Перспективное направление повышения эффективности взаимодействия малой распределенной генерации (МРГ) с Единой национальной электрической сетью (ЕНЭС) связано с развитием технологий виртуальных электростанций (ВиЭС) [1, 2]. Подключение источников МРГ к энергосети в большинстве случаев затруднительно или нецелесообразно, поскольку отдельные энергоустановки не обладают достаточной мощностью и невидимы для системных операторов. Преодоление данных барьеров возможно за счет объединения объектов МРГ в ВиЭС.
Под ВиЭС понимается активноадаптивная микросеть, которая на основе электрических и информационных сетевых структур объединяет источники малой генерации (ИМГ), накопители, потребителей электроэнергии (ПЭ), потребителей – регуляторов нагрузки (ПР) [3, 4, 5]. Возможность перераспределения излишков мощности от ИМГ внутри микросети и управление нагрузкой ПР позволяют «освободить» часть мощности ЕНЭС от необходимости ее передачи в микросеть.
Результаты разработанной авторами классификации [4] показали, что ВиЭС могут иметь разнородный состав и сложные, в том числе иерархические, структурные связи. Для получения наибольшего эффекта функционирования электротехнических комплексов ВиЭС еще на стадии проектирования должны быть решены вопросы оптимизации ее сложной структуры.
Цель исследования заключается в разработке подхода к решению задачи оптимизации структуры ВиЭС с использованием теории графов. Оптимальной считается структура ВиЭС, удовлетворяющая условиям надежности и качества электроэнергии, при которой обеспечивается наибольшая величина «освобожденной» (виртуальной) для ЕНЭС мощности при минимуме капитальных затрат и текущих потерь. К основным задачам относятся: представление структуры ВиЭС с точки зрения теории графов; определение и анализ критериев эффективности и технических, экономических ограничений по передаче генерируемой в ВиЭС мощности; разработка алгоритма оптимизации структуры ВиЭС.
В качестве объекта исследования выбрана активно-адаптивная (интеллектуальная) микросеть 0,4 кВ с разнородными ИМГ, наличием вертикальных и горизонтальных связей и двунаправленным взаимодействием с ЕНЭС (рис. 1).