CC BY
24
УДК 620.9:658.26
Давиденко Нша Володимирiвна, acnipaHT кафедри електропостачання Луцького нацюнального техшчного ушверситету, м. Луцьк, Украша. Вул. Львiвська, 75, м. Луцьк, Украша, 43018. Тел. +38-032-74-61-19. E-mail: [email protected]
ЗАВДАННЯ ТА ЕТАПИ ПОБУДОВИ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТ1 ОБ'СКТ1В
КОМУНАЛЬНОГО ВОДОПОСТАЧАННЯ
У cmammi сформульовано принципи побудови системи контролю енергоефективностi o6'eKmie водопостачання та детал1зовано основт етапи його проведення як систематичног процедури, що дозволяе в режимi реального часу здтснювати пооб 'ектний контроль параметрiв технологiчного процесу та показниюв ефективностi енергоспоживання об'ектiв водопостачання з урахуванням особливостей гх функцюнування.
Ключовi слова: енергоефективнкть, мотторинг, контроль ефективностi енерговикористання.
Давыденко Нина Владимировна, аспирант кафедры электроснабжения Луцкого национального технического университета, г. Луцк, Украина. ул. Львовская, 75, г. Луцк, Украина, 43018. Тел. +38-032-74-61-19. E-mail: [email protected]
ЗАДАЧИ И ЭТАПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЪЕКТОВ КОММУНАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
В статье сформулированы принципы построения системы контроля энергоэффективности объектов водоснабжения и детализировано основные этапы его проведения, позволяющей в режиме реального времени осуществлять пообъектный контроль параметров технологического процесса и показателей эффективности энергопотребления объектов водоснабжения с учетом особенностей их функционирования.
Ключевые слова: энергоэффективность, мониторинг, контроль эффективности энергопотребления.
Davydenko Nina Volodymyrivna, postgraduate of the Department of Power Supply Lutsk National Technical University, Lutsk, Ukraine. Str. Lvivska, 75, Lutsk, Ukraine, 43018. Tel. +38-032-74-61-19. E-mail: [email protected]
TASKS AND STAGES OF CONSTRUCTION OF ENERGY EFFICIENCY CONTROL SYSTEM OF
MUNICIPAL WATER SUPPLY OBJECTS
The principles of construction of energy efficiency control system of water supply objects have been formulated in the paper. The main stages of its implementation as a systematic procedure have been detailed too. It allows to carry out a control for all objects of technological process parameters and efficiency indicators of power consumption of municipal water supply objects with the peculiarities of their functioning in real-time regime.
Keywords: energy efficiency, monitoring, energy efficiency control of energy use.
Вступ
Одшею з умов сталого та пропорцшного розвитку держави е вир1шення проблем енергоемност виробництва. В умовах скорочення запаав енергоноспв i зростання 'х ринково'1 вартосп, питання тдвищення рiвня ефективносп енергоспоживання належить до стратепчних завдань держав та е прюритетним завданням окремих оргашзацш i тдприемств. Низька ефектившсть використання енергл у технолопчних процесах, перевага енергоемних галузей, зростання енергоспоживання е реальною загрозою економiчнiй, енергетичнш, еколопчнш та нацюнальнш безпещ Украши. Це зумовлюе необхщнють швидко'' i найменш затратно'' реоргашзацп виробництва шляхом впровадження енергозбер^аючого устаткування та технологш з метою зменшення споживання енергоресурав у вах секторах економши.
Анал1з останшх дослщжень та публжацш
Украша, ставши членом Енергетичного Ствтовариства, зобов'язалась iмплементувaти низку европейських директив i регламенпв, зокрема, у сферi енергоефективносп. Директива IPPC 2008/1/EC [1] вимагае ефективного використання енергл при експлуатацп будь-яких установок, а енергоефективнiсть е одним з критерпв, якi використовуються для визначення найкращих доступних теxнологiй для будь-якого виробничого процесу. Енергоефектившсть е «горизонтальною» проблемою, що стосуеться вах галузей i теxнологiчниx процесiв [2]. Досягнення високого рiвня енергетично'' ефективносп вимагае упрaвлiння на державному та региональному рiвнi, на рiвнi тдприемств, окремих технолопчних процеав, установок [3].
Основною такого пщходу мае бути полшшення проектних рiшень, а також менеджменту та контролю виробничих процеав. Пщвищення енергоефективностi будь-яко'1 складно! виробничо'1 системи передбачае полiпшення структури само! системи, пщвищення якосп та результативности виробничих процесiв та ефективностi споживання енергоресурсiв [4].
Ключовим елементом забезпечення енергоефективносп, згiдно [2], е пщходи, спрямованi на створення вщповщно! системи менеджменту. Стандарт з енергоменеджменту ISO 50001:2011 [5] на вщмшу вщ техшчного «точкового» пiдходу, який базуеться на швестищях в енергозбереження, пропонуе управлшський пiдхiд, що спираеться на застосування кращо! управл^сь^ практики. Забезпечення постшного пiдвищення рiвня енергоефективностi потребуе удосконалення юнуючих та розроблення нових функцш i процедур контролю та !х iнтеграцiю в систему енергетичного менеджменту. Виходячи з потреби систематичного управлшня енергоспоживанням юнуе необхiднiсть здшснювати не перiодичний, а оперативний контроль ефективносп використання енергоресурсiв [3]. При цьому виникае необхщшсть використання процедур мошторингу енерговикористання, порiвняльного аналiзу результативности з використанням галузевих, регiональних тощо орiентирiв, а також контролю енергоефективносп виробничо! системи та ii елеменпв на постiйнiй основi.
Проблемi ефективного енерговикористання в рiзних сферах присвячено багато публшацш, проте питання оргашзацп комплексного контролю енергоефективностi в системах комунального водопостачання (СКВ), якi б враховували специфшу функцiонування системи та ii структурних елеменпв, залишаються розглянутими недостатньо.
Мета статт1 - створення передумов для пщвищення ефективносп енерговикористання в системi комунального водопостачання шляхом формування принципiв побудови системи комплексного контролю енергоефективносп, якi б дозволяли врахувати особливосп функцiонування ii об'екпв та виявляти негативнi тенденцп в режимi реального часу.
Основний матер1ал
Енергоефективнiсть - це досягнення економiчно виправданого рiвня ефективностi використання енергетичних ресурав при iснуючому рiвнi розвитку техшки i технологи та дотриманш вимог щодо охорони навколишнього середовища. Енергоефективнiсть будь-яко'1' виробничо'1' системи е ознакою, що характеризуе здатнiсть об'екта дослщження ефективно функцiонувати в певних умовах та вимагае ращонального енерговикористання. Ефектившсть енергоспоживання - iндикатор стану справ у виробничш системi з точки зору техшчного рiвня виробництва, провадження технолопчних процесiв та оргашзацп енергоменеджменту. Ключовими принципами забезпечення енергоефективносп е [2]:
- впровадження систем енергоменеджменту; системний пщхщ до забезпечення енергоефективносп (облш вах аспектiв i взаемозв'язкiв мiж процесами i установками, що функцюнують на пiдприемствi);
- виявлення аспекпв забезпечення енергоефективностi та можливостей енергозбереження; визначення показниюв енергоефективносп, !х оцiнка i вдосконалення; порiвняльний аналiз - бенчмаркiнг (порiвняння з кращими досягнутими результатами);
- послщовне вдосконалення енергоефективностi (поетапне досягнення кращих показникiв);
- розробка та впровадження методiв вдосконалення енергоефективностi, включаючи мошторинг i контроль.
Система комунального водопостачання складаеться з велико'i кiлькостi елеменпв, що споживають певш енергоресурси для реалiзацii технологiчного процесу, характеризуються певними вихщними умовами, знаходяться на рiзних iерархiчних рiвнях i мають сво! особливостi функцiонування. Це е складна динамiчна система iз чiтко впорядкованою iерархiчною структурою та розгалуженою мережею взаемозв'язюв мiж ii елементами. Розвиток точного розумшня iснуючого технiчного стану та експлуатацшних режимiв е першим кроком на шляху розробки i здшснення стратегii ефективного використання енергп водопровiдно-каналiзацiйного господарства. Для усвiдомлення потеншалу та виявлення
шляхiв пщвищення ефективносп використання води та електроенергп, впровадження ефективних техшчних рiшень необхiдним е оцiнювання рiвня енергоефективностi вихiдного стану об'ектiв водопостачання та вае'1 системи в цшому, ефективностi оргашзацп технологiчного процесу, режимiв роботи структурних елементiв, а також електроспожи-вання.
Монiторинг ефективностi енерговикористання в будь-якш виробничiй системi покликаний забезпечити визначення ïï стану та ефективносп оргашзацп технологичного процесу, створити передумови для удосконалення та пщвищення якосп функцюнування системи та ïï складових. Прив'язка мошторингу до мюць використання енергп закладае фундамент системи контролю енергоефективносп, який передбачае [2]:
• адекватний контроль технологйчних процеав на вах етапах i у вах режимах;
• виявлення ключових показниюв результативности у сферi енергоефективносп, а також методiв, що дозволяють вимiрювати i контролювати цi параметри;
• документування та аналiз позаштатних ситуацiй i умов з метою виявлення i подальшого усунення ïx глибинних причин для запобiгання повторення подiбних ситуацiй у майбутньому.
Перший етап побудови системи контролю енергоефективносп - це формування множини показниюв енерготехнолопчно'1' ефективностi та ефективностi енергоспоживання об'екту.
Дiяльнiсть складно'1' виробничо'1' системи визначаеться технологичними процесами, якi реалiзують ïï суб'екти вiдповiдно до цшьово! спрямованостi в рамках предметноï обласп. Кожен суб'ект предметноï областi може бути однозначно описаним за допомогою системи показниюв. Забезпечення пiдвищення загально! ефективностi функцiонування складноï виробничоï системи е можливим за умови забезпечення ефективного енерговикористання в уах ïï об'ектах та управлшня енергоспоживанням. Енергоефектившсть належить до числа характеристик, яю безпосередньо не спостер^аються i не вимiрюються. Визначення рiвня енергоефективностi виробничо'ï системи та ïï об'ектiв можливе на пiдставi спостереження сукупностi ознак, кожна з яких вщображае певш аспекти ефективностi енергоспоживання як з точки зору ефективносп вихщного стану об'екта, так i ефективносп його функцюнування.
Для аналiзу енергоефективносп СКВ необхщно використовувати багаторiвневу систему показниюв, яка б забезпечувала можливiсть аналiзування ефективностi енерговикористання на рiзниx iерарxiчниx рiвняx; оцiнки параметрiв стану та вихщних умов функцiонування; закономiрностей використання енергп; контролювання енергоспоживання, дотримання оптимальних параметрiв теxнологiчного процесу. Перевагу слщ надавати системi показникiв енергоефективностi, яка вщображатиме теxнiчний стан, рiвень енергоспоживання та ефектившсть оргашзацп технолопчного процесу як в системi водопостачання в цшому, так i кожного ïï елемента. Формування сукупносп показниюв енергоефективносп об'екпв СКВ потребуе врахування iерарxiчноï приналежностi об'екту дослiдження, а також щентифшацп класу задачi дослiдження. Слщ зазначити, що показники енергоефективносп повинш бути доступними для спостереження (тобто повинна юнувати можливiсть простежити процес ïx формування на основi вихщних даних) i пщтримуватися в актуальному сташ.
Для того щоб забезпечити достовiрнiсть результатiв контролювання енергоефективностi показники водо- i електроспоживання повинш також вщображати добовi та сезоннi коливання об'емiв. Контроль показникiв ефективностi енерговикористання дозволить отримати шформашю щодо ефективносп роботи системи водопостачання та ïï об'екпв.
Другий етап побудови системи контролю енергоефективносп - розробка i впровадження системи мошторингу показниюв енергоефективносп. Мошторинг та вимiрювання е важливою частиною етапу «перевiрки» в ци^ Демшга «Plan-Do-Check-Act» (Планування-Виконання-Перевiрка-Корегування), на якому заснованi системи енергоменеджменту [5]. Основним принципом функцюнування системи мошторингу
повинна бути безперервтсть пооб'ектного контролю та урахування отримано! шформацп для удосконалення виробничого процесу i планування енергоефективних режимiв. Система монiторингу енергоефективносп повинна функцiонувати не лише як техтчна система облiку та контролю енергоспоживання та ресурсовикористання, але й як система, що забезпечуе управлшський аспект процесу тдвищення ефективносп функцюнування тдприемства [6]. Вимiрювання важливим шструментом отримання достовiрноï та доступно! для спостереження шформацп як щодо обсяпв енергоспоживання, так i технологiчних характеристик виробничих процесiв. Отже, створення на пщприемста водопровщно-каналiзацiйного господарства контрольно-вимiрювальноï системи е важливим етапом побудови дiевоï системи комплексного контролю енергоефективносп. Головним завданням в цьому процес е створення мережi первинних i вторинних вимiрювальних приладiв для вимiрювання витрати води та електроенергп. У найкращому варiантi контрольно-вимiрювальна система повинна охоплювати всю водогосподарську систему.
Необхщною умовою забезпечення ефективно! роботи складно! виробничо! системи е автоматизатя процесу збору даних про параметри режимiв роботи кожного з ïï структурних елементiв та виробничо! системи в цшому. Сучаснi свiтовi тенденцп у галузi управлiння енергоефективнiстю вщповщно стандарту ISO 50001 передбачають широке впровадження автоматизованих систем управлiння технолопчними процесами, облiку енергоресурсiв, якi е складовою частиною загально! системи мотторингу, а також iнформацiйних систем енергоменеджменту. Наявтсть автоматизованих систем управлiння спрощуе збiр та обробку шформацп по кожному iз об'ектiв водопостачання. ïх пiдключення до мереж INTERNET забезпечить зв'язок мiж контрольними пунктами суб'екпв управлiння та центральним сервером тдприемства, що забезпечить консолщатю даних в единш системi. Здiйснення комп'ютерного мотторингу витрат енергоресурав дозволяе розкрити потентал непродуктивних ïx втрат i витрат; контролювати енергоефективтсть виробничо'1' системи в цшому та кожного з ïï об'екпв за перюдами часу, за видами енергоресурав тощо.
Третiй етап - впровадження процедур контролю ефективносп енерговикористання.
Шсля впровадження системи збору даних група енергетичного менеджменту повинна розробити процедуру використання цих даних для виявлення причин неефективного енерговикористання, шляxiв ïx усунення та попередження негативних тенденцiй.
Контроль ефективностi енергоспоживання вимагае постшного аналiзу динамiки показниюв енергоефективностi та виявлення тенденцiй до попршення (покращення). Адекватна процедура контролю енергоефективносп повинна в першу чергу давати змогу оперативно визначати моменти невипадкового тдвищення чи зниження енергоефективносп на дослщжуваному об'екп, давати обгрунтовану оцiнку, з яких причин вщбулись цi змiни
[3].
Порiвняльний аналiз (бенчмаркiнг) енергоефективностi е процедурою планомiрного вивчення кращих практик ефективностi енергоспоживання з урахуванням iерарxiчного рiвня об'екту, порiвняння його характеристик енергоефективностi з еталонними зразками для впровадження досягнень кращих об'екпв. Бенчмаркшг енергоефективносп дозволяе швидко виявити проблемт ситуацiï у функцюнувант виробничоï системи або ïï структурних елеменпв та сприяе виявленню прогалини в ефективностi у порiвняннi з iншими [7].
Таким чином система контролю енергоефективносп об'еюв СКВ повинна мютити [6]:
1) пщсистему оперативного контролю енергоефективностi, яка забезпечуе:
- поточний контроль динамши водоподачi як чинника, що визначае побудову режиму ефективного електроспоживання;
- поточний контроль динамши показниюв енергоефективностi з позицiй ïx вiдповiдностi певним дiапазонам за рiвнем енергоефективностi;
- контроль дотримання «стандарту» енергоспоживання;
2) пщсистему бенчмаркшгу енергоефективносп, яка мютить процедури:
- порiвняння динамiки показникiв енергоефективностi з аналопчними показниками кращих об'ектiв з групи однотипних;
- порiвняльного аналiзу вiдповiдностi дшсного режиму електроспоживання «стандарту» кращих об'екпв з групи однотипних.
Окрема увага повинна бути придшена процедурi щентиф1кацп «тривог». Для цього необхiдним е використання вщповщних iнструментiв сигнал1зацп. 1х вибiр, групування, налаштування та встановлення прюритепв визначаеться типом об'екту, типом та характером контрольованих параметрiв, а також постановкою задачi контролю.
Четвертий етап - документування отриманих результапв контролю енергоефективностi. Даний етап передбачае фшсування результатiв контролю, видачу попереджень про перевищення сформованих «стандартiв», !х документування та формування звiтiв.
Завершальним етапом в системi комплексного контролю мае бути передача шформацп в системи управлшня технолопчними процесами для здшснення управлшських впливiв та корегування параметрiв теxнологiчного процесу, а також в систему енергоменеджменту для аналiзу отриманих результапв, вироблення рекомендацш щодо пiдвищення ефективностi енерговикористання та прийняття рiшень щодо першочерговостi ix впровадження.
Висновки
Запропоноваш принципи реал1зацп системи комплексного контролю ефективносп енергоспоживання забезпечуватимуть пооб'ектний контроль показниюв енергоефективносп та параметрiв технологичного процесу об'екпв водопостачання з урахуванням особливостей ix функцюнування та сприятимуть штеграцп процедур контролю в систему енергетичного менеджменту тдприемства. Це дозволить в режимi реального часу виконувати обробку шформацп про параметри режимiв та показники енергоефективносп структурних елеменпв та системи водопостачання в цшому, вщслщковувати часову еволющю явищ, оцiнювати взаемну залежнiсть контрольованих величин тощо, а також здшснювати аналiз результатiв контролю та передачу даних в системи управлшня для прийняття р1шень щодо оптимального використання наявних можливостей тдвищення енергоефективносп.
Список використаноТ лггератури:
1. Directive 2008/1/EC of the European Parliament and of The Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control (Codified version) // Official Journal of the European Union. - № L 24/9.
2. European Commission (2009) Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC). Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency // Seville: Institute for Prospective Technological Studies, European IPPC Bureau, 2008. - 430 р. Режим доступа: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/ene.html
3. Находов В. Ф. Мониторинг показнишв енергоспоживання в систе!Ш енергетичного менеджменту / В. Ф. Находов, О. О. Пецкова, Д. О. 1ванько // Енергетика. Еколопя. Людина. Науковi пращ НТУУ «КП1», 1ЕЕ. -Кш'в: НТУУ «КП1», 1ЕЕ, 2015. - 480 с. - С. 210-217.
4. Ковалко О. М Вступ до теори енергоефективносп багаторiвневиx систем: методи та моделi енергетичного менеджменту в системi житлово-комунального господарства / О. М. Ковалко, О. В. Новосельцев, Т. О. Свтухова. - К.: НАН Украши, 1нститут техшчно! теплофiзики, 2014. - 252 c
5. Иншеков Е. Н. Стандарт ИСО 50001 «Системы энергетического менеджмента» от истории создания к промышленному внедрению / Е. Н. Иншеков // Энергосбережение • Энергетика • Энергоаудит. - 2013. - № 10 (116). - С. 53-55.
6. Давиденко Л. В. Принципи побудови штегровано! системи мониторингу енергоефективносп для пщприемства водопровiдно-каналiзацiйного господарства // Енергетика: економша, технологи, еколопя. - 2015. - № 3. - С. 107-115.
7. Розен В. П. Методолопя бенчмаршнгу енергоефективносп для промисловосп Украши / В. П. Розен, Б. Л. Тишевич, П. В. Розен // Энергосбережение • Энергетика • Энергоаудит. - 2012. - № 06 (100).- С. 9-19.
References:
1. Directive 2008/1/EC of the European Parliament and of The Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control (Codified version) // Official Journal of the European Union. - № L 24/9.
2. European Commission (2009) Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC). Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency // Seville: Institute for Prospective Technological Studies, European IPPC Bureau, 2008. - 430 р. Available at: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/ene.html [Accessed: January 2016]
3. V. Nakhodov, A. Pietskova, L Ivanko (2015) The monitoring indicators of energy consumption in the Energy Management System [Monitoryng pokaznykiv enerhospozhyvannia v systemi enerhetychnoho menedzhmenty], Energy. Ecology. Man. Scientific papers of NTU "KPI", IEE, P. 210-217.
4. O. Kovalko, O. Novoseltcev, T. Yevtukhova (2014) Accession to the energy efficiency theory of multisystems: energy management system methods and models of housing and communal services [Vstup to teorii enerhoefektyvnosti bahatorivnevyh system: metody ta modeli enerhetychnoho manadzhmentu v systemi zhytlovo-comunalnoho hospodarstva], NAS of Ukraine, Institute of Engineering Thermophysics, Kiev, Ukraine.
5. Ye. Inshekov (2013) ISO 50001 "Energy Management System" from the history of the industrial implementation [Standart ISO 50001 " Sistemy Enerheticheskogo Manadzhmenta" ot istorii sozdania k promyshlennomu vnedrenisu], Energy saving. Power engineering. Energy audit., no. 10 (116), P. 53-55.
6. L. Davydenko (2015), Principles of building integrated monitoring system of energy efficiency for water supply and sanitation enterprise [Pryntsypy pobudovy intehrovanoi systemy monitorynhu enerhoefektyvnosti dlia pidpryiemstva vodoprovidno-kanalizatsiinoho hospodarstva] Power engineering: economics, technique, ecology, No 3, P. 107-115.
7. V. Rosen, B. Tyshevych, P. Rosen (2012), Methodology of benchmarking of energy efficiency for the industry of Ukraine [Metodologiya benchmarkingu energoefektyvnosti dlia promyslovosti Ukrainy], Energy saving. Power engineering. Energy audit., No. 6, P. 9-19.
Поступила в редакцию 03.01 2015 г.
