КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-79-00042
НазваниеРазработка методологических подходов к аналитике и прогнозированию аварийности на объектах электросетевого комплекса от влияния ветровых нагрузок в условиях климатических изменений
Руководитель Локтионов Олег Александрович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" , г Москва
Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-603 - Надежность и отказоустойчивость технических систем. Диагностика технического состояния и испытания
Ключевые слова электросетевой комплекс, линии электропередачи, климатические изменения, ветровая нагрузка, предиктивная аналитика
Код ГРНТИ44.01.11
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Обзор, анализ и оценка влияния метеорологических факторов, в том числе экстремальных, на функционирование энергосистем широко исследуется по всему миру (Chojnacki, 2021; Klimenko, 2014, 2020; Lee, Ham, 2021). Территориальный охват опубликованных исследований по данной тематике свойственен различным климатическим поясам. Исследования по оценке тенденций изменения основных причин технологических отказов на объектах электросетевого комплекса в различных странах показывают, что структура отказов многогранна и нелинейна. CIGRE (2014), IEA (2020), IPCC (2021) описана проблема меняющихся климатических условий, повышение частоты возникновения неблагоприятных метеорологических явлений, и как следствие, риска увеличения аварий, как одного из вызовов для сектора электроэнергетики в целом.
На сегодняшний день зарубежными исследователями и экспертами выдвигаются предположения о том, что интенсивность и частота опасных и неблагоприятных метеорологических явлений может увеличиться в будущем с повышением глобальной температуры, приводя к увеличению количества технологических нарушений на объектах электросетевого комплекса (Rezaei, Chouinard et al., 2016; Pineda, 2018). Россия, как страна, которая занимает значительные территории, характеризуются большим количеством региональных энергосистем, связанных между собой. А проблема надежного и качественного электроснабжения населенных пунктов, рассредоточенных по большой территории, обозначена, как одна из ключевых, в стратегии энергетической безопасности России.
Кроме того, по данным ПАО “Россети”, в настоящее время до половины технологических сбоев в российской электросетевой отрасли происходят по естественным причинам, среди которых ведущую роль играет воздействие ветра. Недооценка климатических нагрузок при проектировании может привести к аварийным ситуациям, и, как следствие, к перерыву в электроснабжении потребителей и экономическим потерям, как с точки зрения недопоставки электроэнергии, так и простоя объектов электроснабжения.
Европейские исследователи рассматривают проблемы оценки технологических и экономических рисков отключений линий электропередачи и подстанционного оборудования в результате влияния различных метеопараметров (Matko, Golobič, 2017; Tomaszewski, Ruszczak, 2019), формируют модели вероятностной оценки отказа отдельных элементов системы (опор, проводов, изоляторов) в зависимости от уровней ветровых нагрузок, осадков и температурных изменений (Rocchetta, Patelli, 2018).
Особое внимание уделяется вопросам количественной оценки показателей надежности/доступности сетей передачи электроэнергии включая каскадные отказы, вызванные экстремальными погодными явлениями (Billinton, 2008; Rezaei, Chouinard et al., 2016). Решение прикладных задач по оценке надежности объектов электросетевого комплекса в субарктических районах, в свою очередь, рассматривается с меньшим уровнем проработки. Исследователи североамериканского континента являются основным драйвером развития данного направления. Ключевые вопросы влияния экстремальных метеорологических параметров на инфраструктуру электросетевого комплекса комплексно рассматриваются с прогнозными оценками изменения климата в анализируемых регионах с реализацией в виде проектов с открытым кодом, что представляет колоссальную общественную значимость (Peters, DiGioia et al.,2006; Alberdi, Fernandez et al., 2016).
В мировой и российской практике в качестве фундаментальной основы принято утверждение, что надежность электросетевых объектов зависит, в том числе, от расчетных климатических нагрузок, принятых на момент проектирования. В настоящее время в России основные методические подходы, учитывающие климатические факторы при проектировании воздушных линий электропередачи и ее элементов (ПУЭ-7, СП 20.13330.2016, стандарты крупнейших электросетевых компаний) устаревают. Но, тем не менее, даже с учетом того, что предпринимались попытки пересмотра старых подходов, необходимых для проектирования воздушных линий электропередачи, наличие логических ошибок, необоснованных критериев классификации и отсутствие значений скорректированных региональных коэффициентов пересчета не позволяют в полной мере показать реальную на текущий момент и, тем более, прогнозируемую ситуацию по аварийности на линиях электропередачи в результате опасных метеорологических явлений.
На текущий момент стандартные методы оценки надежности электросетевого комплекса, даже с учетом внедрения стохастических моделей, позволяют оценить степень обеспеченности потребителей электрической энергией в соответствии с их категорией, но без указания типа влияющего фактора. Задача кластеризации метеорологических явлений с учетом внешних причин, которые приводят к авариям на линиях электропередачи, для определения мультиплитикативной составляющей проявления неблагоприятных климатических факторов была рассмотрена (Loktionov, Kondrateva, 2019, 2021), но без детальной проработки каждого фактора в отдельности по степени его воздействия в зависимости от экспозиции. Предлагаемый проект направлен на разработку предиктивных моделей оценки вероятности возникновения технологических нарушений в результате влияния ветровых нагрузок в условиях климатических изменений.
Целью данного проекта является разработка методологических подходов, позволяющих оценить, проанализировать и спрогнозировать аварийность на объектах электросетевого комплекса от влияния ветровых нагрузок в условиях климатических изменений.
Для достижения цели в проекте планируется решение нескольких задач поискового, фундаментального и прикладного характера, направленных на формирование предлагаемых методологических подходов, а именно:
- разработка информационно-методической базы уязвимостей объектов электросетевого комплекса в условиях климатических изменений;
- разработка алгоритмов идентификации повышенных ветровых нагрузок в разрезе различных регионов РФ с учетом территориальной привязки;
- разработка методов и моделей для прогнозирования влияния ветровых нагрузок в условиях климатических изменений на надежность (вероятности безотказной работы) объектов электросетевого комплекса.
Масштаб исследования охватывает отрасль передачи и распределения электроэнергии, а именно электросетевой комплекс (воздушные и кабельные линии электропередач, подстанции), в разрезе всех классов напряжения от 0.4 кВ до 110 (220) кВ на территории России для которой свойственна высокая ветровая нагрузка.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ