CC BY
41
УДК 621.331
Н. О. ЛОГВ1НОВА, Д. О. БОСИЙ, О. М. ПОЛЯХ (ДПТ)
ЗМЕНШЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦ1ЙНИХ ВИТРАТ ЗА ДОПОМОГОЮ ЕНЕРГООПТИМАЛЬНОГО РУХУ ПО1ЗД1В
В статп виконанi дослiдження для зменшення вартостi електроенерги на тягу по1здв в умовах оптового ринку електроенерги. Проведенi розрахунки показують, що вiдомi ранiше критери оцiнки ефективностi еле-ктроспоживання в ринкових умовах недоречш.
Ключовi слова: електроенергiя, витрати, оптишзацш, оптовий ринок, багатотарифна система, рух поддав
Вступ
Розвиток i удосконалення метод1в управлш-ня рухом по]дщв пов'язаш з необхщнютю ви-користання критерив мшмуму вартост електроенерги, спожито! на тягу по1зд1в, а в бшьшо-ст випадюв на зал1зницях застосовують крите-р1й мшмуму спожито! електроенерги. При змшних тарифах на електроенерпю задача роз-рахунку вартост електроенерги суттево ускла-днюеться. Одночасно з цим виникають додат-ков1 проблеми щодо змши планування i оргаш-заци процесу перевезень.
Виб1р оптимальних режим1в ведення по1зд1в являеться одшею з основних задач зал1зничного транспорту. Задача оптимального ведення по!з-д1в, в першу чергу, визначаеться повнотою об-лшу сукупност фактор1в, яю характеризують дшьницю, моделлю руху по!зду, р1зноман1тни-ми факторами i умовами процесу руху по1зд1в.
Багато вчених займалось проблемами опти-м1зацИ транспортного потоку, основними серед них е Доманский В.Т., Землянов В.Б., Скалозуб В.В., Левин Д.Ю., Мирошниченко Р. И. Нажаль, на сьогодшшнш день проблема з оп-тим1защею потоюв по1зд1в з урахуванням енер-гетичних показниюв до кшця не виршена.
На основ1 даних про зал1зничну дшянку (по-!зд, локомотив, час руху, обмеження швидкосп, багатотарифну оплату за спожиту електроенер-пю та ш.) розраховуеться оптимальний за вар-тютю режим ведення по!зда у вид1 карти дшь-ничних швидкостей або перегшних час1в ходу.
Характеристики задачi вибору оптимальних режимiв ведення поTздiв
В цих задачах необхщно враховувати таю параметри, як координати мюцезнахожденння i часу; управлшня (номер позици контролера); швидюсть центру маси по!зда; маси локомотива 1 по!зда; коефщент шерци мас, як оберта-ються; прискорення сили тяжшня; сила тяги локомотива; отр поступального руху по!зда; д1юча на по!зд гальм1вна сила; температура перерву тягових електродвигушв; теплов1 хара-
ктеристики 1 струм тягового електродвигуна, сумарна сила натискання гальм1вних колодок; напруга контактно! мереж^ сукупнють випад-кових фактор1в задача Кр1м того, необхщно враховувати наступи характеристики - актив-ний струм електровозу, екв1валентний ошр тя-гово! мережi, тарифи на оплату електроенерги по перюдам доби.
Аналiз роботи залпниц1 «О» при умовi вступу в оптовий ринок електроенерги
При розрахунках оптимальних режим1в руху по!зд1в видшяються три часов1 зони. Вщмш-шсть значень цши електроенерги для р1зних зон наведено в табл.1. та споживач1в табл. 2.
Таблиця 1
Сiчень, Березень, Травень,
Тарифна лютий, квггень, червень, Коефщент
зона листопад, вересень, липень,
грудень жовтень серпень
з 8-00 з 8-00 з 8-00
Пж до 10-00; до 10-00; до 11-00; 1,68
з 17-00 з 18-00 з 20-00
до 21-00. до 22-00. до 23-00.
з 6-00 з 6-00 з 7-00
до 8-00; до 8-00; до 8-00;
Напiвпiк з 10-00 до 17-00; з 10-00 до 18-00; з 11-00 до 20-00; 1,02
з 21-00 з 22-00 з 23-00
до 23-00. до 23-00. до 24-00.
Нiч з 23-00 з 23-00 з 24-00 0,35
до 6-00. до 6-00. до 7-00.
Функщя цши на оптовому ринку електроенерги прогнозуеться оператором ринку, в за-лежност вщ показниюв маневрово! потужиосп генераци 1 соб1вартост1.
Моделювання режимив ведення поlЗдiв Розрахунки споживання електроенерги на тягу по!зд1в на дшьнищ «З-П-К-О-С», виконаш для вантажних по!зд1в в кытш мюящ, показали вщ-мшносп в показниках вартост ефективносп.
Представлен! граф1ки фактичного споживання електроенергИ при веденш вантажних та па-сажирських по!зд1в на дшьнищ. Варто зазначити важливу особливють оргашзаци процешв пере
© Н. О. Логвшова, Д.О. Босий, О. М. Полях, 2012
Величина
Найменування Клас Перюд показника
показника напруги часу без ПДВ, коп/кВт-год
Тризонш тари-фи, диференць йоваш Шчний 26,030
1 клас Нашвтковий 75,857
Пжовий 124,942
за перюдами ча- Шчний 33,135
су 2 клас Нашвтковий 96,563
Пжовий 159,046
везень, оптимальних по критерп м1Н1муму вар-тост! спожито! на тягу електроенерги. При вар-тюнш оптим!заци для дшьниць необхщно ство-рення пакету режимних карт, кожна з яких повинна використовуватись в р1зш перюди доби.
В умовах ринку електроенерги задач! щодо розрахунку оптимальних режим1в ведення по-!зд1в повинш виршуватися у взаемозв'язку з задачами по оцшюванню ефективност застосу-вання змшних тариф1в оплати електроенерги. Для забезпечення можливосп такого комплексного анал1зу необхщно розробляти уточнююч! критери ефективносп застосування змшних та-риф1в оплати для розрахунюв оптимальних режимних карт ведення по!зд1в електроенерги з врахуванням споживання активно! та реактивно!. Для визначення економ1чно! доцшьносп важливо знати обсяги спожито! електроенерги на тягу по!'зд1в по перюдам доби, а й сшввщ-ношення м1ж цими показниками. На рис. 1 - 7 показано як було змшено рух по!зд1в на тяго-вих шдстанщях 1 - 7 дшянки «З-П-К-О-С».
2 3 А 5 6 7
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Рис. 1. Профшь потужносл тягово!' пщстанци 1
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2 3 4 5 6 7 8 9 № п 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Рис. 3. Проф1ль потужносл тягово! пщстанци 3
140 I
120 I 100 I 80 I
2 3 4 5 0 7 8 9
15 16 17
Рис. 4. Профшь потужносл тягово! пщстанци 4
15 16 17
Рис. 5. Проф1ль потужносл тягово! пщстанци 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Рис. 6. Проф1ль потужност1 тягово! пщстанци 6
Рис. 2. Профшь потужносл тягово! пщстанци 2
Рис. 7. Проф1ль потужносл тягово! пщстанци 7
Результати розрахунку економи на шдстанщях 1 - 7 при змш графшу руху вантажних по-
!зд1в з ткових (натвткових) зон в шчш зони наведено в табл. 3.
Таблиця 3
№ шдстанци Р1чна економ1я, грн.
1 1730000
2 3350000
3 415000
4 1330000
5 180000
6 1145000
7 759000
Разом 8909000
Парний
Дшянка напря-
мок, у.в.
З-П 64
К-П 61
К-О-С 59
Непар-ний на-прямок,
ув.
64
64
Довжи-на дшян-ки, км Локомотив
173.3 ВЛ-80
142.7 ВЛ-80
117.8 ВЛ-80
Потужн!сть, кВт Вага, т
7309 4000
7796 4500
8817 5000
9282 5500
10746 6000
11713 6500
12200 7000
12729 7500
13241 8000
13830 8500
Таблиця 6 Витрати на дшьнищ «П-К»
Потужн!сть, кВт Вага, т.
5968 4000
7451 4500
7923 5000
8448 5500
9001 6000
9580 6500
10156 7000
10566 7500
10969 8000
11423 8500
Потужшсть, кВт Вага, т.
4838 4000
5875 4500
6234 5000
6645 5500
7114 6000
7790 6500
8111 7000
8597 7500
9008 8000
9533 8500
Проанатзуемо розрахунков! витрати елект-роенерги на напрямку «З-О-С». Даш для розра-хунку наведено у табл. 4.
Таблиця 4
_Розрахунковi данi
Сумарш витрати електроенерги на дшянщ довжиною 433,8 км «З-О-С» наведено в табл. 8.
Таблиця 8
61
Розрахунок необидно! потужносп електро-воз1в при р1зних вагових нормах на дшянках «З-П», «П-К», «К-О-С» приведен! в табл. 5-7.
Таблиця 5
Витрати на дшянщ «З-П»
Вагова норма, т Сумарш витрати електроенерг!!, кВт-год Сумарна вартють витрат, грн Витрати ресурав на 1 км, грн
4000 18116,6 8695,9 20,04
4500 21123,4 10139,2 23,37
5000 22969,7 11025,4 25,41
5500 24376,3 11700,6 26,97
6000 26862,8 12894,1 29,72
6500 29184,7 14008,6 32,29
7000 30471,2 14626,1 33,71
7500 31894,1 15309,1 35,29
8000 33219,1 15945,1 36,75
8500 34787,7 16698 38,49
Результати одержан! ¿з застосуванням при-йнято! в Укрзал1знищ методики ! програмних засоб1в за розрахунком нормативних графтв ведення вантажних по!зд1в показують, що умо-ви ОРЕ припускають необхщшсть застосування режимних карт по рацюнальному управлшню тягою по!зда.
Це найб1льш актуально за умови постшного зростання вартост! електроенерг!! на тягу по!зд1в.
Проведено анал1з зростання тариф1в за пер1-од 2004 - 2010 рш та вщповщна динам1ка спо-живання електроенерг!! (табл. 9, 10).
Таблиця 9
Рк Об'ем переве- зень, млн т-км брутто Електро- тяга, млн т-км брутто Витрати електро-енерги, млн кВт-год Сума сплати за елек- тро-енерпю, млн грн
2004 105585 86819 1118,8 261
2005 101926 84565 1097,5 289
2006 104335 93639 1112,8 352
2007 112542 93639 1166,8 428
2008 114409 95031 1170,1 581
2009 98846 84904 1044,2 689
2010 97514 85739 1076,7 816
PicT вартосп середнiх тарифов, %_
Клас напруги
Рш 1 клас 2 клас
16,3 коп/кВт-год 24,97 коп/кВт-год
2004 100 100
2005 113 109
2006 135 122
2007 161 141
2008 225 196
2009 269 235
2010 323 282
Висновки
1. Проведет дослщження, якi дозволяють зменшити вартють електроенергiï на тягу noÏ3-дiв, спожитоï в умовах застосування змшних тapифiв, насамперед для умов оптового ринку електроенерги.
2. Розрахунки показали, що враховуючи змш-нi за пеpiодaми доби тарифи на електричну енер-гiю, одержат ратше pекомендaцiï для вибору оптимальних вiдносно витрат енеpгiï pежимiв ведения поïздa виявляються обмеженими.
3. Розроблено бшьш зaгaльнi методи розра-хункiв pежимiв упpaвлiння рухом поïздiв, якi враховують як змiннiсть за перюдами доби та-pифiв, так i вiдмiннiсть у цiнi aктивноï i реакти-вноï складових енерги.
4. Необхiдно створити пpогpaмнi засоби, яю дадуть можливiсть виконати aнaлiз вигiдностi зaкупiвлi електpоенеpгiï на основi змiнних та-pифiв, якщо вщомий гpaфiк руху, а також роз-рахувати оптимaльнi по кpитеpiю мшмуму ва-pтостi pежимнi карти управлшня тягою поïздiв.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Марквардт, К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог [Текст] / К. Г. Марквардт. - М.: Транспорт, 1982.
2. Землянов, В. Б. Енергооптимальш технологи анал1зу та регулювання електроспоживання на тягу по!зд1в [Текст]: автореф. дис. канд.техн. наук: 05.22.09 / В. Б. Землянов; [ДНУЗТ].: 2000. - 23 с.
3. Левин, Д. Ю. Оптимизация потоков поездов [Текст] / Д. Ю. Левин. - М.: Транспорт, 1988. -175 с.
4. 1нструкщя з розрахунку наявно1 пpопускиоï' спроможносп зал1зниць Украши [Текст]: Навч.-метод. поаб. / Розробники О.Ф. Вергун та ш. -К.: Транспорт Украши, 2002. - 376 с.
5. Абрамов, А. А. График движения поездов и пропускная способность [Текст] / А. А. Абрамов. -М. : РГОТУПС, 2002. - 170 с.
Надшшла до редколеги 30.10.2012.
Прийнята до друку 09.11.2012.
Н. А. ЛОГВИНОВА, Д. А. БОСЫЙ, А. Н. ПОЛЯХ (ДИИТ)
УМЕНЬШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ С ПОМОЩЬЮ ЭНЕРГООПТИМАЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
В статье выполнены исследования по уменьшению стоимости электроэнергии на тягу поездов в условиях оптового рынка электроэнергии. Проведенные расчеты показывают, что известные ранее критерии оценки эффективности электропотребления в рыночных условиях неуместны.
Ключевые слова: электроэнергия, расход, оптимизация, оптовый рынок, многотарифная система, движение поездов
N. A. LOGVINOVA, D. O. BOSIY, O. M. POLYAH
REDUCED OPERATING COSTS BY TRAIN TRAFFIC OPTIMIZATION
The paper conducted research to reduce the cost of electricity for traction power in the wholesale electricity market. Our calculations show that the previously known criteria for evaluating energy consumption in the market conditions are irrelevant.
Keywords: electricity consumption, optimization, wholesale market, multi-rate system, trains traffic
