Анализ и оптимизацию энергетических систем следует основывать на методе системного анализа [1]. Теория си­стем характеризуется следующими особенностями:

— система представляет собой совокупность элементов, которые, в свою очередь, в зависимости от структу­ры технического объекта могут рассматриваться как системы;

— для систем характерно наличие интегральных свойств, т. е. свойств, присущих лишь системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности;

— для любых систем характерно наличие существен­ных связей между элементами, что дает возмож­ность выделить систему в виде целостного самостоя­тельного объекта.

Наиболее рациональный путь изучения системы — пред­ставить ее в виде модели, что значительно облегчает ана­лиз системы.

В соответствии с методом системного анализа в процес­се исследования можно выделить следующие этапы.

А. Построение модели, т. е. формализация исследуемо­го процесса или явления. Этот этап предполагает описание процесса при помощи математической модели.

Формальное описание системы следующее. В каждый момент времени теГна вход в систему поступает вход­ной параметр х(т), который представляет собой вектор X = (Xv Х2, …, Хт) в /n-мерном пространстве входных параме­тров X. В этот же момент времени на систему воздействует внешняя среда, которая описывается л-мерным вектором U = (Uv U2,…, Un) в пространстве действия параметров U.

Система характеризуется набором внутренних, т. е. соб­ственных параметров П = (Пх, П2, …, ПА). Совокупность внутренних параметров может рассматриваться как век­тор в fc-мерном пространстве параметров П.

В каждый момент времени система находится в некото­ром состоянии Z(t). Начальное состояние обозначим через ZQ.

Выходные параметры системы в некоторый момент вре­мени є Т, где тс > т„, в пределах времени т0 — тс определя­ются соотношением

y(.tc) = F[i, z0, х(т),П(т),Щт)]. (2.1)

Для систем, состоящих из нескольких подсистем, всю установку расчленяют на конечное число частей (основных элементов установки) и формулируют задачу для каждой части (элемента) системы. При этом следует учитывать связь между этими частями.

Б. Постановка задачи, то есть описание операции. При этом следует сформулировать оптимизационную задачу

/ (лс) -» max, х є Е, (2.2)

где х — элемент некоторого нормированного пространства Е, определяемый природой модели, G <= Е — множество, определяемое структурой модели и особенностями иссле­дуемой операции.

Задача исследования трактуется как некоторая опти­мизационная проблема.

В. Решение сформулированной задачи. Могут быть при­няты разные стратегии оптимизации. Критерием должна служить наиболее экономичная стратегия из числа вы­бранных предварительно, которые удовлетворяют всем

принятым ограничениям и обеспечивают достижение по­ставленной цели.

При исследовании сложных энергетических систем объект структурируют, рассматривая его как систему вза­имосвязанных элементов с учетом присущих им собствен­ных характеристик и процессов [1].

Для сложных энергетических систем со сложной техно­логической схемой при решении оптимизационной задачи рекомендуется обращаться к двухиерархической модели. Исходя из первичной модели, строят упрощенную модель изучаемой системы, которой свойственны менее жесткие ограничения и критерии. При помощи упрощенной моде­ли устанавливают основные параметры системы, ее кон­струкции. Это позволяет определить основные проектные решения. После этого, приступая к анализу более сложной исходной модели, находят более точное решение для ис­комых количественных показателей исследуемой системы.