CC BY
76
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
УДК 621.31
Печеник Николай Валентинович, канд.техн.наук, доцент, проректор по научно-педагогической работе Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», пр-т Победы, 37, корп. 1, к. 109, 03056, г. Киев, Украина,тел.: (044)-236-70-43, pechenik@kpi.ua Самойлик Александр Васильевич, канд.техн.наук, доцент
Черкасский государственный технологический университет, б-р Шевченко, 460, 18006, г. Черкассы, Украина
тел.: (0472)-73-02-56,smsn@ukr.net
Курбака Галина Васильевна, старший преподаватель
Черкасский государственный технологический университет, б-р Шевченко, 460, 18006, г. Черкассы, Украина тел./факс: +38-0472-73-02-56, (067)-345-06-67; kyrbaka77@mail.ru
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАВНИВАНИЯ ТАРИФОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ КАК СОСТАВЛЯЮЩАЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
В статье рассмотрены методы и способы решения задач, связанных с экономией электроэнергии, с использованием в управлении электроэнергетикой новых информационных технологий и аппаратнопрограммных средств. Определена целевая функция при выборе оптимального режима электропотребления. Установлены критерии, позволяющие определить границы целесообразности проведения мероприятий по выравниванию системных графиков.
Ключевые слова: экономия электроэнергии, управление электроэнергией, выравнивание системного графика, экономия капитальных вложений, экономическая эффективность, критерии мероприятий по выравниванию системного графика.
Печеник Ніколай Валентинович, канд.техн.наук, доцент, проректор по науково-педагогічной работі Національний техничний університет України «Київський політехничний інститут», пр-т Победи, 37, корп. 1, к. 109, 03056, г. Київ, Україна,тел.: (044)-236-70-43, pechenik@kpi.ua Самойлик Олександр Васильович, канд.техн.наук, доцент
Черкаський державний технологічний університет, б-р Шевченка, 460, 18006, г. Черкаси, Україна
тел.: (0472)-73-02-56,smsn@ukr.net
Курбака Галина Василівна, старший викладач
Черкаський державний технологічний університет, б-р Шевченка, 460, 18006, г. Черкаси, Україна тел./факс: +38-0472-73-02-56, (067)-345-06-67; kyrbaka77@mail.ru
ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИРІВНЮВАННЯ ТАРИФІВ ЕЛЕКТРИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ ЕНЕРГОСИСТЕМИ ЯК СКЛАДОВА УПРАВЛІННЯ РЕЖИМОМ ЕЛЕКТРОВЖИТКУ
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА
У статті розглянуті методи і способи вирішення завдань, пов’язаних з економією електроенергії, з використанням в управлінні електроенергетикою нових інформаційних технологій і апаратно-програмних засобів. Визначена цільова функція при виборі оптимального режиму електровжитку. Встановлені критерії, що дозволяють визначити кордони доцільності проведення заходів щодо вирівнювання системних графіків.
Ключові слова: економія електроенергії, управління електроенергією, вирівнювання системного графіка, економія капітальних вкладень, економічна ефективність, критерії заходів щодо вирівнювання системного графіка.
Pechenyk Nikolay Valentinovich, Ph.D., associate professor, pro-rector on education and research work National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute», Pobedy ave., 37, building 1, room 109, 03056, Kiev, Ukraine, tel.: (044)-236-70-43, pechenik@kpi.ua Samoylyk Alexandr Vasilievich , PhD., associate professor
Cherkasy State Technological University, Shevchenko blvd, 460, Cherkasy, 18006, Ukraine, tel.: (0472)-73-02-56 smsn@ukr.net
Kurbaka Galina Vasilievna, senior lecturer
Cherkasy State Technological University, Shevchenko blvd, 460, Cherkasy, 18006, Ukraine,tel./fax: +38-0472-73-0256, (067)-345-06-67; kyrbaka77@mail.ru
THE EFFICIENCY OF ALIGNMENT OF ELECTRIC LOAD RATES OF POWER NETWORK AS A COMPONENT OF THE MANAGEMENT BY ELECTRIC CONSUMPTION REGIME OF INDUSTRIAL
ENTERPRISE
In the article methods and ways of tasks solution connected with energy saving, the use of new information technologies and hardware-software facilities in electrical power engineering management are considered. Objective
2
№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
function at the choice of optimum electric consumption regime is regarded. Criteria which allow to determine the limits of expediency of measures concerning system diagrams alignment are examined.
Keywords: energy saving, electric power engineering management, system diagrams alignment, capital investment economy, economic efficiency, criteria of measures concerning system diagrams alignment.
Ведение
Эффективное использование электрической энергии на промышленных предприятиях составляет важнейшую проблему электроэнергетики. Связано это с ростом цен на электроэнергию и возрастанием ее доли в себестоимости продукции, что особенно это актуально для энергоемких предприятий. Стратегическим направлением, позволяющим сократить эту долю, является автоматизация управления режимом потребления электрической энергии [1] .
Постановка задачи
Комплекс задач, методов и способов решения задач, связанных с экономией электроэнергии за последние десятилетия совершил эволюцию от пассивного учета электроэнергии через простые аппаратно-программные средства до современного уровня, который характеризуется переходом к использованию в управлении электроэнергетикой новых информационных технологий и аппаратно- программных средств.
В настоящее время существуют три основных метода управления энергопотреблением:
- управление по принципу мгновенной нормы (непрерывный контроль);
- управлением по идеальной норме:
- управление по прогнозной величине.
При этом, независимо от используемого метода, автоматизированное управление режимом электропотребления на промышленных предприятиях способствует выравниванию графиков нагрузок энергетических систем и обеспечивает их нормальное функционирование в условиях дефицита электрической энергии и мощности.
Методы и алгоритмы решения
Задача выравнивания системных графиков должна рассматриваться как применительно к действующим предприятиям (задача текущего планирования и управления), так и применительно к процессу проектирования [1]. Правильное решение задачи выравнивания направлено на принятие оптимальных вариантов при проектировании новых и эксплуатации действующих предприятий, а следовательно экономии
энергоресурсов. Проектирование производственных мощностей технологических звеньев необходимо осуществлять с учетом режима электропотребления промышленного предприятия, то есть расчета графиков работы технологических звеньев, создание аккумулирующих емкостей, расчета величины резерва производственной мощности технологических звеньев.
В качестве основных исходных данных для проектирования могут быть приняты: производительность технологических звеньев и режим электропотребления. Для выравнивания системного графика производится изменение режима электропотребления -графика нагрузки промышленного предприятия, который будет служить базой для проектирования.
Целевой функцией при выборе оптимального режима электропотребления является минимум суммарных народнохозяйственных затрат [1, 2], или максимум
народнохозяйственного эффекта:
£З = Зэ + З, = Х(И, +Е.К), (1)
і=1
где Зэ - сумма затрат на производство, передачу и распределение электроэнергии;
З, - сумма затрат, связанных с использованием электроэнергии в народном хозяйстве;
Кі - капитальные затраты в комплексе «Энергосистема - потребитель»;
Иі - издержки комплекса «Энергосистема - потребитель»;
№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Ев - коэффициент внутренней эффективности.
При осуществлении выравнивания системного графика подвергаются изменению следующие показатели:
1) на предприятии:
- капиталовложения;
- эксплуатационные расходы.
2) в энергосистеме:
- капиталовложения энергосистемы в генерирующие мощности;
- затраты на топливо в энергосистеме;
- амортизационные отчисления.
Экономическая эффективность комплекса «Энергосистема - Потребитель»
выравнивания системных графиков электрических нагрузок определится из выражения
Эк = Э, - АЗ,, = Е^И„ + Ев АК„(1 + Ен„ )т
і=1
(2)
-£ М1п+ ЕвМС,п(\ + Ет)'~
і=1
где Ээ - экономия затрат в энергосистеме; АЗп - затраты предприятия на создание
режима выравнивания;
АКэ - экономия капитальных вложений в пиковую мощность на электроэнергию; АКпі - капитальные затраты на создание режима выравнивания; АИэі - экономия издержки в энергосистеме; АИпі - издержки предприятия создание режима выравнивания;
т - год приведения затрат, за год приведения рекомендуется принимать начала эксплуатации объекта;
Енп - нормативная величина, значение которой в условиях действующего порядка
начисления амортизации основных фондов устанавливается в размере 0,08 [3].
Дополнительные затраты предприятия на создание режима выравнивания определяются из выражения
АЗп =АИп + Ев АКп, (3)
где АИп - увеличение издержек производства предприятия в режиме выравнивания;
АКп - дополнительные капитальные затраты.
В качестве дополнительных издержек производства служат амортизационные отчисления ( АИа ).
При плате за электроэнергию по двухставочному тарифу за максимальную мощность предприятие получает экономию
Эп = Эт -АЗп, (4)
где Эт - годовая экономия в уплате за электроэнергию по основной ставке.
Осуществление выравнивания графика нагрузки равносильно экономии капитальных вложений в пиковые электростанции
АКэ = Кэ •КсН ■ Кп ■ Кр •АР, (5)
где Кэ - удельные капитальные вложения в пиковые электростанции, замыкающие баланс энергосистемы принимаются по данным [4];
Kn - потери мощности при передаче от электростанции до потребителя Kn = 1,1.
Экономия по топливной составляющей в энергосистеме составит
АИт = Ксн ■ К„ ■ ф-(B3W3 -(B2W2 + BWi)), (6)
4
№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
где ф - цена условного топлива [4]; Въ B2, В3 - относительные прироста топлива на электростанциях в зонах провала, полупика и пика графика нагрузки (В1, В2, В3) -соответственно 0,382, 0,445, 0,515 кг у.т./кВт-ч [4, 5];
Wx, W2, W3 - количество электроэнергии переносимой соответственно в зону провала из пиковой, в зону полупика из пиковой, из зоны пика в зону полупика и провала.
Экономия капитальных затрат энергосистемы создает экономию амортизационных отчислений
АИа = Ра-АКЭ, (7)
где Ра - норма амортизационных отчислений в энергосистеме.
Экономия затрат энергосистемы составит
АИэ = АИт +АИа + Ен • АКЭ. (8)
Результаты
Таким образом, комплексная экономическая эффективность выравнивания системных графиков нагрузок «Энергосистема - Потребитель» определится из выражения
Эк =ZK- К - ф • ( - (В2 W + Bi W )) + Ра -ЛКэ + Кэ- Кс- К„■ АР-
i=1
+Е, ■ Кэ- К„, - АР (1 + Ет, ) - ІАИ„ + Е, - АК„ (1+Е„ )
(9)
Эк ^ max . (10)
Из выражения для экономической эффективности выравнивания графиков нагрузок можно определить границы целесообразности проведения мероприятий по выравниванию системных графиков.
Для промышленных предприятий в качестве критерия можно принять разницу экономии к приведенным дополнительным издержкам производства
Эт-АЗ, > 0 (11)
или отношение
Эт/АЗ, > 1.
Для всего комплекса «Энергосистема - потребитель» критерием служит
І Ксн-Кп - ф-(-( + В^1 )) + Ра-АКэ + Кэ-Ксн- К„■ АР +
i=1
+ЕКэ- КСн- К, - АР (1 + Енп )
АИп + Е, АКп (1 + Енп )
>0
(12)
(13)
или отношение
І Ксн- К, - ф - ( - ( + В, W )) + Ра -АКэ + Кэ- Ксн - К,- АР
i=1_________________________________________________________
І
i=1
АИп + Е, АКп (1 + Ен
+
+ Е,- К,- Ксн- Кп - АР (1 + Енп Г > 1 І Гаи, + Е, АК„ (1 + Ет Г
i=1
№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
5
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Выводы:
- предложены выражения для комплексной экономической эффективности выравнивания системных графиков нагрузок «Энергосистема - Потребитель»;
- предложен критерий, позволяющий определить границы целесообразности проведения мероприятий по выравниванию системных графиков.
Список использованной литературы
1. Праховник А. В. Энергосберегающие режимы электроснабжения горнодобывающих предприятий / Праховник А. В., Розен В. П., Дегтярев В. В. - М. : Недра, 1985. - 232 с.
2. Михайлов В. В. Народнохозяйственная целесообразность регулирования режима электропотребления / В. В. Михайлов // Промышленная энергетика. - 1975. - № 7. - 9 с.
3. Техніко-економічні розрахунки систем електропостачання промислових підприємств: навч.посіб. / [Соловей О. І., Розен В. П., Курбака Г. В. та ін.]; за заг. ред. О. І. Солов’я; М-во освіти і науки, молоді та спорту України, Черкас. держ.технол.ун-т. - Черкаси: ЧДТУ, 2012. - 247 с.
4. Чернухин А. А. Экономика энергетики СССР:учебник / А. А. Чернухин, Ю. Н. Флаксерман. - М. : Энергия, 1975. - 400 с.
5. Дикмаров С. В. Регулирование мощности при производстве и потреблении электроэнергии / С. В. Дикмаров, Г. Г. Садовский - К. : Техника, 1981. - 126 с.
References
1. Prahovnyk, А. V., Rozen, V. P. and Degtyaryov, V. V. (1985) Energy-saving modes of power supply of mineral resource enterprises. Мoscow: Nedra, 232 p.
2. Mikhailov, V. V. (1975) Economic expediency of the regulation of power supply mode. Promyschlennaya energetika, (7), 9 p.
3. Solovey, О. І., Rozen, V. P., Kurbaka, G. В. et al. (2012) Technical and economic estimations of power supply systems of industrial enterprises. In: О. І. Solovey (Ed.). Cherkasy: ChDTU, 247 p.
4. Chernukhin, А. А. and Flakserman, Yu. N. (1975) USSR power engineering economy. Мoscow: Energiya,
400 p.
5. Dikmarov, S. V. and Sadovskiy, G.G. (1981) Power regulation at its production and supply. Кут: Technika,
126 p.
Поступила в редакцию 13.10 2014 г.
6
№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
