МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И АНАЛИЗА ЗОНЫ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ
В связи с отмеченным характером изменения исходных показателей представляется целесообразным переходить от статического к скользящему проектированию рассматриваемых систем. При его применении в качестве основополагающего учитывается условие разграничения состава решаемых задач, глубины проработок отдельных вопросов, связанных с развитием систем теплоснабжения, в зависимости от временного разреза их изучения. В гл. 1 (см. рис. 1-1) указан перечень основных задач, решаемых на стадии разработки схемы теплоснабжения и технико-экономического обоснования строительства ее сложных объектов при разной длительности расчетного периода. На основе этого перечня могут быть сформулированы основные положения скользящего проектирования систем теплоснабжения (на стадии разработки схем теплоснабжения). Оно должно включать:
1) непрерывность сбора и анализа исходной информации по отдельным городам и промышленным узлам (создание банка исходных данных);
2) назначение возможных условий развития системы теплоснабжения;
3) путем проведения оптимизационных расчетов определение зоны неопределенности оптимальных решений;
4) анализ полученной зоны решений и на основе его классификацию объектов системы теплоснабжения сточки зрения очередности их сооружения (во временном разрезе). Ниже более подробно рассматриваются отдельные стадии скользящего проектирования систем теплоснабжения [57].
При его применении под условиями развития системы теплоснабжения города или промышленного узла понимаются возможные варианты сочетаний основных исходных данных, влияющих на выбор оптимального решения (уровни, структура и размещение тепловых нагрузок, уровни электрической нагрузки по годам расчетного периода и др.). С учетом рассмотренных свойств исходной информации однозначное определение условий развития системы теплоснабжения невозможно. Нарастающий во времени разбег исходных показателей (с учетом существующей корреляционной взаимосвязи между отдельными из них) приводит к множеству этих условий. Процесс формирования их представительного множества, как правило, в полной мере формализовать не удается. Это связано с тем, что отдельные исходные показатели неравноценны между собой и имеют разную неопределенность и различную взаимозависимость. В этой связи выбор такого множества возможных условий развития системы теплоснабжения должен, главным образом, основываться на интуиции специалистов и на анализе условий развития систем, наблюдавшихся в предыдущие годы. Его формирование необходимо проводить на основе:
1) анализа исходного состояния рассматриваемой системы теплоснабжения;
2) привязки условий развития системы к временным уровням;
3) учета тенденции развития заданного города или промышленного центра, а также технического прогресса в энергетике и в ее смежных отраслях.
При таком подходе к формированию множества условий развития систем теплоснабжения усложняются постановка и методы решения задачи по выбору оптимального развития системы централизованного теплоснабжении. Кроме того, наряду с рассмотренным выше свойством неполноты исходной информации и неопределенности оптимальных решений по развитию системы также важно учесть и такие ее свойства, как обратное воздействие, инерционность, адаптация [45, 68].
С учетом вышесказанного постановка задачи по выбору оптимального развития системы централизованного теплоснабжения в общем виде может быть записана следующим образом. Минимизировать, руб.:
При решении задачи в такой постановке необходимо:
1) определить реальные свойства исходной информации;
2) отобрать предпочтительные условия развития системы;
3) выявить для них оптимальные решения;
4) проанализировать полученную область неопределенности оптимальных решений и выбрать наиболее целесообразное из них.
Следует предполагать, что сила влияния отдельных исходных технико-экономических показателей на полученное решение может быть различной, а поэтому должны применяться различные требования к их точности. При решении задачи по выбору оптимального развития систем теплоснабжения всю исходную информацию необходимо сгруппировать по степени ее воздействия на получаемое решение. Для этой цели отдельные исходные технико-экономические показатели задаются последовательно минимальными, средними и максимальными значениями и для каждого из заданных значений определяется оптимальное решение. Сравнение полученных решений позволит предварительно оценить степень влияния рассматриваемых показателей. При этом также важно учесть те корреляционные связи (внутрирядные и междурядные), которые могут иметь место для отдельных величин.
Поскольку имеет место неоднозначность исходных данных, то исключается возможность получения одного решения по развитию системы теплоснабжения. При множестве допустимых вариантов сочетаний этих данных, определяющих возможные условия развития системы, имеет место зона решений, каждое из которых является оптимальным только для определенного сочетания численных значений исходных показателей. Эту зону принято называть зоной неопределенности оптимальных решений [45, 68].
Для наглядности процесс формирования решений по развитию системы теплоснабжения графически представлен на рис. 5-4. Здесь линии характеризуют возможные решения, соответствующие заданным условиям. Принципиальная особенность, которая следует из рис. 5-4, заключается в постепенном «разветвлении» возможных решений по мере увеличения длительности расчетного периода, что определяется нарастающей неопределенностью исходных данных. Если на ближайшую пятилетку может быть намечено сравнительно небольшое число возможных решений, то для последующих пятилеток оно существенно возрастает, образуя зону оптимальных решений (с/ и cif2).
Условия развития системы и соответствующие им оптимальные решения можно представить в виде матрицы, как это показано в табл. 5-1. На пересечении столбцов, определяющих условия развития системы, и строк, характеризующих оптимальные решения, указаны значения суммарных приведенных затрат, вычисленных в целом за расчетный период. Например, при решении и i-м условии затраты выражаются показателем, который может быть найдет путем проведения расчетов при фиксированном (i-м) условии развития системы.
Как известно, при рассмотрении системы теплоснабжения во времени важно установить перечень и очередность ввода отдельных (новых) объектов и сроки вывода из эксплуатации существующих (устаревших) объектов. С этой целью должен быть проведен анализ полученной области оптимальных решений и на его основе установлена степень пообъектного совпадения результатов расчетов [68]. Те объекты, которые вошли, хотя и с разной производительностью, в полученные решения, могут считаться экономичными, а те объекты, которые оказались эффективными только лишь для отдельных решений, вызывают большие сомнения с точки зрения целесообразности их сооружения. В результате такого отбора можно определить первоочередные объекты, строительство которых экономически оправдано. При этом следует иметь в виду, что окончательное решение о их сооружении должно приниматься только на ближайший период (первую пятилетку), а для более отдаленного периода могут рассматриваться вариантные решения, каждое из которых в дальнейшем должно корректироваться (по мере уточнения исходных данных) и окончательно приниматься или отвергаться.
В результате такого анализа полученной области неопределенности оптимальных решений по развитию системы теплоснабжения может быть выбрано наиболее целесообразное из них.
В том случае, когда в результате анализа области неопределенности оптимальных решений с помощью инженерного анализа не удается выбрать наиболее предпочтительное из них, может быть дополнительно использован следующий методический подход. Каждое ранее найденное решение (табл. 5-1) испытывается для всех намеченных исходных условий, и при каждом из них определяются приведенные затраты (табл. 5-2).
Каждому сочетанию исходных условий (табл. 5-2) соответствует свое оптимальное решение (табл. 5-1). В таком случае задача заключается в сравнении всех найденных решений («ь ..., nk) с учетом их проявления для всей совокупности условий развития системы. При этом в качестве критерия, по которому может быть выбрано окончательное решение, представляется наиболее обоснованным использовать значение средних приведенных затрат 3 [68]. Показатель 3 для /-го решения по развитию системы теплоснабжения равен, руб.:
Сопоставляя между собой решения, можно выбрать наилучшее, отвечающее наименьшему значению принятого критерия. При наличии вариантов, близких между собою по значению 3j, следует отдавать предпочтение тому из них, который отличается большей надежностью, маневренностью в процессе эксплуатации и т. д.
На основании найденного решения определяются те объекты системы централизованного теплоснабжения, которые целесообразно ввести в действие в течение ближайшей пятилетки. По этим объектам выполняются подробные расчеты (разрабатывается ТЭО, технический проект).
Переход на скользящее проектирование позволит более гибко увязывать разрабатываемые схемы с непрерывно развивающимися системами теплоснабжения. Однако его реализация в проектной практике возможна при решении ряда организационных и научно-методических вопросов. К их числу относятся следующие:
1) возложение на службы районных управлений электроэнергетических систем сбора и анализа исходных данных, характеризующих состояние и перспективы развития теплоснабжения в том или ином городе, что повысит ответственность за систематический и качественный анализ и накопление исходной информации не только по электрическим, как это уже практикуется, но и тепловым нагрузкам городов и промышленных узлов, расположенных в радиусе действия районной энергетической системы;
2) разработка многовариантных схем теплоснабжения и переход на скользящее проектирование невозможны без широкого применения современных технических средств сбора, обработки, хранения исходной информации и без использования ЭВМ при проработке вариантов схемы теплоснабжения (с учетом неоднозначности большей части исходных технико-экономических показателей).
Следует также отметить, что наряду с улучшением практики проектирования систем теплоснабжения городов и промышленных узлов должны быть решены вопросы комплексного финансирования строительства и управления развитием этих систем. Учитывая значительную роль теплоснабжения в структуре топливо-энергетического хозяйства СССР, успешное решение отмеченных вопросов приобретает особо важное значение.
