,
НГТУ им.
Снижение эксплуатационного риска ЭЛЕКТРОснабжения потребителей при одновременном использовании разНОРОДНЫХ источников электроэнергии
В задачах электроснабжения широко используются вероятностные методы. В частности, случайной величиной может считаться потребляемая предприятием мощность. Для нахождения функции распределения случайной величины (мощности) используется статистическая информация – различные реализации группового графика нагрузки (ГН) действующего предприятия для зафиксированного момента времени. Необходимо записать 50÷100 реализаций ГН для группы электроприемников в разные дни, но в одинаковые часы, например с 8 до 9 часов. Рассекая эти реализации в точке 
(рис.1), получаем случайные величины нагрузок:
Рис.1. Реализации случайного процесса группового ГН действующего предприятия
Очень часто экспериментальные данные позволяют считать закон распределения близким к нормальному, что можно использовать для оптимальной заявки электропотребления.
Вместе с тем возможна и другая постановка задачи вероятностного моделирования электроснабжения потребителей. Предположим, что потребляемая мощность является заданной. Тогда случайной величиной можно считать мощность источника питания (ИП). Изменение величины генерируемой мощности может быть связано с ресурсными и природными ограничениями (поставки топлива, изменение скорости ветра и т. д.).
При использовании одного источника будем считать функцию его мощности распределенной нормально с математическим ожиданием 
и стандартным отклонением σ.
Эксплуатационный риск электроснабжения потребителей R мы будем определять как вероятность события, когда мощность ИП Р становится меньше некоторого заданного предельного значения, например, P = A.
Для простоты предположим, что мощность источника является случайной величиной с нормальным распределением (рис. 2).
Площадь затемненной области слева соответствует уровню эксплуатационного риска. Для его расчета используем формулу:
(1)
Рис. 2. Нормальное распределение P
При использовании нескольких источников электроэнергии, работающих одновременно, для оценки эксплуатационного риска можно использовать аппарат портфельного анализа. Математическое ожидание мощности портфеля из N источников электроэнергии:
(2)
где 
- математическое ожидание мощности i-го источника.
Стандартное отклонение портфеля:
(3)
где i – номер одного источника, j – номер другого источника, si – стандартное отклонение для источника i, sj - стандартное отклонение для источника j, rij – коэффициент корреляции между мощностями источников i и j (0 £ rij £ 1, rii = 1).
Эксплуатационный риск электроснабжения потребителей определяется как вероятность того, что суммарная мощность портфеля источников окажется меньше требуемой:
(4)
С ростом N эксплуатационный риск уменьшается, причем, чем меньше коэффициент корреляции между мощностями источников, тем меньше эксплуатационный риск электроснабжения.
Использование однородных источников, для которых rij = 1, практически не дает уменьшения риска.
Расширение комплекса альтернативных источников электроэнергии (ИЭ) (ветроэнергетические установки, солнечные фотоэлектрические батареи, автономные генераторы, мини-ГЭС, топливные элементы и др.), работающих на общего потребителя, позволяет обеспечить его энергонезависимость и снизить электропотребление от единой энергосистемы (ЕЭС). Использование устройства сопряжения, разрабатываемого НГТУ, позволяет объединить разнородные ИЭ с различными параметрами (альтернативные ИЭ, общепромышленную питающую сеть, накопители энергии) в единую микроэнергосистему (мкЭС) и подключить их к общему потребителю – единой выходной цепи трехфазного стандартного напряжения частотой 50 Гц. В этом случае очевидно, что коэффициенты корреляции для различных пар источников rij ® 0. Это дает существенное снижение эксплуатационного риска электрооснабжения потребителя.
