CC BY
34
вания и практические результаты. Материалы ХУ конференции по философии техники и технетике и семинара по ценологии (Москва, 19 ноября 2010 г.). Вып. 47. «Ценологические исследования». М.: Технетика, 2011. С. 135-140.
5. Жилин Б.В. Проблемы расчета электрических нагрузок (по материалам дискуссии по комплексному методу Б.И.Кудрина). Тула: Приок-ское книжное издательство, 1996. 129 с.
Жилин Борис Владимирович. 2lnbv@,mail.ru. д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева
IDENTIFICA TION OF THE RELA TIONSHIPINDICA TORS IDEAL N-DISTRIB UTIONS WITH PARAMETERS TECHNOCENOSE SYSTEMS ON THE EXAMPLE OF EXPORT OF POWER OF THE RUSSIAN FEDERATION
B. V. Zhilin
Completed tehnocenose analysis of the structure of production electrical power in the Russian Federation with the H-i-distribution. Shows the relationship of indicators of H-i-distribution ofpower exports of the Russian Federation.
Key words: structure, техноценоз, H-distribution, electricity production, electricity
exports.
Boris Vladimirovich Zhilin, doctor of technical sciences, professor, the head of a chair, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University
УДК 621.311
ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПО РЕГИОНАМ
М.Г. Ошурков
Предлагается понятийный и терминологический минимум ценологического подхода к прогнозированию регионального электропотребления и выявлению резервов энергосбережения, опирающегося на структурную устойчивость техноценозов и предполагающего создание региональных банков данных по электропотреблению и применение новой математики Н-распределений.
Ключевые слова: прогнозирование, электропотребление, энергосбережение, Н-распределение, структурная устойчивость.
Федеральные законы «Об энергосбережении» и «Об электроэнергетике» задают основные принципы энергосберегающей политики государства, определив приоритет эффективного использования энергетических ресурсов. В современных условиях необходим государственный надзор за
их эффективным использованием, который должен включать: организацию управления энергосбережением на федеральном, отраслевом, региональном уровне; формирование нормативно-правовых документов и механизмов; создание экономической среды, способствующей энергосбережению; привлечение инвестиций в создание систем учета, контроля и регулирования параметров энергопотребления; выявление возможных (проверяемых) резервов экономии у потребителей; осуществление административнотехнологического контроля энергосберегающих проектов и мероприятий.
Прогнозы энергопотребления для регионов необходимы для составления перспективных энергобалансов, планирования режимов работы энергосистемы и ввода необходимых генерирующих мощностей. Большое значение приобретает энергосбережение, позволяющее экономить топливно-энергетические ресурсы и бюджетные средства. Для планирования развития энергетики и разработки программ повышения энергетической эффективности необходимо исследование качественной структуры потребителей энергоресурсов в разрезе региона.
Все потребители энергоресурсов (предприятия, организации, объекты ЖКХ и др.) должны рассматриваться как отдельные объекты, входящие в общую структуру региона. На потребителя объективно накладываются системные (структурные, ценологические) ограничения, определяемые условиями развития региона, тарифной и бюджетной политикой, лимитированием топливно-энергетических ресурсов и другими факторами. Ценологические свойства всей совокупности объектов проявляются в большом разнообразии энергопотребления и определенном соотношении крупных, средних и мелких потребителей. При комплексном анализе использования топливно-энергетических ресурсов необходимо иметь данные по большинству предприятий и рассматривать их в совокупности. Для первоначального анализа могут быть выделены только крупные и средние предприятия и организации. Как показывает опыт ряда областей [1], число таких объектов составляет порядка 10-20 % от общего числа потребителей, при этом они потребляют более 50 % топливно-энергетических ресурсов региона. Поэтому проведение энергосберегающих мероприятий именно в таких организациях дает наиболее ощутимый эффект.
Анализ энергопотребления мы проводим с применением аппарата гиперболических ранговых распределений и методов кластерного анализа. Рассматривая регион как систему, состоящую из N объектов, характеризующихся соответствующими значениями потребления ТЭР, стрим их ранговое распределение по выбранному параметру (^). Ранговое распределение объектов описывается уравнением:
Wr =1Ш / Ф ,
где г - номер объекта в упорядоченном ряду, Ь - ранговый коэффициент, параметр рангового распределения, характеризующий систему. Самый крупный объект (г=1) характеризуется параметром W1. Параметры W1 и Ь
однозначно задают структуру системы и могут использоваться для ее анализа и прогнозирования.
На основе большого статистического материала по различным регионам и отраслям промышленности проверена устойчивость структуры системы и прогнозируемость параметров рангового распределения. Так, рост рангового коэффициента за ряд лет свидетельствует об увеличивающемся разрыве в объемах энергопотребления несколькими крупнейшими в регионе промышленными предприятиями и о заметном отставании темпов роста основной массы мелких и средних предприятий, относительно слабом росте их энерговооруженности [2]. Всесторонний анализ предполагает рассмотрение ранговых распределений объектов региона в динамике, описываемой ранговой поверхностью. Это позволяет выявить согласованные и взаимообусловленные тенденции развития потребителей на системном уровне.
Важное значение для региона имеет правильное распределение объемов энергопотребления (лимитов, норм) по организациям (главным образом, бюджетным), выявление реальных возможностей энергосбережения и его стимулирование. Однако директивные требования снижения расхода энергоресурсов, приведения его к средним нормам и лимитам без учета специфики организации (предприятия) не могут привести к реальной экономии. Предлагаемый подход основан на выявлении сложившихся закономерностей энергопотребления и расчете обоснованных нормативов по статистически однородным группам организаций (предприятий).
Обычно применяемые методики нормирования и лимитирования расхода энергоресурсов используют два основных подхода: 1) расчет по данным об установленном энергооборудовании с учетом времени работы и расчетных коэффициентов; 2) по справочно-расчетным нормам на единицу продукции (или единицу площади, одного учащегося, койко-место в больнице и т.п.). Первый способ не дает правильных результатов из-за невозможности учета всех режимов работы и времени включения многочисленного электрооборудования. Второй предполагает наличие некоторой средней нормы, одинаковой для всех. Многолетние исследования показали отличие действительных показателей энергопотребления от средних величин не на 5-10 %, что было бы приемлемой инженерной погрешностью, а в два и более раз.
Предлагаемый нами подход предполагает разбиение совокупности потребителей региона на однородные группы по энергетическим и технологическим показателям (с использованием формализованных процедур). В полученных группах выявляются организации с завышенным энергопотреблением. Именно эти объекты подлежат тарифному регулированию и комплексному энергетическому обследованию (энергоаудиту). Для выделенных однородных групп устанавливаются обоснованные и реально достижимые нормы расхода энергоресурсов. Постоянный контроль за выпол-
нением норм и их своевременная корректировка дают эффективный инструмент энергосбережения на региональном уровне.
Необходим региональный банк данных по использованию топливно-энергетических ресурсов, содержащий показатели для сравнительного анализа, контроля, нормирования и прогноза по каждой из организаций (предприятий) региона. Первая группа показателей отражает потребление энергоресурсов (первоначально системой могут быть охвачены данные за последние 2-3 года с разбивкой по месяцам для 10-20 % объектов). В дальнейшем банк постоянно пополняется с тем, чтобы для анализа и прогноза имелись данные с глубиной предыстории - 5-7 лет. Помесячные показатели позволят выявить сезонную неравномерность энергопотребления и устанавливать нормативы в расчете на месяц. Для анализа энергоэффективности необходима вторая группа ( «технологических») показателей, характеризующих работу организации (предприятия) с учетом специфики объекта (для промышленных предприятий - объемы выпуска продукции, для поликлиник - количество жителей обслуживаемой территории и число пролеченных больных, для детских школьных и дошкольных учреждений - среднесписочное число детей и число дней посещения, и др.). Комплексный ценологический подход дает возможность эффективно контролировать использование топливно-энергетических ресурсов, выявлять объекты их нерационального использования, задавать и контролировать нормативы расхода энергоресурсов и осуществлять оптимальное распределение энергоресурсов отрасли (региона) по потребителям.
Задачи прогнозирования электропотребления в современных условиях меняются в связи с реструктуризацией и запуском рыночных механизмов в электроэнергетике. Эффективное взаимодействие с субъектами электроэнергетики потребителей возможно при освоении ими новых понятий, терминологии (часть из которой является уточнением прежней для новых условий). В частности, нами выделена терминология оптового рынка электроэнергии, необходимая энергетикам предприятий в первую очередь: группа точек поставки; коммерческий учет; конкурентный отбор ценовых заявок; отклонение; плановое почасовое потребление; плановое почасовое производство; плановые объемы продажи (покупки); плановые объемы сектора свободной торговли; расчетный период; системные ограничения; собственное плановое почасовое потребление; точка поставки; узел расчетной модели; участники оптового рынка; участник регулируемого сектора; участник сектора свободной торговли; ценовая заявка; ценопринимающая заявка.
Изучение структуры потребления ресурсов и установленного (ремонтируемого) оборудования цехов, производств, заводов, отраслей, регионов по повторяемости видов изделий привело к созданию математического аппарата, опирающегося на работы академиков Колмогорова, Хинчина, Гнеденко. Различные формы Н-распределений применены нами
при исследовании ценозов, образованных дискретными (распределение оборудования по маркам, типам) и непрерывными величинами (распределение удельных и общих расходов ресурсов по цехам предприятия, регионам, стране; распределение предприятий отрасли по лидинговому или иному определяющему виду технологической продукции, всех отраслей промышленности страны по обобщающему показателю). Исследование ранговых и видовых распределений позволило сделать вывод, что для всех ценозов существуют видовое, ранговидовое и ранговое по параметру Н-распределения. Появились новые термины: ранговидовое Н-
распределение; видовое Н-распределение; ранговое Н-распределение по параметру (параметрическое ранговое распределение); ранг; ранг вида. Развитие математического аппарата исследования ценозов привело к необходимости различения особенностей применяемых распределений и разработки методов математического описания эмпирики. Появились термины: каста; каста саранчёвая; каста ноева (в электрике); неоднородная каста; однородная каста; пойнтер-точка (точка Я); устойчивое распределение; хвост гиперболы; Ципфа закон; эмпирическое видовое распределение; этаж.
Развитие ценологических исследований в электрохозяйстве породило методы и методики, обогатившие терминологию электрики. Появились термины: ранговый анализ (в электрике); вторичный ранговый коэффициент; структурно-топологическая динамика Н-распределения;
идеальная гипербола; характерное технологическое состояние и др. (пока расплывчатая терминология нуждается в закреплении). Появилось множество семантически прозрачных, не нуждающихся в объяснении слов и словосочетаний на базе новых терминов: ценологические исследования, ценологические ограничения, ценологический прогноз, ценологическая модель, ценологические свойства, Н-моделирование, Н-оптимизация и др.
Электрика (с развитием ценологического подхода) стала активно привлекать области математики и естествознания, ранее не использовавшиеся наукой об электричестве. Термины энтропия, кластерный анализ (и все относящиеся к нему понятия), нейронные сети, фрактальность, негауссовы распределения и др. вошли в обиход не только науки, но и практики электрики. Основные термины и определения ценологического подхода опубликованы в журналах "Электрика " за 2001-2004 гг.
Список литературы
1. Белов А.П., Сошников А.Е. Статистический анализ месячного Электропотребления ряда образовательных учреждений г. Ульяновска // Электрика. 2002. № 8. С. 29-36.
2. Электроэффективность: ежегодный рейтинг российских регионов по электропотреблению за 1990-1999 гг. // Электрика. 2001. № 6. С. 3-12.
Ошурков Михаил Геннадьевич, канд. техн. наук, доц., mganewmsk. tula.net, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева
TERMINOLOGICAL PROVIDING FORECASTING OF ELECTRICITY CONSUMPTION AND ORGANIZATION ENERGY SAVING BY REGION
M.G. Oshurkov
Offers conceptual and terminological minimum ценологического approach to the prediction of regional consumption and reveal reserves of energy savings, based on structural stability of technical coenoses and assuming the creation of regional banks of energy consumption data, and the application but the mathematics N-distributions.
Key words: forecasting, power consumption, energy saving, H-distribution, structural stability.
Oshurkov Mikhail Gennadievich, candidate of technical Sciences, associate Professor, mganewmsk.tula.net, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University
УДК 636.52/58:636.082
РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ БЕЗ ВОДОНАПОРНОЙ БАШНИ
Е.Б. Колесников, С.Б. Малков
Приведены результаты разработки и испытаний опытного образца системы водоснабжения, позволяющей отказаться от водонапорной башни. Основу системы составляет станция управления и защиты погружного насоса, обеспечивающая защиту и плавный пуск электродвигателя насоса. Показано, что применение разработанной системы позволяет повысить давление в магистрали, снизить гидравлические удары в сети, повысить надежность оборудования и системы водоснабжения.
Ключевые слова: водонапорная башня, погружной насос, станция управления и защиты, плавный пуск, гидроаккумулятор, электроконтактный манометр.
В настоящее время водоснабжение небольших поселков и сельских поселений в основном осуществляется с применением водонапорных башен. При этом погружной насос подает воду в башню, которая обеспечивает необходимый напор, определяемый высотой башни, и запас воды, необходимый для осуществления бесперебойного водоснабжения в случае отключения электроэнергии [1].
Такие системы отличаются простотой и достаточной стабильностью водоснабжения. Однако в большинстве случаев срок эксплуатации водонапорных башен уже истек, а для ее замены на новую требуются большие материальные затраты. Кроме того, напор в среднем 15 мм водяного столба совершенно недостаточен для современных бытовых приборов.
