В НГТУ НЭТИ оптимизировали режимы работы ГЭС
Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разработали методику оптимизации режимов работы гидроэлектростанций (ГЭС) в составе водохозяйственного комплекса (ВХК) на основе синергетического подхода. Предлагаемый подход позволяет согласовать интересы различных водопользователей, повысить эффективность использования водных ресурсов и минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.
Как отмечает доцент кафедры систем электроснабжения предприятий НГТУ НЭТИ кандидат технических наук Татьяна Мятеж, особую роль в водохозяйственных комплексах играют гидроэлектростанции, которые не только вырабатывают электроэнергию, но и регулируют сток рек, предотвращая наводнения и обеспечивая водоснабжение в маловодные периоды. Однако управление водными ресурсами осложняется конфликтом интересов различных водопользователей. Например, гидроэнергетика заинтересована в накоплении воды в водохранилищах в навигационный период для последующей выработки электроэнергии, в то время как судоходство и рыбное хозяйство требуют поддержания стабильного уровня воды — для обеспечения безопасного движения судов, создания оптимальных условий для воспроизводства рыбы. Кроме того, стабильный уровень воды важен для сохранения экосистемы водоема.
По словам эксперта, нерациональное использование водных ресурсов и ошибки в управлении водохозяйственными комплексами приводят к экономическим потерям и ухудшению экологической обстановки. Необходимо разрабатывать новые методы оптимизации режимов работы ВХК, учитывающие интересы всех водопользователей. Целью проводимой в НГТУ НЭТИ работы является создание методологии, согласующей интересы энергетики, судоходства и экологии для повышения энергоэффективности водохозяйственных комплексов.
«Важным аспектом нашей работы является определение синергетической стоимости гидроресурсов, которая отражает их комплексную ценность для энергетики, экономики и экологии. Такой подход позволяет оптимизировать режимы наполнения и сработки водохранилищ, повышая эффективность работы ГЭС без ущерба для других отраслей. Особое внимание мы уделили учету естественных аккумуляторов воды, таких как речные поймы, которые могут накапливать воду в период половодья и отдавать ее в маловодные периоды, увеличивая приток к ГЭС и повышая их выработку», — рассказала Татьяна Мятеж.
Как отмечает ученый, в существующих методиках отсутствует единый подход к определению синергетической стоимости гидроресурса. Учеными НГТУ НЭТИ было предложено производить оптимизацию режимов работы на основе расчета стоимости гидроресурса с учетом специфики функционирования ГЭС. Для достижения поставленной цели использовались методы водноэнергетического анализа для определения режимов наполнения и сработки водохранилищ, расчет гарантированной мощности ГЭС, блок оптимизации режимов работы гидроэлектростанции, а также Парето-оптимальное множество и критерий максимизации прибыли.
Научная новизна исследования заключается в разработке оригинальных методик: расчета гарантированной мощности, определения предельных издержек и использования кривых безразличия для балансировки интересов водопользователей. В ходе расчетов были получены оптимальные выработки Новосибирской ГЭС в составе ВХК. С помощью указанных методик и критерия максимизации прибыли, основанного на равенстве предельных доходов и предельных издержек, можно обосновать цены на электроэнергию ГЭС, исходя из оптимального объема ее выработки. Разработанный подход позволяет обосновать тарифы на электроэнергию при заданном объеме выработки, а также решить обратную задачу — определить оптимальный уровень производства мощности при заданном тарифе. Использование показателей гарантированной мощности позволяет осуществлять комплексную оптимизацию не только работы ГЭС в составе смешанной энергосистемы, но и всего ВХК с учетом интересов и ограничений всех участников.
Полученные учеными НГТУ НЭТИ данные подтверждены на примере Новосибирской ГЭС. Предложенная методика может использоваться для повышения энергоэффективности, обеспечения экологической устойчивости и соблюдения неэнергетических требований при эксплуатации гидротехнических сооружений. Она имеет потенциал для совершенствования управления водохозяйственными системами и внедрения в стратегии устойчивого развития водного сектора.