скачать МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ) ___________________________________________________________________________________________________________ Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика Программа подготовки: Электроэнергетические системы и сети, их режимы, устойчивость, надежность и качество электрической энергии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Оптимизация развития энергосистем»
Москва - 2011 ^ Целью изучения дисциплины является получение теоретических и практических навыков анализа процессов развития электроэнергетических систем. При этом основное внимание уделяется методам научно обоснованного поиска оптимальных решений по повышению эффективности функционирования ЭЭС в различных схемно-режимных условиях с учетом рыночных отношений в электроэнергетике. По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
Задачами дисциплины являются:
^ Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы подготовки магистров по программе «Электроэнергетические системы и сети, их режимы, устойчивость, надежность и качество электроэнергии» направления 140400 – Электроэнергетика и электротехника. Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Теоретические основы электротехники», «Теоретическая механика», «Математические задачи электроэнергетики», «Электромагнитные переходные процессы», «Электромеханические переходные процессы», «Электроэнергетические системы и сети» и учебно-производственной практике. Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы. ^ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования: Знать:
Уметь:
Владеть:
^ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.
^ 4.2.1. Лекции: 2 семестр
Характеристика электроэнергетической системы (ЭЭС), как управляемой развивающейся системы со сложными взаимосвязями между отдельными ее элементами. Понятия оптимизация и развитие. Применение теории больших систем к анализу стратегии развития ЭЭС. Экономические, энергетические, социальные и законодательные аспекты, определяющие эффективность управления развитием ЭЭС. 2. Методы оптимального управления развитием ЭЭС Задача оптимизации управления развитием ЭЭС. Метод динамического программирования применительно к решению задач, описываемых алгебраическими уравнениями. Принцип оптимальности по Беллману. Дифференциальное уравнение Беллмана для оптимизации перехода динамических систем из одного состояния в другое. Уравнение Эйлера. Определение понятия гладкие функции и функционала. Применение уравнения Эйлера для решения задач оптимизации. Частные случаи решения уравнения Эйлера. Определение вида экстремума функционала при решении задач отыскания оптимального перехода из одного состояния при развитии в другое. Условие Лежандра, матрица Гессе. Обобщение задачи оптимизации. Оптимизация с использованием условия Эйлера-Пуассона. Применение такого метода оптимизации к решению конкретной задачи оптимизации.
Каноническая форма записи уравнения Эйлера. Применение методов теории оптимального и кибернетического управления для поиска алгоритмов оптимального управления эффективностью функционирования ЭЭС. Системы экстремального управления, принцип их действия. Принципы построения оптимальных самоорганизующихся систем автоматического управления и направления их применения при рассмотрении перспектив развития ЭЭС при создании сложных систем управления режимами объединенной ЕЭС России. Принципы построения сложных кибернетических самоорганизующихся систем управления (больших систем). Анализ структурного устройства кибернетической самоорганизующейся системы «Робот», «Луноход». Принципы построения обучаемых и самообучающихся систем. Системы распознавания образов, их структурные особенности.
Реализация принципов искусственного интеллекта при создании систем диагностики аварийного состояния ЭЭС и ее элементов. Применение новых технологий при создании систем автоматизированного управления состоянием ЭЭС и их объединений в нормальных и аварийных условиях. Исследования по созданию системы «искусственный разум». Принципы построения систем управления с элементами «искусственного интеллекта». Применение таких систем при разработке новых технологий. Система мониторинга переходных режимов СМПР (WAMS) и перспективы ее создания в ЕЭС России. Основные блоки системы СМПР, их взаимосвязь и характеристики условий оптимального функционирования. Применение СМПР в ЕЭС России и за рубежом. Автоматические регуляторы возбуждения с элементами «искусственного интеллекта». Блок-схема регулятора с нечеткой логикой (с искусственной «нейронной сетью»). Принцип построения и анализ эффективности их применения на энергоагрегатах в энергосистемах. 5. Новые методы и подходы к созданию систем управления ЭЭС Новые подходы к построению систем управления работой энергоагрегатов с применением новых технологий – микропроцессорных устройств. Характеристики регуляторов АРВ-М и их разновидностей. Энергетический подход к определению алгоритмов управления работой энергоагрегатов в ЭЭС. Экспертные системы как интеллектуальные системы с элементами «искусственного разума». Принципы их построения. Блок-схема системы. Перспективы их применения. Алгоритмы принятия решений, реализуемые в экспертных системах. 6. Особенности развитие ЭЭС в условиях рыночных отношений Оптовый рынок электроэнергии. ФОРЭМ. Структурные изменения в процессе реформирования электроэнергетики страны. Создание коммерческой инфраструктуры. Регулируемый и конкурентный рынки в электроэнергетике, их взаимодействие. Технология использования рыночных рычагов для модернизации и обновления парка генерирующих мощностей в электроэнергетике. Балансирующий рынок. Рынок резервов и дополнительных услуг. Развитие структуры рынка электроэнергии. Стратегия развития электроэнергетики России до 2020 и 2030 годов. Строительство высокотехнологичных парогазовых установок ПГУ, использование нетрадиционных источников энергии, а также АЭС. Развитие электроэнергетики по пути повышения надежности, экономической эффективности и энергетической безопасности – основные направления на перспективу. Приоритетные источники электроэнергии и их характеристика (новые крупные ГЭС, АЭС, ПГУ). 7. Анализ аварий в энергообъединениях с каскадным развитием Аварии в 2003-2005 годах в энергообъединениях США, Канады, Европы и России. Причины их возникновения и мероприятия по предотвращению. Связь аварий с введением рынков электроэнергии. Анализ аварии в Московской энергосистеме в 2005 г. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС, причины возникновения и этапы ее развития. Мероприятия по предотвращению таких аварий. 8. Развитие ЕЭС России по пути «интеллектуализации с внедрением высокотехнологичных систем управления Развитие Единой национальной электрической сети России (ЕНЭС России) по пути превращения ее в управляемую адаптивную электрическую сеть. Оснащение ЕНЭС устройствами FACTS и энергоагрегатами нового типа (СТАТКОМ, АСТГ, АСК). Объединение ЕЭС России для совместной работы с энергосистемами других стран. Развитие системы мониторинга СМПР России по пути создания автоматизированной системы управления переходными режимами ЕЭС России. Концепция создания системы управления переходными режимами и перспективы ее применения в России и за рубежом. Заключительная лекция (резервная с подведением итогов освоения всех разделов дисциплины). ^ 2 семестр Применение метода динамического программирования для решения сетевой задачи. Оптимизация ввода новых мощностей на электростанции. Применение метода Лагранжа для распределения мощности между электростанциями. Контрольная работа №1. Выбор проводов в электрической сети по методу Лагранжа с минимизацией потерь электроэнергии. Определение характеристик СТК при установке в промежуточном узле межсистемной связи. Определение напряжения и мощности СТК при управлении перетоком мощности. Контрольная работа №2. Конкурентный рынок электроэнергии. ^ 2 семестр Ознакомление с экспертной системой EXSYS. Разработка базы знаний для задачи развития генерирующих мощностей. Регулирование напряжения в узлах электрической сети. ^ Расчетное задание учебным планом не предусмотрено. 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы: Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен. ^ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций. Презентации лекций содержат большое количество схем, чертежей и фотоматериалов. ^ проводятся как в традиционной форме, так и с применением компьютерного моделирования переходных процессов и просмотр учебного фильма с последующим обсуждением. ^ включает: подготовку к лекционным и практическим занятиям, к тестам, контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку к зачету и экзамену. ^ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов и контрольные работы. Аттестация по дисциплине – экзамен. Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка за экзамен. В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр. ^ 7.1. Литература: а) основная литература:
б) дополнительная литература:
^ а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: www.regimov.net; www.so-ups.ru; www.niipt.ru; www.exponenta.ru. б) другие: набор слайдов по тематике лекций. ^ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной средствами мультимедиа для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов. Для проведения практических и лабораторных занятий необходимо наличие компьютерного класса и лаборатории, оснащённой стендами для проведения лабораторных работ. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 – Электроэнергетика и электротехника. ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ: д.т.н. проф. Зеленохат Н.И. "УТВЕРЖДАЮ": Зав. кафедрой электроэнергетических систем к.т.н., доцент Шаров Ю.В.
|