CC BY
24
Основные значения полученных величин приведены в табл. 1.
Анализ полученных значений показывает, что суммарный расход условного топлива при организации совместной работы Омской ТЭЦ-5 и котельной ООО «Электротехнический комплекс» снизился на 0,18%, экономия условного топлива при этом достигает 2932,7 ту. т., выработка электрической энергии на тепловом потреблении на ТЭЦ-5 выросла на 247,62 млн кВт-ч, что, несомненно, усиливает эффективность теплофикации. А при реализации выработанной электрической энергии можно получить дополнительную прибыль.
Расход топлива на котельной ООО «Электротехнический комплекс» уменьшился на 80,9 %, что при современной экологической ситуации делает совместную работу ТЭЦ и районной котельной, привлекательной в условиях городской застройки.
Библиографический список
1. Лебедев, В. М. О модернизации промышленной теплоэнергетики / В. М. Лебедев, С. В. Глухов, Е. В. Тимошина // Промышленная энергетика. — № 3. — 2010. — С. 2 —6.
2. Паршуков, Н. П. Источники и системы теплоснабжения города / Н. П. Паршуков, В. М. Лебедев. — Омск, 1999. - 168 с.
3. Бутаков, И. Н. Коэффициент полезного действия тепловых установок и энергосистем / И. Н. Бутаков. — Томск : Изд-во Томского университета, 1961. — 144 с.
ИБРАГИМОВА Ольга Анатольевна, аспирантка кафедры «Теплоэнергетика».
Адрес для переписки: e-mail: ibr-olga@rambler.ru
Статья поступила в редакцию 16.07.2010 г. © О. А. Ибрагимова
УДК «0.9 с. В. ПАНЧЕНКО
Т. Р. САМУЙЛОВА
Филиал Московского энергатического института (технический университет) в г. Смоленске
ВОПРОСЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕСТИЦИЯМИ ПРИ ВНЕДРЕНИИ
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ ЭНЕРГОАУДИТА
В настоящей публикации излагаются подходы к внедрению технологий энергосбережения и повышения энергоэффективности и описаны программные продукты комплекса «EnergyConservation» в сфере энергоаудита. В статье затронут вопрос эффективности внедрения технологии глубокого охлаждения дымовых газов от котлов УГО и представлена точка зрения о путях снижения внешних инвестиций. Статья может быть использована при проведении энергетических обследований и энергоаудитах.
Ключевые слова: энергоэффективность, энергосбережение, оптимальное управление инвестициями во внедрение технологий повышения энергоэффективности и энергосбережения, установки глубокого охлаждения дымовых газов, программные продукты «Energy Conservation» на ЭВМ для проведения энергетических обследований и энергоаудита.
Трудно себе представить современную техногенную цивилизацию без проблемы экономичности энергосистем. Особо следует остановиться на поиске новых подходов к энергосбережению как к оптимальному управлению существующими крупными российскими производственными системами и тщательному отбору новых проектов из условий их энергоэффективности. При составлении программ по повышению энергоэффективности и энергосбережению и разработке энергоаудиторских рекомендаций сталкиваемся с рядом трудностей.
Одной из наиболее сложных проблем является ограниченность времени, выделяемого в жестких условиях конъюнктуры рынка для принятия стратегии оптимального управления, характеризуемого множеством натуральных величин. Трудности появляются также в связи с необходимостью итерационных балансовых расчетов, основанных на соответствующих натурных испытаниях сложного оборудования и установок, а также в связи с необходимостью прогнозирования экономии энергии и энергоресурсов.
В данной статье задача энергоаудита будет рассмотрена как задача по разработке стратегии оптимального энергосберегающего пути развития производства с использованием программно-вычислительных комплексов для ЭВМ. В описываемом исследовании нас интересовали такие ключевые показатели, как потери энергоресурсов (в частности, потери тепловой энергии), удельный расход топлива на отпускаемую продукцию, степень износа оборудования, энергосберегающий потенциал, класс энергетической эффективности, срок окупаемости внедряемых технологий, величина внутренних и внешних инвестиций. Такой подход обусловлен необходимостью стандартизации основных процедур энергоаудита, которые следует строить не только на формальном письменном отображении отчетной энергетической информации за последние 5 лет, но и на актуализированных моделях оптимального управления производством, основанных на внедрении технологий энергосбережения и повышения энергоэффективности (далее технологий ЭНЭФ).
Мы можем быть уверены, что, объединяя наши усилия в этом направлении, сможем достигнуть не только реализации малозатратных технологий, но и внедрения инновационных крупнозатратных технологий. Модернизация энергетической платформы даст толчок развитию производственных систем и подъему экономики [1]. Энергосбережение — это векторное множество мер, подчиненных общей цели уменьшения объема потребляемых ТЭР [2]. Отсюда ясно, что энергосбережение необходимо выделять как особое прибыльное состояние жизнедеятельности любых производственных систем, в том числе и энергосистем. Но для этого нужны инвестиции. Как их привлечь и в каких объемах?
Привлечение инвестиций и управление их оптимальным распределением
Привлечение внешних инвестиций сопряжено с риском. Задача всегда ставится так: как сделать инвестиции минимальными или избежать их вообще. По результатам проведенного технико-экономического анализа выявлено, что важной является не только величина самих инвестиций, но и характеристика объекта капиталовложений, т.е. эффективность отдачи капиталовложений в этот объект. В этой связи актуальны задачи оптимального распределения инвестиций. Типовые задачи распределения инвестиций [3] описываются дифференциальными уравнениями, не учитывающими существенные особенности распределения инвестиций при внедрении технологий ЭНЭФ для конкретных производственных систем.
Нами получены результаты расчетов, которые свидетельствуют о том, что технологии ЭНЭФ создают условия для повышения внутренней технической (и как следствие, экономической самоотдачи самоорганизующихся систем) и условия для необходимости инвестирования их в первую очередь. Оптимальный путь синергетического развития промышленного производства, использующего энергоресурсы и энергию на технологические нужды, реализован через стратегию непрерывного инвестирования за счет повышения энергетического КПД (эволюционная стадия) на основе внедрения технологий ЭНЭФ. Решение найдено методом динамического программирования (метод Гамильтона-Якоби-Бел-лмана) [4]. В такой модели внутренние инвестиции — I это величина средств, получаемых за счет экономии
потребляемых первичных ресурсов, используемая для вложения в дальнейшее развитие производства.
Модель разработана на следующих утверждениях:
1) на повышение энергоэффективности влияет полнота использования теплофизических свойств материалов, из которых изготовлены сами установки, либо технологическая схема использования теплофизических свойств веществ, используемых в ходе того или иного технологического процесса;
2) интенсифицировать развитие экономики можно путем повышения энергоэффективности или путем энергосбережения, т.е. построение стратегии развития производственной системы строится на основании стратегии внедрения технологий ЭНЭФ, снижающих затраты на топливо или на энергию.
Достоинство такого варианта расчета состоит в том, что учитывается эффективность капиталовложений, которая напрямую зависит от энергосберегающего потенциала объекта. Применение подобных математических моделей повысит качество принимаемых управленческих решений и снизит риски при внедрении технологий ЭНЭФ, что влечет за собой внесение изменений в исходный проект объекта, т.е. реинжиниринг и перепроектирование отдельных частей или всего производства.
Реинжиниринг и перепроектирование предприятий в соответствии с технологиями ЭНЭФ
Сравнительный анализ фактических энергетических балансов и действующих технологических схем с наилучшими аналогами дает серьезный толчок для их усовершенствования. Так осуществляется непрерывный процесс энергооаудита, и, как следствие, процесс реинжинринга, перепроектирования.
Рутинная работа по сбору и обработке исходной информации унифицирована и автоматизирована на программных средствах для ЭВМ с учетом специфики предприятия в программном продукте «Energy Conservation». На этапе принятия решений, разработки программ, стратегий и концепций применяется искусственный интеллект, экспертный советчик, универсальный решатель задач оптимизации потоков на предприятии. Результаты оптимизации способствуют разработке специальных проектов по внедрению прогрессивных решений на основе технологий ЭНЭФ.
Лицо, принимающее решение, должно быть лицом, имеющим специальное профессиональное образование и высокий уровень подготовки в данном направлении. Необходимо создание отделов энергоаудитов на предприятиях, заинтересованных в достижении реальной экономии ТЭР на предприятии.
Энергоаудит восполняет следующие недостатки типового проектирования:
1) производит оценку существующих проектных решений;
2) выделяет сквозную информацию (в части энергообеспечения), в результате чего сокращается многообразие отношений между исполнителями;
3) выводит показатели и нормативы к ним для оценки принятых на производстве проектных решений;
4) предлагает дополнительные варианты к существующему проекту с точки зрения наиболее экономичного решения, тем самым является мощным толчком для осуществления непрерывного проектирования, для реинжиниринга.
Любой новый проект должен включать в себя раздел «Энергоэффективность» — в этом толчок
к энергетической эволюции на предприятии и осмысленный подход к процессам, происходящим внутри энергетических и в целом производственных систем.
Энергетическая эволюция предприятия как постоянный процесс
Под эволюцией будем понимать форму развития предприятия, при которой происходит поступательное, медленное, плавное качественное изменение показателей работы предприятия [5]. Процессы эволюционной стадии поддаются более точному прогнозу, поскольку они, как и структура системы, отличаются устойчивостью, а условия внешней среды известны. Энергетическая эволюция предприятия — это поступательное изменение схемы использования энергоресурсов в обозначенном множестве организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер. Система энергоаудита основана либо на эмпирических данных (по приборам учета), либо на косвенных данных, рассчитанных по математическим моделям, описывающим основные технологические процессы и имеющим в результате целевые технико-экономические показатели.
В [6, с. 210] было приведено описание структурной схемы оценки и поиска резервов экономии ТЭР (т.е. снижения потерь) на основании энергетического обследования (энергоаудита). Анализ показывает, что возможно эволюционное изменение уровня эффективности эксплуатации оборудования и уровня эффективности использования ТЭР, лежащего выше уровня проектных показателей и не являющегося революционным (инновационным) уровнем. Энергоэффективный уровень развития — это уровень, на котором техническая система преодолела эксплуатационные и проектные несовершенства и достигла максимального значения КПД. Это завершающая стадия эволюции саморазвивающихся технических систем на пути снижения доли затрат на потребляемые ресурсы на единицу отпускаемой продукции.
Для вовлечения предприятия в этот процесс внедрена экспертная автоматизированная система «Energy Conservation», которая не только верно оценивает всю историю деятельности и развития энергетических систем, но и верно оценивает исходную информацию.
Авторские программные продукты
в сфере энергоаудита «Energy Conservation»
Существенной трудностью для внедрения технологий ЭНЭФ является необходимость прогноза ожидаемой экономической эффективности при фактических режимах работы производства. Эта задача решена путем создания базы данных «Energy Conservation», хранящей в себе исходные данные по характеристикам оборудования, установок, систем в целом при различных режимах работы, а также содержащей данные, необходимые для расчета стратегии оптимального управления инвестициями при внедрении технологий ЭНЭФ. Неотъемлемой частью базы данных «Energy Conservation» является база данных норм и нормативов «NormClassified», разработанная по классификации норм и нормативов, предложенной в работе Егорова В. А. [7]. Известно, что фактические потери топлива и энергии в производственных системах выше проектных. Чтобы оценить фактические и нормативные тепловые потери, разработана программа «Норматив-теплосеть» (совместно с ООО
«Энергосоюз»). Работа программ основана на детализированной методологии проведения энергетических обследований и применима на всех этапах энергоаудита. Структура базы данных такова, что, например, для одного предприятия заносится минимально необходимое количество исходных данных и рассчитываются нерациональные тепловые потери, потери в связи с недогрузкой оборудования и энергосберегающий потенциал, другие количественные показатели, на основании сравнения проектного, фактического и нормативного балансов топлива или энергии.
Полученные данные имеют большое практическое значение, так как дают качественную и количественную информацию о фактических значениях расходов ресурсов (природного газа, угля, мазута) и теплоносителей (воды и пара), температур теплоносителей, уходящих газов после сгорания топлива, температур на поверхности установок и оборудования (на основании данных тепловизионных замеров), давлений теплоносителей, о проектных и фактических мощностях котлов, вспомогательного теп-лообменного оборудования, о фактическом тепло-потреблении промышленных и коммунальных потребителей (в том числе на основании данных тепловизионных замеров и замеров величины теплового потока через ограждающие конструкции здания); о среднемесячных, среднесезонных и среднегодовых показателях и др. Все эти данные обобщаются и могут быть использованы при анализе аналогичных объектов в случае проведения экспресс-аудита для оценки по укрупненным показателям, в случае разработки технико-экономического обоснования внедрения одной или нескольких технологий ЭНЭФ, при разработке стратегий внедрения и других задачах.
Программные продукты «Energy Conservation» на ЭВМ для проведения энергетических обследований и энергоаудита работают на всех этапах:
1 этап. Беседа и анкетирование руководства и персонала предприятия.
Ответы на систематизированные типовые вопросы хранятся как ответы специалистов в базе данных «EnergyConservation».
2 этап. Сбор исходных данных на основании имеющейся документации на предприятии.
Заполнение установленных унифицированных форм в базе данных «EnergyConservation». Сбор исходных данных на основании фактических режимов работы оборудования по результатам инструментальных замеров энергоаудиторов. Заполнение унифицированных протоколов измерений в базе данных «EnergyConservation», сравнение фактических и нормативных показателей работы энергетического оборудования. Нормативные показатели хранятся в автоматизированном виде в классифицированной базе данных норм и нормативов «NormClassified». Автоматизированное ведение энергетических паспортов типовых объектов теплоэнергетики (котельных, тепловых сетей, тепловых энергоустановок, промышленных предприятий, зданий и др.), в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации [8 — 9].
3 этап. Анализ информации, проверка балансов предприятия путем расчета нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии и теплоносителя, расчета нормативов удельного расхода топлива на отпущенную тепловую энергию от котельных, расчета нормативов создания запасов жидкого и твердого топлива с учетом климатических факторов региона и проектных показателей объектов нормирования.
Расчет тепловых и топливных балансов проводится с помощью специальных программ «Норматив-теплосеть», «Норматив-НУР», «Норматив-РТХ» путем интегрирования данных из «EnergyConservation», выдаются замечания путем сопоставления расчетных и прогрессивных нормативов, хранящихся в «Norm-Classified» на основании методов перебора решений из базы данных «EnergyConservation».
4 этап. Разработка рекомендаций для доработки существующих проектов (реинжиниринга) на примере внедрения технологии глубокого охлаждения дымовых газов (УГО) в теплогенерирующих установках (котельных).
Расчет технико-экономических показателей УГО. В основу расчета параметров работы УГО на базе калорифера КСК легли исследования Аронова И.З. и испытания Кудинова А. А. [10]. С помощью разработанной программы «ProjectUGO», определено повышение коэффициента использования топлива (Лк.и.т.) за счет внедрения технологии УГО, по высшей теплоте сгорания топлива, так как глубокое охлаждение дымовых газов проходит с выпадением из них конденсата водяных паров; проводится выбор поверхности теплообмена, типа, мощности, стоимости УГО. Результаты расчетов для массива данных более ста котлов разной мощности и разных типов (КВТС, КСВ, ПТВМ, ДКВР, VK, ТТ и др.), работающих на 3—10 режимах выработки тепловой энергии показали, что Ак.и.т. = 3-^-22 % для схемы подогрева в УГО воды, идущей на ХВО, и Ак.и.т. =7+8 % для схемы подогрева сетевой воды котлов КСВ и КВТС, работающих на котельных ООО «Смоленскрегионтепло-энерго» по факту как низкотемпературные (tCB = = 38-42 °С).
5 этап. Разработка стратегии оптимального управления инвестициями во внедрение технологий ЭНЭФ с использованием методов динамического программирования (Гамильтона-Якоби-Белмана) на примере внедрения технологии УГО.
Расчет оптимальной траектории управления инвестирования технологий ЭНЭФ с учетом фактора их внутренней самоотдачи (функционал-максимальная суммарная эффективность отдачи капиталовложений в технологию) на программе «Dynamic.prOpti-mum.cntrl». На основании полученных данных формируется Программа по повышению энергоэффективности и энергосбережению. Результаты расчетов стратегии оптимального управления инвестициями для внедрения технологии УГО на имеющемся в базе данных массиве котельных показали: при использовании в качестве капиталовложений экономии, полученной от внедрения технологии УГО на предыдущих котельных, возможно снижение требуемой величины внешних инвестиций не менее чем на 30 %, а применение методов динамического программирования позволяет отыскать пути вложения внешних инвестиций с максимальной эффективностью капиталовложений, оптимизируя также и режимы работы котельных.
Можно отметить, что разработанные программные продукты «EnergyConservation» чрезвычайны полезны и уже сейчас применимы не только на уровне отдельного предприятия или региона, но и на межрегиональном и государственном уровне, для уточнения государственных программ по повышению энергоэффективности и энергосбережению. Скорость расчета на таких программах соответствует самым высоким требованиям при принятии решений по управлению энергетикой, сокращает сроки установления тарифа на отпуск и передачу
тепловой энергии на период его регулирования, унифицирует энергетическую отчетность, систематизирует данные на высоком профессиональном уровне. Пятилетний опыт проведения энергоаудитов в нескольких регионах позволил нам уточнить и в дальнейшем систематизировать технические характеристики систем теплоснабжения и источников тепловой и электрической энергии. Применение автоматизированных рабочих мест при тепловых расчетах для 12 российских регионов, сократило время работы экспертов, исключило субъективность в оценке величины нормативов тепловых потерь и нормативов удельного расхода топлива на отпущенную тепловую энергию и оценке потенциала энергосбережения. Актуальны программы еще и тем, что, например, потери тепловой энергии с 2010 года — часть энергетического паспорта предприятия, разрабатываемого по результатам энергетического обследования или энергоаудита.
Выводы
Итак, подводя итоги, можно сказать, что производство, потребляющее или производящее топливные, энергетические или водные ресурсы может повысить конкурентоспособность отпускаемой продукции, внедряя технологии ЭНЭФ. Использование научных методов оптимального управления инвестициями во внедрение технологий ЭНЭФ, способствует эволюционному развитию технических систем, дают возможность разработать обоснованные Программы по повышению энергоэффективности и энергосбережению и энергоаудиторские рекомендации с учетом эффекта от экономии первичных ресурсов (повышения энергетического КПД).
Анализ полученных результатов позволяет утверждать, что с помощью автоматизированных технико-экономических расчетов и описанных выше баз данных в сжатые сроки выявляются условия, при которых за счет реализации энергосберегающего потенциала минимизируется величина внешних инвестиций и частично или полностью покрываются расходы на дальнейшее внедрение технологий ЭНЭФ на других объектах. И именно в силу того, что энергоаудит имеет все предпосылки, чтобы стать неотъемлемой частью энергетической эволюции, доминирующая роль в производственных силах государства может перейти к производителям энергоэффективного оборудования, энергоэффективных установок, энергосберегающих материалов, к разработчикам энергоэффективных проектов, энергоэффективных или энергосбергающих технологических решений.
Библиографический список
1. Покровский, В. Н. Энергия, технический прогресс и экономический рост / В. Н. Покровский. — М. : Традиция, 1993. — С. 96-26
2. Федеральный закон № 261 от 23.11.2009 года «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [Электронный ресурс]. — URL : http://graph. document.kremlin.ru/page.aspx? 1; 1034497 (Дата обращения : 14.09.2010).
3. Лисиенко, В. Г. Хрестоматия энергосбережения : справочник/ В. Г. Лисенко, Я. М. Щелоков, М. Г. Ладыгичев, — Москва : Теплотехник, 2005. - 768 с.
4. Математическая теория оптимальных процессов / Л. С. Понтрягин [и др.]. - М.: Наука, 1976. - 391 с.
5. Реген, В. Управление комплексным развитием предприятия / В. Реген, Е. Ткаченко. — Санкт-Петербург : Изд-во Вернера Ре-гена, 2006. - 256 с.
6. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплоэлектротех-нологиях: матер. Междунар. науч.-практ. конф. 19 апреля 2010 г. — Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. - 284 с.
7. Егоров, В. А. Автоматизация проектирования предприятий / В. А. Егоров. — Л.: Машиностроение ; Ленингр. отд.-е, 1983. — 327 с.
8. ГОСТ Р 51379-99 Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов. [Электронный ресурс]. — URL: http://www.energohelp.net/articles/methodics/ 61720/ (Дата обращения: 14.09.2010).
9. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по теплозащите зданий. ТСН 23-311-2000
СмО [Электронный ресурс]. — URL : http://gosstroy.kodeks.ru (Дата обращения: 14.09.2010).
10. Кудинов, А. А. Энергосбережение в теплогенерирующих установках / А. А. Кудинов. — Ульяновск: УлГТУ, 2000. — 139 с.
ПАНЧЕНКО Сергей Васильевич, доктор технических наук, профессор кафедры физики. САМУЙЛОВА Татьяна Рустамовна, соискатель кафедры физики.
Адрес для переписки: e-mail: ctr@esouz.ru
Статья поступила в редакцию 14.09.2010 г. © С. В. Панченко, Т. Р. Самуйлова
Информация
Научные стажировки молодых учёных
Программа 2011 года Финансовая поддержка фундаментальных исследований в области катализа и физикохимии поверхности
Научные стажировки молодых учёных в крупных научных центрах России, СНГ и дальнего зарубежья
Международный благотворительный научный фонд имени К. И. Замараева при поддержке фонда «Династия» объявляет конкурс на соискание именных стипендий фонда 2011 года для прохождения краткосрочных научных стажировок (1 месяц) в крупных научных центрах России, СНГ и дальнего зарубежья.
В конкурсе могут принять участие молодые учёные в возрасте до 35 лет, занимающиеся исследованиями в области химического катализа, физикохимии поверхности, физических методов исследования и в смежных областях.
Соискатели могут сами предложить место своей стажировки.
Цель стажировок — повышение квалификации в данном научном направлении, овладение новыми современными методами научных исследований.
Размер стипендии по России составляет 37 тыс. рублей в месяц. Для дальнего зарубежья — 67 тысяч. Со стороны участников программы стран СНГ возможно софинансирование стипендий.
К заявке, поданной на конкурс, кроме анкеты нужно приложить обоснование необходимости научной стажировки, подписанное руководителем структурного подразделения, в котором работает молодой учёный, а также письмо за подписью директора института, заверенное печатью.
ОБОСНОВАНИЕ
1 .Направление исследований (написать, чем занимался исследователь в течение последних 2-х лет работы; как планирует изменить свою работу после стажировки).
2.Цель стажировки.
3.Приборная оснащённость, возможность развития темы стажировки в институте, где постоянно работает исследователь.
4.Научный уровень, способность к самостоятельной работе молодого учёного (характеристика от руководителя).
5.Семейное положение (женат/замужем, дети).
6. Выезжал ли за рубеж и в каком качестве.
7. Владение иностранными языками (со словарём, свободное.)
Пункты б и 7 заполняются при стажировке в дальнем зарубежье.
Заявки принимаются до 1 ноября ежегодно.
Документы присылаются почтой в 2-х экземплярах по адресу: 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак. Лаврентьева, 5. МБНФим. К. И.Замараева.
Обязательно прислать также электронный вариант на адрес fund@catalysis.ru и mbnf@comtv.ru .
Подробный отчёт о стажировке, а также отчётные документы (квитанции, билеты и др.) присылать по окончании стажировки заказным письмом по адресу фонда, указанному выше, с надписью «Стажировки», не позднее 31 декабря следующего года.
Награждение победителей дипломами, призами и почётными значками состоится в мае 2011 года на научном семинаре, посвящённом К. И. Замараеву, по адресу: Новосибирск-90, пр. Ак. Лаврентьева, 5, ИК СО РАН.
Источник http://www.rsci.ru/innovations/grants_and_competitions/227233.php (дата обращения 19.11.10)
