Ключевые слова
резерв генерирующей мощности, балансовая надежность, вероятность бездефицитной работы, алгоритм марковской цепи Монте-Карло, метод случайного леса, моделирование

Аннотация
В статье рассматривается задача определения оптимального уровня резервирования генерирующей мощности при перспективном проектировании развития электроэнергетических систем (ЭЭС). В рамках решения задачи по критерию минимума капитальных и операционных затрат проводится доопределение состава или определение неэффективных генерирующих агрегатов для обеспечения нормативного значения показателя балансовой надежности. Для решения рассматриваемой задачи разработана методика на основании алгоритма марковской цепи Монте-Карло (алгоритм Монте-Карло по схеме цепей Маркова). Так как каждая единица энергетического оборудования характеризуется разными параметрами, а также имеет разную степень влияния на балансовую надежность, в процессе работы предлагаемого алгоритма эти характеристики формируют оптимальную, с позиции обеспечения балансовой надежности, траекторию движения к намеченной цели. При этом во внимание берутся как характеристики энергетического оборудования, так и динамические коэффициенты важности, показывающие влияние энергетического оборудования на показатели балансовой надежности. Работа алгоритма продемонстрирована при экспериментальных расчетах на тестовой схеме ЭЭС.

Authors
Krupenev D. S., Ph.D., Melentiev Energy Systems Institute of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Irkutsk, Russia.
E-mail: krupenev@isem.irk.ru

Keywords
generating capacity reserve, balance reliability, probability of deficit-free operation, Markov chain Monte Carlo algorithm, random forest method, modeling

Annotation
This article presents the problem of determining the optimal level of generating capacity backup in the long-term planning of electric power systems (EPS). This involves refining the composition or identifying inefficient EPS power generation facilities to ensure the standard value of the adequacy indicator, in this case, the probability of deficit-free operation, based on the criterion of minimum capital and operating costs. To solve this problem, the Markov chain Monte Carlo algorithm application is proposed. Since each unit of power equipment is characterized by different parameters and also has a different degree of influence on adequacy, during the operation of the proposed algorithm, these characteristics form an optimal trajectory towards the intended goal from the standpoint of adequacy. This takes into account both the characteristics of the power equipment and dynamic importance coefficients, which show the influence of the power equipment on the adequacy indicators. The algorithm‚s operation is demonstrated by experimental calculations on a test circuit of the EPS.

1. Мелентьев, Л. А. Системные исследования в энергетике. Элементы теории, направления развития / Л. А. Мелентьев. — 2-е изд., доп. — М.: Наука, 1983. — 456 с.
2. Руденко, Ю. Н. Надежность и резервирование в электроэнергетических системах / Ю. Н. Руденко,
   М. Б. Чельцов. — Новосибирск: Наука, 1974. — 263 с.
3. Волькенау, И. М. Экономика формирования электроэнергетических систем / И. М. Волькенау,
   А. Н. Зейлигер, Л. П. Хабачев. — М.: Энергия, 1981. — 321 с.
4. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л. Файбисовича. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: ЭНАС, 2012. — 376 с.
5. Крупенёв, Д. С. Резервирование генерирующих мощностей при долгосрочном планировании. Современные подходы и актуальные проблемы / Д. С. Крупенёв, Н. А. Беляев // Вести в электроэнергетике. — 2021. — № 3 (113). —С. 20–25.
6. Sobol, I. M. Quasi-Monte Carlo methods /I. M. Sobol // Progress in Nuclear Energy. —1990. — Vol. 24. — Iss. 1–3. — P. 55–61.
7. Classification and regression trees / L. Breiman, J. H. Friedman, R. A. Olshen, C. J. Stone. —Monterey, CA: Wadsworth & Brooks, Cole Advanced Books & Software, 1984.
8. Волков, Г. А. Оптимизация надежности электроэнергетических систем / Г. А. Волков. — М.: Наука, 1986. — 120 с.
9. Чукреев, Ю. Я. Модели обеспечения надежности электроэнергетических систем /Ю. Я. Чукреев. — Сыктывкар, 1995. — 176 с.
10. Крупенёв, Д. С. Алгоритм оптимизации балансовой надежности электроэнергетических систем /
    Д. С. Крупенёв, С. М. Пержабинский // Известия академии наук. Энергетика. —2014. — № 2. — С. 96–106.
11. Крупенёв, Д. С. Алгоритм оптимизации надежности электроэнергетических систем с использованием математического ожидания двойственных оценок / Д. С. Крупенёв, С. М. Пержабинский // Управление большими системами: сборник трудов. — 2015. —№ 54. — С. 166–178.
12. Учет критерия балансовой надежности при оптимизации перспективной структуры энергосистемы / Н. А. Беляев, А. Е. Егоров, Н. В. Коровкин, В. С. Чудный // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: сборник: в 2 книгах / отв. ред. Н. И. Воропай. — 2019. — С. 46–53.
13. Приказ Минэнерго России от 06.12.2022№ 1286 (ред. от 12.07.2024) «Об утверждении Методических указаний по проектированию развития энергосистем и о внесении изменений в приказ Минэнерго России от 28 декабря 2020 г.№ 1195» (Зарегистрировано в Минюсте России 30.12.2022 № 71920).
14. Надежность систем энергетики и их оборудования: cправочник: в 4 т. / под общ. ред. Ю. Н. Руденко. — Т. 2: Надежность электроэнергетических систем: cправочник / под ред. М. Н. Розанова. —М.: Энергоатомиздат, 2000. — 568 с.
15. Крупенёв, Д. Обоснование нормативов показателей балансовой надежности на современном этапе развития электроэнергетических систем / Д. Крупенёв, Н. Беляев, В. Локтионов //Энергетическая политика. — 2023. — № 8 (187). — С. 82–95.
16. Приказ Минэнерго России от 10.04.2023№ 231 «Об установлении нормативного уров-ня балансовой надежности, используемого при разработке документов перспективного развития электроэнергетики».
17. Szu, H. H. Fast Simulated Annealing / H. H. Szu, R. L. Hartley // Physical Letters. A. 122. — 1987.— P. 157–162.
18. Breiman, L. Random forests / L. Breiman // Machine learning. — 2001. — Vol. 45. — № 1. — Р. 5–32.
19. Ковалев, Г. Ф. Надежность систем электроэнергетики / Г. Ф. Ковалев, Л. М. Лебедева. —Новосибирск: Наука, 2015.
20. Wenyuan, L. Probabilistic Transmission System Planning / L. Wenyuan. — Wiley-IEEE Press, 2011. — 376 p.
21. Billinton, R. Reliability Evaluation of Power Systems. — 2nd ed. / R. Billinton, R. Allan. —Plenum Press, 1996.
22. Krupenev, D. S. Development of a methodology for assessing the adequacy of electric power systems /
    D. S. Krupenev, D. A. Boyarkin, D. V. Iakubovskii // Global Energy Interconnection. —2022. — Vol. 5. — № 5. — P. 543–550.
23. Крупенёв, Д. С. Кластеризация электроэнергетических систем на зоны надежности при оценке балансовой надежности: Часть 1 /Д. С. Крупенёв, Н. А. Беляев, Д. А. Бояркин //Известия Российской академии наук. Энергетика. — 2024. — № 1. — С. 12–21.
24. Кластеризация электроэнергетических систем на зоны надежности при оценке балансовой надежности: Часть 2 / Д. С. Крупенёв, Н. А. Беляев, Д. А. Бояркин, Д. В. Якубовский // Известия Российской академии наук. Энергетика. —2024. — № 2. — С. 34–44.