CC BY
57
Концепция учета, нормирования и инновационного анализа электрических параметров газораспределительного предприятия The concept of the account, normalization and the innovative analysis of electric parameters of the gas distributive enterprises
Кошарная Юлия Васильевна ассистент кафедры ЭПП ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
kosh [email protected] Kosharnaya Yulia The assistant to faculty of National research university «MPEI»
Аннотация: В статье автором предлагается инновационный подход к экономически эффективному управлению электрическим хозяйством газораспределительного предприятия с учетом региональных особенностей, к анализу электрических параметров, их нормированию и оценке объемов энергосбережения.
Ключевые слова: анализ электрических параметров, показатели
энергетической эффективности, энергосбережение
Abstract: In article the author offers the innovative approach to economic management of an electric facilities of the gas distributive enterprise in view of regional features, to the analysis of electric parameters, their normalization and an assessment of volumes of the energy conservation.
Keywords: analysis of electric parameters, energy performance indicator, energy conservation
Введение.
В качестве приоритетного направления развития отраслей экономики России определены энергосбережение и энегоэффективность. Для их реализации сформирована законодательная база - выпущен Федеральный закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» и другие законодательные и нормативные акты.
Определено, что реализовать цели оптимизации управления
энергетической эффективностью можно выполнением требований
международного стандарта ISO 50001:2011 к разработке и внедрению на предприятиях параметров энергоэффективности и системного подхода к ее непрерывному улучшению.
Показатели энергорезультативности / Индикаторы энергетической эффективности (EnPIs - energy performance indicator) - это энергетические показатели деятельности организации, которые будут использоваться для оценки энергетической эффективности и впоследствии для оценки прогресса в достижении целей и задач [1].
Система нормирования расходов электроэнергии в стране предполагала возможность и необходимость рассчитать все точно, исследовать каждую отдельную технологическую операцию, конкретный электропривод. Именно на основе однозначных расчетов, выполненных по жестким детерминированным формулам, создавалась концепция нормирования, лимитирования, энергосбережения вплоть до формулирования ценологических свойств объектов электрики. Концепция опиралась на устоявшиеся определения: норма расхода электроэнергии - это максимально допустимое количество электрической энергии.
Систематизируя методики определения норм, можно выделить методы: использования энергетической характеристики производственного подразделения; расчетно-аналитический; расчетно-экспериментальный;
использования вероятностных числовых характеристик; использования электроемкости; метод многофакторных моделей; использования Н-распределений; метод регрессионных моделей; ценологический анализ; вероятностно-статистический анализ.
Предприятиям в их работе предлагаются теоретическое, информационное и программно-математическое обеспечение нормирования и энергосбережения, учитывающее гауссовость и негауссовость удельных расходов на один и тот же вид продукции на разных предприятиях, в цехах, на технологических агрегатах; зависимость удельных расходов от технологических параметров.
Однако действующие на предприятиях удельные нормы расхода электроэнергии не всегда отражают действительную картину планируемого электропотребления. Большинство норм принято директивно в соответствии с утвержденными общеотраслевыми методиками и чаще всего отражают средневзвешенные по отрасли удельные величины электропотребления. Удельная величина не всегда определяется как отношение электропотребления к объему выпуска продукции или выполнения работ/услуг, т.е. не отражает особенности технологической составляющей.
Опираясь на существующие директивные и нормативные документы [2], внесем инновационные изменения в систему нормирования электропотребления на примере газораспределительного предприятия (ГРО).
Для определения плановых величин потребления электроэнергии основными технологическими комплексами и вспомогательными и обеспечивающими производствами и потребителями на предстоящий финансовый год на предприятии применяется отраслевой нормативный документ - Стандарт ОАО «Г АЗПРОМРЕГИОНГ АЗ» серии «Организация и управление производством» СТО ГАЗПРОМРЕГИОНГАЗ 2.4 - 2007 «Нормативы энергетических затрат ГРО на деятельность по транспортировке природного газа, реализации сжиженного газа (СУГ) и прочую деятельность», введенный в действие с 1 января 2008 г. Нормативы отражают
средний сложившийся в подотрасли газораспределения уровень расхода ТЭР на эксплуатационные нужды и определяются, с разбивкой по видам технологических расходов, в натуральном выражении на принятую расчетную единицу.
Все технологические расходы электроэнергии разделены на основное и вспомогательное производство. К основному производству относится технологический процесс, связанный с антикоррозионной защитой газораспределительных сетей установками электрохимической защиты (УЭХЗ) газопроводов, а также незначительная часть расхода электроэнергии на электроснабжение ГРС и ГРП (менее 0,5% общего электропотребления предприятия). Электропотребление вспомогательного производства разделяется по видам объектов нормирования на административные здания, мастерские и производственные корпуса, автотранспортное хозяйство, складские помещения. Объем электропотребления за 2010 г. приведен в таблице 1.
Таблица 1. Объем потребления электроэнергии за 2010 г.
Показатель Объем потребления, тыс. кВт.ч Доля потребления, % Объем потребления, т у.т.*
Потребление электроэнергии всего по ГРО, в т.ч. 13 413,70 100,0 1 649,89
Основной технологический комплекс 11 288,54 84,2 1 388,49
- УЭХЗ 11 220,54 83,65 1 380,13
- ГРП 68,0 0,51 8,36
Вспомогательные и обеспечивающие производства и потребители, в т.ч. 2 125,16 15,8 261,40
- Административные здания 1 691,56 12,61 208,06
- Механические мастерские 160,43 1,20 19,73
- Автотранспортное хозяйство 186,45 1,39 22,93
- Склады для хранения оборудования и материалов 86,72 0,65 10,67
* Пересчет электрической энергии на условное топливо производится по ее физическим (энергетическим) характеристикам на основании соотношения: 1 кВт-ч = 3,6 МДж = 0,123 кг у.т., согласно ГОСТ Р 51750-2001 Энергосбережение. Методика определения энергоемкости при производстве продукции и оказании услуг в технологических энергетических системах. Общие положения.
Предприятие является совокупностью большого количества объектов технологического комплекса и вспомогательных производств. В состав объектов электропотребления предприятия входит: более 2200 установок
электрохимической защиты, территориально разбросанных и прикрепленных каждая к отдельному участку газовых сетей; около 530 ГРП; 85 зданий, строений и сооружений - объектов вспомогательных производств различного хозяйственного назначения, рассредоточенных по г. Санкт-Петербургу и прилегающим районам. Количество объектов не дает возможность иметь единую схему электроснабжения с едиными для всего предприятия питающими центрами и точками поставки и учета электроэнергии. Поэтому для разных объектов электропотребления предприятием заключены договоры электроснабжения с разными энергоснабжающими организациями, а также с юридическими лицами, не обладающими статусом энергоснабжающей организации, но через электрические сети которых опосредованно присоединены объекты ГРО. Для электроснабжения УЭХЗ и ГРП по состоянию на период обследования (2010 год) предприятием заключено 85 договоров электроснабжения с 79 юридическими лицами.
Нормативы потребления электроэнергии на содержание административных зданий, механических мастерских и зданий для обслуживания автотранспортных средств определяются в расчете на 1 чел. общей численности работающих, а нормативы потребления электроэнергии на содержание складов для хранения оборудования и материалов определяются в расчете на 1 м2 суммарной площади складских помещений ГРО. При этом внутри каждой из категорий нормирования не учитывается их количество и разнообразие состава объектов по условиям электроснабжения.
В соответствии со Стандартом принимаются следующие нормативы потребления электроэнергии:
• административные здания - 551 кВт.ч/чел, исходя из общей
численности работающих 2004 чел.;
• механические мастерские - в размере 3368 кВт.ч/чел, исходя из общей численности работников механических мастерских ГРО 51-100 чел. (при общей численности работающих 75 чел.);
• автотранспортное хозяйство - в размере 748 кВт.ч/чел, исходя из общей численности работников зданий для обслуживания автотранспортных средств ГРО 51-100 чел. (при общей численности работающих 54 чел.);
• складское хозяйство - в размере 2,74 кВт.ч/м2, исходя из суммарной площади складских помещений ГРО 5001-10000 м (при общей площади складских помещений 5 680 м ).
Нормативы потребления электроэнергии на содержание УЭХЗ газопроводов определяются в расчете на 1 км протяженности защищенных газопроводов, исходя из расчета количества установок ЭХЗ на 1 км защищенных газопроводов. Для рассматриваемой ГРО норматив потребления электроэнергии принимается в размере 778 кВт.ч/км при количестве установок ЭХЗ на 1 км защищенных газопроводов 1,26-1,5 шт. (при общей фактической длине газопроводов 1749,54 км и количестве установок ЭХЗ на 1 км защищенных газопроводов: 2213 шт. / 1749,54 км = 1,265 шт./км).
В соответствии с технологическими условиями производства предприятие имеет более 2400 точек потребления электрической энергии от различных источников поставки (электрохимическая защита газопроводов -1833 шт.; ГРП - 530 шт.; вспомогательные производства - 85 шт. Отдельные объекты имеют по 2 электрических ввода).
Анализ оснащенности точек потребления приборами учета выявил, что: из 1833 объектов ЭХЗ только 38 объектов оснащены счетчиками электроэнергии; из 530 объектов ГРП только 13 объектов оснащены счетчиками электроэнергии; из 85 объектов вспомогательные производства только 46 объектов оснащены счетчиками электроэнергии. Остальные объекты имеют безучетное потребления и рассчитываются за объемы электропотребления либо по установленной мощности, либо по согласованным объемам.
Суммарное нормативное потребление электроэнергии определяется как сумма потребностей в электроэнергии по всем объектам нормирования ГРО.
В таблице 2 представлено сравнение величин нормативного и фактического потребления электроэнергии по видам объектов нормирования и по ГРО в целом за 2010 год.
Таблица 2. Сравнение нормативного и фактического потребления электроэнергии по ГРО за 2010 г.
Вид объекта потребления электроэнергии Норматив потребления, тыс. кВт.ч Фактическое потребление, тыс. кВт.ч Отклонение, тыс. кВт.ч Кратность превышения показателя
Установки ЭХЗ 1 361,14 11 288,54 9 927,40 8,3
Вспомогательные и обеспечивающие производства и потребители, в т.ч.: 1 412,76 2 125,16 712,40 1,5
- Административные здания 1 104,20 1 691,56 587,36 1,53
- Механические мастерские 252,60 160,43 - 92,17 - 1,57
- Автотранспортное хозяйство 40,39 186,45 146,06 4,3
- Склады для хранения оборудования и материалов 15,56 86,72 71,16 5,6
ВСЕГО 2 773,90 13 413,73 10 639,83 4,8
Результаты сравнения показывают, что нормативные величины электропотребления, определенные в соответствии с принятой отраслевой методикой, неприемлемы для исследуемой ГРО, так как не соответствую фактической ситуации по потреблению электроэнергии данного
предприятия. Таким образом, указанная система нормирования не учитывает ряда объективных особенностей электропотребления предприятия.
Во-первых, отраслевая методика больше рассчитана на предприятия с магистральными газопроводами, что не приемлемо для расчетов электропотребления распределительных (городских) газовых сетей.
Во-вторых, норматив разрабатывался в расчете на климат
среднеазиатского региона, который резко отличается от климата северных районов, более сырого и холодного.
В-третьих, методика усредняет все предприятия отрасли, не учитывая особенностей состава электрооборудования и его территориального
размещения на отдельно взятом предприятии.
В-четвертых, неприемлемо определять расход электроэнергии для подразделений механических мастерских и автотранспортного хозяйства в зависимости от количества работников, а не в зависимости от объемов выполненных работ/услуг. Норматив же расхода на административные здания может быть рассчитан в зависимости от площади помещений. Для обоснования величин удельных расходов электроэнергии по различным видам подразделений-потребителей необходимо проводить корреляционный анализ зависимости электропотребления от различных переменных либо анализировать временной ряд величин электропотребления с определением целевой функции тренда.
Проведем углубленный анализ расходов электроэнергии, начав со среднесуточных (таблица 3) и продолжив рассмотрение структуры установленного оборудования УЭХЗ (таблица 4).
Таблица 3. Величины среднесуточных расходов электроэнергии установками ЭХЗ
Тип преобразователя Мощность преобразователя, кВт Среднесуточный расход, кВт.ч/сут Среднегодовой расход, тыс. кВт.ч
КСС-600; ПСК-0,6 0,6 5,1 1 861,5
КСС-1200; ПСК-1,2; ПАСК-1,2; ОПС-50-24; ТДЕ-9-50/24 1,2 8,2 2 993,0
ПСК-2,0; ПАСК-2,0 2,0 13,0 4 745,0
ПСК-3,0; ПАСК-3,0; СКЗМ-3,0; УКЗ-3,0; ОПС-63-48; ПДУ-3,0; В-ОПЕ-ТМ-1 -63-48-У1 3,0 17,0 6 205,0
ПСК-5,0; ПАСК-5,0; СКЗМ-5,0; СКЗ-5,0; 0ПС-50-100; ПДУ-5,0 5,0 26,8 9 782,0
ДСС-1200 1,2 9,2 3 358,0
УПДУ-57; УД-2400; УД-АКХ 2,4 18,0 6 570,0
СКЗ-АКХ; УД-57 3,0 18,0 6 570,0
ВСГ-ЗА 3,0 15,5 5 657,5
0Ч-АП-6/10 7,2 60,0 21 900,0
Таблица 4. Структура установленного оборудования УЭХЗ
Ранг г Вид УЭХЗ Кол-во, шт. Часовой расход, кВт.ч Суточный расход, кВт.ч Г одовой расход, тыс. кВт.ч Доля в общем объеме
1 ПСК-3,0 485 17 8245 3009,43 0,269
2 ОПС-63/48 322 17 5474 1998,01 0,179
3 СКЗМ-5,0 201 26,8 5386,8 1966,18 0,176
4 КСС-1200 183 8,2 1500,6 547,72 0,049
5 ПСК-1,2 137 8,2 1123,4 410,04 0,037
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
ДСС-1200
72
9,2
662,4
241,78
УКЗ-3,0
71
17
1207
440,56
0ПС-50/24
40
8,2
328
119,72
ПДУ-3,0
28
17
476
173,74
УД-АКХ
25
18
450
164,25
СКЗМ-3,0
24
17
408
148,92
ПКЗ АР-2
23
13
299
109,14
ПАСК-3,0
(ПАСКМ-3,0)
20
17
340
124,10
ПАСК-5,0
(ПАСКМ-5,0)
17
26,8
455,6
166,29
ПКЗ АР-3
15
17
255
93,08
ПКЗ АР-1
10
80
29,20
0ПС-100/48
26,8
214,4
78,26
Тверца-900
56
20,44
0ПС-100/50
26,8
187,6
68,47
УД-2400
18
126
45,99
СКЗ-5,0
26,8
160,8
58,69
ПАСК-1,2
(ПАСКМ-1,2)
8,2
41
14,97
ПСКМ-3,0
17
85
31,03
УДУ-2400
18
90
32,85
ВОПЕ-3-42/48
17
68
24,82
ВСГ-3А
17
68
24,82
КСС-600
5,1
20,4
7,45
ПКЗ АР-5
26,8
107,2
39,13
В-ОПЕД-М
17
51
18,62
УКЗТ-3,0
17
51
18,62
УПДУ-57
18
54
19,71
ВОПЕ-М3-63/48
17
34
12,41
ВОПЕ-ТМ
17
34
12,41
ДСС-1500
9,2
18,4
6,72
0ПС-2-100/48
26,8
53,6
19,56
ОПС-2-63/48
17
17
6,21
ПСК-600
5,1
5,1
1,86
ПСКМ-5,0
26,8
26,8
9,78
УКЗ ОПЕ-1,2
8,2
8,2
2,99
УКЗТ-1,2
8,2
8,2
2,99
ПГД-200
9,2
9,2
3,36
ПГД-400
18
18
6,57
ПДУ-5,0
26,8
26,8
9,78
ПДУ-57
18
18
6,57
ПМ-10У
18
18
6,57
Всего
1852
30644,5
11185,24
8
8
8
7
7
7
6
5
5
5
4
4
4
4
3
3
3
2
2
2
2
Суммарное расчетное годовое потребление электроэнергии (без учета наличия электросчетчиков) составляет 11 185,24 тыс. кВт.ч., в том числе установками дренажной защиты 717,88 тыс. кВт.ч.
Приведенная структура позволяет применять ценологический анализ [3], используя ранговидовое ^-распределение (рисунок 1) и вычислить характеристический показатель, значение которого в = 1,95 находится в пределах, предсказываемых теорией (в □ 2,0).
Рис. 1. Ранговидовое распределение установок ЭХЗ
Анализ структуры установленного оборудования УЭХЗ показывает, что
суммарная доля электропотребления первых 8 видов установок составляет 84,5% общего потребления, а именно:
• ПСК-3,0 - 485 шт. - 0,269;
• ОПС-63/48 - 322 шт. - 0,179;
• СКЗМ-5,0 - 201 шт. - 0,176;
• КСС-1200 - 183 шт. - 0,049;
• ПСК-1,2 - 137 шт. - 0,037;
• ПСК-5,0 - 85 шт. - 0,074;
• ДСС-1200 - 72 шт. - 0,022;
• УКЗ-3,0 - 71 шт. - 0,039.
Таким образом, для анализа и оценки фактических объемов электропотребления станциями ЭХЗ достаточно выбрать установки именно данных видов и определить по техническим характеристикам установок либо рассчитанных по данным измерений, кВт.ч: среднесуточный расход
электроэнергии установки; расход электроэнергии в текущем режиме работы; расход электроэнергии в максимальном режиме работы; расход, рассчитанный по выходной мощности установки; расход, рассчитанный по установленной мощности (с учетом КПД установки).
Особенности схем электроснабжения объектов технологического комплекса (установок ЭХЗ и ГРП), отражаются на договорных отношениях предприятия по договорам электроснабжения этих объектов.
Так как указанные объекты территориально разобщены, и каждый из них имеет маленькую величину установленной и потребляемой мощности, исчисляемую единицами киловатт, то единой схемы электроснабжения у предприятия нет. При этом возникает необходимость запитать объект от ближайших электрических сетей и обращаться к тому юридическому лицу, на чьем балансе находятся данные сети. Поэтому каждый объект имеет индивидуальную точку подключения к электрической сети, и для многих единичных объектов заключен индивидуальный договор на его электроснабжение. Таким образом, особенностью договорных отношений ГРО с контрагентами является то, что ГРО как сторона в договоре выступает в качестве субабонента, запитанного через сети той организации, которая предоставляет право присоединения объектов к ее электрическим сетям.
ГРО в качестве потребителя электрической энергии для электроснабжения установок ЭХЗ, в соответствии с условиями актов разграничения балансовой принадлежности и условиями технологических присоединений, является потребителем, относящимся к группе «прочие потребители» и присоединенным на уровне напряжения НН или СН II.
Для большинства объектов в договорах энергоснабжения принят одноставочный тариф, дифференцированный по числу часов использования заявленной мощности в категории «менее 5500 часов».
Проведем анализ применяемых тарифов путем сравнения существующей схемы расчетов с возможным переходом на другие виды тарифов, такие как двухставочный тариф и тарифы, дифференцированные по зонам суток.
Учитывая равномерность нагрузки и электропотребления в течение суток, выбираемых из сети установками ЭХЗ, следует предположить, что экономичнее использовать тариф, дифференцированный по зонам суток.
Кроме того, этот же фактор (равномерность потребляемой мощности) может
привести к экономии средств при расчетах за электропотребление по двухставочному тарифу.
Произведем расчет стоимости годового электропотребления на примере установки ЭХЗ мощностью 3 кВт со среднесуточным расходом электроэнергии 17,0 кВт.ч/сут., что составляет 6205 кВт.ч в год. Для расчетов используем утвержденные на 2010 год тарифные меню для уровня напряжения НН двух крупных гарантирующих поставщиков: ООО
«ЭНЕРГИЯ ХОЛДИНГ» и ОАО «Петербургская сбытовая компания».
Расчет по регулируемым тарифам ООО «ЭНЕРГИЯ ХОЛДИНГ». Одноставочный: 6205 кВт.ч * 2,66306 руб/кВт.ч = 16 524,29 руб. в год
Двухставочный: 6205 кВт.ч * 1,30752 руб/кВт.ч = 8 113,16 руб. в год
3 кВт * 12 мес. * 500,423 руб,/кВт. в мес. = 18 015,55 руб. в год
Всего: 8 113,16 + 18 015,55 = 26 128,71руб. в год
Дифференцированный:
ночь - 8 ч. / 24 ч. * 6205 кВт.ч * 1,71596 руб/кВт.ч = 3 549,18 руб. в год пик - 7 ч. / 24 ч. * 6205 кВт.ч * 9,43483 руб/кВт.ч = 17 075,08 руб. в год п/пик - 9 ч. / 24 ч. * 6205 кВт.ч * 2,51796 руб/кВт.ч = 5 858,98 руб. в год Всего: 3 549,18 + 17 075,08 + 5 858,98 = 26 483,24руб. в год
Расчет по регулируемым тарифам ОАО «Петербургская сбытовая компания».
Одноставочный: 6205 кВт.ч * 2,53227 руб/кВт.ч = 15 712,74 руб. в год
Двухставочный: 6205 кВт.ч * 1,14263 руб/кВт.ч = 7 090,02 руб. в год
3 кВт * 12 мес. * 468,148 руб,/кВт. в мес. = 16 853,33 руб. в год Всего: 7 090,02 + 16 853,33 = 23 943,35руб. в год
Дифференцированный:
ночь - 8 ч. / 24 ч. * 6205 кВт.ч * 1,70243 руб/кВт.ч = 3 521,19 руб. в год
пик - 7 ч. / 24 ч. * 6205 кВт.ч * 4,24103 руб/кВт.ч = 7 675,38 руб. в год
п/пик - 9 ч. / 24 ч. * 6205 кВт.ч * 2,45346 руб/кВт.ч = 5 708,89 руб. в год Всего: 3 521,19 + 7 675,38 + 5 708,89 = 16 905,46 руб. в год
Таким образом, предприятию не выгодно переходить с одноставочного тарифа на расчеты по двухставочному или дифференцированному по зонам суток тарифу.
Двухставочный тариф не выгоден, так как в установках ЭХЗ установленная мощность используется с низким коэффициентом использования Ки . Поэтому при таком расчете предприятие переплачивает за заявленную мощность.
Дифференцированный по зонам суток тариф не выгоден, так как составляющая тарифа для пиковой зоны в несколько раз выше тарифа дневной зоны, а тариф ночной зоны, за счет которого должна быть экономия, ниже дневного тарифа всего в полтора раза, что не перекрывает расчеты за пиковую зону.
Кроме того, для перехода на расчеты по тарифам другой категории необходимо наличие установленных на объекте многотарифных электронных счетчиков коммерческого учета. Такое условие выполняется только на единицах объектов электропотребления.
Заключение.
На промышленном предприятии при определении параметров электропотребления, организации нормирования и разработке мероприятий по экономии электроэнергии следует учитывать региональные особенности
расположения предприятия, иерархическую структуру системы электроснабжения, а также дифференцированность целей и задач, стоящих перед электротехническим персоналом на разных уровнях.
Библиографический список.
1. ISO 50001:2011 Системы энергетического менеджмента - Требования и руководство по применению.
2. ГОСТ Р 51541-99 «Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Общие положения» (Принят Постановлением Госстандарта России от 29 декабря 1999 г. № 882-ст.) (http://gostexpert.ru/gost/gost-51541-99).
3. Кудрин Б.И., Лагуткин О.Е., Ошурков М.Г. Ценологический ранговый анализ в электрике. Вып. 40. «Ценологические исследования». М.: Технетика, 2008. 116 с.
References.
1. ISO 50001:2011 Energy management systems - Requirements with guidance for use.
2. GOST R 51541-99 «Energy conservation. Energy efficiency. Composition of indicators. Basic concepts» (It Is accepted by the Regulation of Gosstandart of Russia from December, 29th, 1999. 882-st.) (http://gostexpert.ru/gost/gost-51541-99).
3. Kudrin B.I., Lagutkin O.E., Oshurkov M.G. Cenological rank analysis in the electrician. Iss. 40. «Cenological researches». М.: Technetics, 2008.116 p.
