CC BY
18
УДК 621.311.4/8:66
СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ НА ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
А.И. ФЕДОТОВ, Г.В. ВАГАПОВ
Казанский государственный энергетический университет
В статье рассматривается оптимизация затрат на электроэнергию при изменяемых объемах выпуска продукции для технологических линий с непрерывным технологическим циклом работы. Показано, что оптимизацию затрат целесообразно выполнять как с изменением режимов производительности, так и с использованием различных тарифов по оплате электроэнергии.
Ключевые слова: энергосбережение, электропотребление, тарифы.
Основу энергосбережения на промышленном предприятии (ПП) составляет планомерная реализация комплекса энергетических и технологических мер, которым должна предшествовать оптимизация электропотребления. Целями оптимизации являются: упорядочение электропотребления технологическим оборудованием; экономия направленных на оплату за потребленную электроэнергию средств; создание научно-обоснованных предпосылок для проведения технических и технологических мер по энергосбережению.
При проведении исследований по снижению энергозатрат на одном из ПП химической отрасли была рассмотрена возможность проведения оптимизации электропотребления. Полученные результаты [1] позволили определить границы экономически и технологически обоснованного электропотребления во всем диапазоне вероятной загрузки технологического оборудования, а также выявили нелинейную зависимость снижения электропотребления при уменьшении производительности.
Традиционно важным показателем для ПП является объем выпуска товарной продукции. В современных условиях, в отличие от плановой экономики, режим работы ПП зависит от наличия заказов на производство товарной продукции, которые являются случайной величиной как в количественном отношении, так и по заявленным объемам. Если технологам задается выпуск максимально возможного объема продукции за минимально возможное время работы, то задача по оптимизации потребления электроэнергии не ставится, так как технологическая линия работает с номинальной нагрузкой. Однако если время работы по выпуску продукции не строго лимитировано, то возможно решить задачу по оптимизации потребления электроэнергии, изменяя производительность технологической линии. Такая возможность энергосбережения описана в работе [1]. Ниже ставится задача снижения расходов на оплату электрической энергии, что не обязательно связано с минимизацией электропотребления у потребителя, но может обуславливать энергосбережение в едином энергетическом комплексе. Таким образом, важными условиями для оптимизации электропотребления являются задаваемый объем производимой продукции и время работы по выпуску продукции.
Рассмотрим технологическую линию по производству гранулированного
© А.И. Федотов, Г.В. Вагапов Проблемы энергетики, 2010, № 3-4
полиэтилена с диапазоном изменения ее производительности от минимально возможной до номинальной. При этом количество продукции обозначим S, т. В качестве примера был произведен расчет требуемого количества мощности Р, о.е. для заданного объема производства продукции S. Шаг значения производительности \Q составил 0,011-2ном. Потребление электроэнергии ЛЖ определялось по формуле
Q 2
ЛЖ = (Р1 -Р2 О-)• г = ЛPQ • г кВт• ч,
(1)
где Р1 - потребляемая мощность при номинальной производительности, Рном; Р2 - потребляемая мощность при задаваемой производительности, о.е.; О2 -задаваемая производительность, о.е.; - номинальная производительность, Оном; г - рассматриваемый период времени, о.е. Результаты изменения потребляемой мощности и времени работы в зависимости от производительности представлены на рис. 1.
Рис. 1. Продолжительность работы г и потребляемой мощности Р технологической линии при изменяющейся производительности О для заданного объема производства
На рис. 1 показано, что с ростом производительности О уменьшается время работы г, но увеличивается значение потребляемой мощности Р. Сравнение стоимостей электроэнергии А для заданного объема произведенной продукции S при разной производительности, представленное на рис. 2, показало, что если нет ограничения по времени выпуска продукции, то оптимальным, с точки зрения затрат на электроэнергию, является режим работы с минимальной производительностью, следовательно и потребление электроэнергии будет неизменным по времени суток, что совпадает с результатами работы [1]. © Проблемы энергетики, 2010, № 3-4
Необходимо отметить, что при одноставочном тарифе ПП экономически не заинтересованы в увеличении потребления электроэнергии в ночное время. Это привело бы к выравниванию графика нагрузки, что выгодно для энергосистемы и является еще одним из условий энергосбережения уже в целом по энергосистеме. Рассмотрим переход с действующего тарифа по оплате электроэнергии на тариф, дифференцированный по двум зонам суток, применительно к исследуемой технологической линии как условие оптимизации потребления электроэнергии. Для этого определим границы экономической выгодности перехода с существующего тарифа на тариф, дифференцированный по двум зонам суток.
Рис. 2. Зависимость технических и экономических показателей Обозначим стоимость электроэнергии при существующем тарифе Асущ, а
стоимость электроэнергии при тарифе, дифференцированном по двум зонам суток Адиф. Тогда искомая граница может быть определена при помощи следующего
неравенства:
Адиф - Асущ . (2)
В неравенстве (2) стоимость электроэнергии А можно записать как
А = в • W , (3)
где в - цена 1 кВт-ч потребленной электроэнергии, руб.; W - количество потребленной электроэнергии, кВт-ч.
В формуле (3) значение W, кВт-ч, можно представить как
£
W = Р—, 2
(4)
где Р - значение потребляемой мощности, кВт; £ - объем производимой продукции, т; 2 - производительность технологической линии, т/ч.
© Проблемы энергетики, 2010, № 3-4
Преобразованное неравенство (2) с учетом формул (3) и (4) будет иметь следующий вид:
в н • Рн
£
£ д
, „ д . „ £ д +£ н
+ в д • Рд^т - в д •Р д—^-
йн й д й д
(5)
где в н - цена 1 кВт-ч потребленной электроэнергии в ночной зоне, руб.; в д - цена 1 кВт-ч потребленной электроэнергии в дневной зоне, руб.; Рн - значение потребляемой мощности в ночной зоне, кВт; Рд - значение потребляемой мощности в дневной зоне, кВт; £н - объем производимой продукции в ночной зоне, т; £ д - объем производимой продукции в дневной зоне, т; йн -производительность технологической линии в ночной зоне, т/ч; й д -
производительность технологической линии в дневной зоне, т/ч.
В результате дальнейшего преобразования неравенства (5) получаем следующее неравенство:
Р д
й д
в н - в д Р
(6)
йн
Неравенство (6) предоставляет возможность определить оптимальную величину ночного тарифа для ПП. Для исследуемого ПП снижение значения вн относительно вд более чем на 3% предоставляет экономическую выгоду для
увеличения выпуска товарной продукции в ночной зоне до номинальной производительности, а соответственно и увеличение электропотребления в ночной зоне. В дневной зоне экономически выгодно работать с минимальным электропотреблением, т.е. с минимальной производительностью. Данную зависимость иллюстрирует рис. 3.
«'л,
Идвл " количество потреблен нон электроэнергии при тарифе по оплате электроэнергии, дифференцированном по двум зонам суток, о.е.;
И су|Ц - количество потребленной элекгроэнергин при существуюшем гарифе по оплате электроэнергии» о.е.
1000-
/ (день) t (ночь) / (день) t (ночь) * (день)
Рис. 3. Зависимость потребления электроэнергии от тарифа
Проведенный анализ показал, что реализация предложенной методики © Проблемы энергетики, 2010, № 3-4
позволяет экономить до 2% (исследуемое ПП) от ежегодных выплат за потребленную электроэнергию без существенных капитальных вложений. Финансирование требуется для проведения энергоаудита на первом этапе внедрения методики. В свою очередь, менеджмент ПП получает инструмент, позволяющий эффективно управлять электротехническим комплексом в условиях изменяющегося объема выпуска товарной продукции.
Выводы
1. Оптимизацию затрат на электроэнергию для технологических линий целесообразно выполнять как с проведением энергосберегающих мероприятий, так и с использованием вновь вводимых тарифов по оплате электроэнергии.
2. Распространение предложенной методики на другие подобные технологические линии с нелинейным графиком работы позволит снижать затраты на оплату электроэнергии.
Summary
In article optimization of expenses for the electric power is considered at changeable volumes of output for technological lines with a continuous work cycle of work. It is shown, that optimization of expenses is expedient for carrying out both with change of modes of productivity, and with use of various tariffs on payment of the electric power. Key words: the power savings, a power consumption, tariffs.
Литература
1. Нормирование электропотребления на основе математического моделирования / Г.В. Вагапов, А.И. Федотов // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2008. № 9-10. С. 130-133.
Поступила в редакцию 23 октября 2009 г.
Федотов Александр Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры «Электроэнергетические системы и сети» (ЭСиС) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 298-41-30; 8 (843) 519-42-72. E-mail: fed.ai@mail.ru.
Вагапов Георгий Валериянович - старший преподаватель кафедры «Электроэнергетические системы и сети» (ЭСиС) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8-9172-735490.
© Проблемы энергетики, 2010, № 3-4
