЭ и используемых методов расчёта объёмов электроэнергии, подлежащих оплате, доля объёма, который мог бы быть перераспределён между точками учёта при изменении конфигурации АСКУЭ или биллинговой системы составляет от 5 до 15 %. Автоматизированное распределение информации о потерях - это один из методов совершенствования систем учёта электрической энергии договорными отношениями сторон.

Методы распределения потерь в информационных системах

Для корректировки объёмов энергопотребления на величину заранее согласованных потерь на каждой точке учёта, совпадающей с точкой измерения, в автоматизированной биллинговой системе можно использовать метод создания объектов распределения потерь и групп объектов распределения.

Объект распределения потерь — это совокупность точек измерения, по которым рассчитываются потери. Объект расчета, как правило, включает в себя одну, две, три или n точек измерения из одного эриа. В зависимости от количества точек измерения изменяется математическая формула расчёта распределённых потерь и алгоритм её реализации в автоматизированной системе.

Группа объектов распределения потерь — это совокупность объектов расчета (точек поставки, совпадающих с точками учёта), для которых потери рассчитываются по одной и той же формуле с одинаковыми коэффициентами. Группа объектов распределения потерь — это виртуальная сущность предметной области, на основании которой можно построить модель аппарата распределяющего потри электроэнергии по точкам учёта или по точкам измерения. Модель предметной области — это некоторая система, имитирующая структуру или функционирование предметной области адекватная этой области [9]. С помощью моделирования аппарата распределения данных о потерях в настоящей работе решается задача обеспечения разработчика биллинговой информационной системы функциональными моделями, с помощью которых можно сконструировать инструменты регистрации измерений и обмена информацией между частями системы или между различными приложениями или различными программно- аппаратными системами.

В одну группу распределения потерь в автоматизированном биллинге целесообразно включать те точки поставки, которые, кроме общей формулы распределения потерь, имеют общее отношение к одной эриа.

С точки зрения фреймовой концепции построения информационной структуры данных, эриа и группа объектов распределения потерь это взаимосвязанные фреймы, имеющие слоты-идентификаторы (имя объекта), слоты-значения (поля объекта с учётными показателями) и слоты-ссылки [4], определяющие отношения точек поставки к группам расчёта потерь и к эриа.

Исходными данными для распределения потерь являются согласованные коэффициенты потерь, данные файла макета 80020 с результатами измерений активной и реактивной электроэнергии в режиме «отдача» WО и в режиме «приём» WП без учёта потерь.

При этом возникает два вида распределяемых потерь, зависящих от объёма измеренной активной и реактивной энергии.

Потери в режимах, когда ветвь расчётной цепи имеют различные направления измеряемой энергии: Потери в режиме «приём» DWП и потери в режиме «отдача» DWО, гдеWП i и WО i — объём измеренной в точке измерения электроэнергии, вошедший в файл передачи данных без учета потерь для i-ой точки измерения.

Для объектов распределения, включающих n точек поставки, потери должны определяться по универсальной формуле, определение которой требует моделирования общего вида отношения потерь в расчётной модели измерений и является предметом отдельного исследования.

С точки зрения биллинга, у каждой ГТП есть несколько групп объектов распределения согласованных потерь. В каждой группе объектов может быть множество объектов распределения. Как правило, этим объектом распределения потерь является одна или несколько точек измерения в эриа, в зависимости от расчётных схем энергоснабжения.

Расчетная схема или схема замещения состоит из узлов и ветвей, описывающих топологию электрической сети, и из параметров (активное и реактивное сопротивления, коэффициенты трансформации и т.п.) элементов электрической сети. Расчётная схема определяет объекты для расчёта потерь.

На практике, автоматизированная система энергосбытовой компании должна вести учёт всех групп объектов распределения потерь в специальном справочнике, в котором задаются расчетные коэффициенты и вышеупомянутые формулы для расчёта распределения потерь.

Всё вышеописанное касалось корректировки объёмов энергопотребления на величину заранее согласованных потерь на каждой точке учёта, совпадающей с точкой измерения. Что же касается корректировки объёмов энергопотребления на величину общих потерь по ГТП, с последующим распределением их между потребителями электроэнергии, то здесь может быть предложена некоторая специфическая методика определения величины распределяемых потерь. Инструменты распределения потерь, работающие по этому методу, сравнивают фактические данные об объёмах потребления на РРЭ, введенные в базу данных автоматизированной биллинговой системы (которые могут быть сформированы в виде файла макета 51070) с данными файла макета 80020 и разница (собственно, и составляющая потери) затем распределяется между потребителями, питающимися из одной ГТП, согласованием интегральных величин потерь. Это позволяет более точно распределить всю величину потерь между потребителями по «котловому» принципу, благодаря универсальной формуле распределения потерь для N-ного количества точек учёта.

В случае наличия дифференцированных интервальных данных, автоматизированная биллинговая система должна произвести загрузку этих данных и произвести расчёт потерь и распределение потерь по точкам учёта, согласно расчётной модели измерений, и сформировать данные о фактическом объеме энергопотребления, как разницу между данными результатов измерений и данными расчёта потерь, согласно модели, предложенной на рисунке (опубликован в журнале).

Заключение

Проведённое исследование показало, что процедура распределения потерь, является этапом бизнес — процесса автоматизированного расчёта стоимости потреблённой электроэнергии, и она формирует расчётные показатели, определяющие объём энергопотребления, подлежащий оплате.

В статье предложена модель функционирования модуля распределения потерь биллинговой системы, посредством метода использования групп точек поставки с идентичными характеристиками для расчёта потерь. Применение в автоматизированных биллинговых системах модуля, который производит корректировку фактического потребления, объединяя точки поставки со схожими характеристиками, позволит достичь меньшей зависимости биллинговых расчётов от конфигурации АСКУЭ и снизить долю объёма, который мог бы быть перераспределён между точками учёта при изменении конфигурации АСКУЭ или биллинговой системы в полтора — два раза.

Произведя изучение массивов данных в формате 80020 и 51070 в различных энергосбытовых компаниях в разных регионах России, было установлено, что топология различных АИИС КУЭ не соблюдает требования корректного распределения потерь и биллинговым системам приходится выполнять задачи распределения методами, неподдающимися унифицированному математическому расчёту и автоматизации. Основной причиной этого, послужило то, что при создании АИИС КУЭ, не ставились задачи повышения энергоэффективности, а лишь ставились задачи учёта потребляемой электроэнергии.

Классификация потерь на различных участках линии перетока в иерархии моделей измерений, определение сущностей, подлежащих учёту, для целей распределения потерь и определение исходных данных для алгоритмов распределения потерь позволило на поздних этапах исследования учесть эти данные при формализации методов расчёта стоимости реализуемой электроэнергии на РРЭ.

Литература

  1. 1. Правительство РФ. Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»;
  2. 2. Осика Л. К. Операторы коммерческого учёта на рынках электроэнергии. Технология организации деятельности - М: Н– ЭНАС, 2007. — 192 с. — (Рынок электроэнергии).
  3. 3. Kimball R. The Data Warehouse Toolkit: Practical Techniques for Building Dimensional Data Warehouses (Практические приёмы построения хранилищ данных), John Wiley & Sons, New York, 1996;
  4. 4. Минский М. Фреймы для представления знаний. М.: Мир, 1979.;
  5. 5. Правительство РФ. Постановление № 442 от 4 мая 2012 г. «Основные положения функционирования розничных рынков электрической энергии»;
  6. 6. Осика Л. К. Коммерческий и технический учёт электрической энергии на оптовом и розничном рынках. Теория и практические рекомендации. - М: Н–ЭНАС, 2004 г.;
  7. 7. Горбатенко О. В., О. К. Трушина, Формирование учётных показателей и передача данных коммерческого учёта. Практический курс. АНО «Учебный центр НП «Совет рынка» 2011. 84 с.;
  8. 8. Правительство РФ. Постановление №1172 от 27 декабря 2010 г. «Об утверждении Правил оптового рынка электрической энергии и мощности».
  9. 9. Грекул В. И., Денищенко Г. Н., Проектирование информационных систем — М: «Интернет-Ун-т Информ. Технологий», 2005.

И. Н. Фомин,
директор компании «EnergoKB Group»
Статья опубликована в журнале «Энергетик» (Москва) 2013 г. № 8

Контакты:

Ф.И.О. Фомин Игорь Николаевич  нет отзывов
Должность: Генеральный директор
Компания: EnergoKB Group
Страна:  Россия
Телефон: +7(499) 346-09-44
Сообщите, что нашли информацию на сайте «Элек.ру»
Факс: +7(499) 346-09-44
Web: http://www.fomin.energokb.com/
ICQ: 230542453 
Зарегистрирован: 29 декабря 2014 г.
Последний раз был на сайте 92 дня назад
  Отправить сообщение

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.