ОБОСНОВАНИЕ РЕСУРСА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И МЕР ПО ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АПК МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ

В пятом разделе "Практическое определение ресурса энергосбережения на действующем производстве и оценка экономической эффективности энергопотребления" приведены методика обработки данных ИИС и результаты исследований в виде значения относительной энергоемкости. Исследования проводились на 23 объектах двух предприятий АПК Мурманской области. Данные регистрации измерений занимают значительный объем, поэтому в диссертации приведены примеры обработки данных для электродвигателей. Этот преобразователь энергии наиболее подготовлен к использованию мер по энергосбережению тем, что имеет справочные данные по параметрам и cos при различных нагрузках на валу Р2. По ним может быть построена характеристика зависимости начальной полной мощности S1 от Р2. Базовым является номинальный режим с наименьшими потерями, поэтому целесообразен переход к относительным координатам S1/Sном и Р2/Рном. Это определяет общую методику.

Рассчитывается активная мощность электродвигателя Р1, потребляемая им из сети по табличным значениям Р2 и , то есть Р1=Р2/, полная мощность S1=P1/cos, включая их номинальные значения.

Далее рассчитывается отношение S1/Sном для каждого значения загрузки электродвигателя Р2/Рном.

Определяется относительная энергоемкость Qэ работы электродвигателя по паспортной характеристике

(14)

По справочным данным и результатам расчета строятся характеристики S1/Sном= f (Р2) и Qэ=f (Р2) (пример построения на рис.6 и рис.7). Первая из них является энергетической характеристикой (паспортной). Для каждого исследуемого двигателя для контроля мощности во времени строится система координат S*=f(t), на которую заносятся экспериментальные данные с регистратора (рис.5) и по которой для заданного момента времени ti из опытной характеристики S1/Sном= f(t) определяется S1/Sном и по рис.6 определяют Р2i, а затем Qэ по рис. 7. Результатом регистрации становится зависимость Qэ=f(t), по которой принимаются энергосберегающие решения.

В этом же разделе приведено математическое обоснование правомерности применения стоимостного баланса для энергетической системы в виде равенства КэЦП=QСт, где Ц, Ст – цена продукции и тариф, П и Q – объемы произведенной продукции и потребленной энергии, Кэ – доля энергии в себестоимости, – доходность производства. Обоснование построено на предположении об одинаковой эффективности всех денежных вложений в производство. В соответствии с этим предположением суммы левой и правой частей балансов для всех статей расходов на производство дадут, очевидно, выражение ЦП= Зi (где Зi – суммарные затраты). Отсюда следует, что после преобразования баланса для энергии в вид КэЦ=Qп.Ст можно сделать вывод о том, что снижение энергоемкости Qп приводит к росту , т.е. к появлению частной энергетической доходности, значение которой обратнопропорционально снижению Qп (при Ц и Ст постоянных). Как показано в ранее опубликованных работах СПбГАУ эта зависимость для устойчивого рынка гиперболическая, что говорит о повышении эффективности энергосбережения по мере приближения к нулевому ресурсу и о возможности создания финансового ресурса для энергосбережения.

Выводы по работе.

1. Анализ требования стандартов к методическому обеспечению энергосбережения и публикаций по разработанным и используемым методикам для электрических сетей, производственных потребительских установок и для предприятий АПК показал, что наибольшим соответствием требованиям обладает разработанный в СПбГАУ метод конечных отношений,

– рассматривающий потребительскую систему как совокупность технических элементов (единиц оборудования) и происходящих в них идентичных энергетических и энерготехнологических процессов, базирующийся на универсальном параметре – относительной энергоемкости, прямо связанном с энергоемкостью продукции (целевым минимизируемым параметром при энергосбережении);

– содержащий системный параметр (Q/Qк), превышающий сумму значений, определяемых свойствами каждого элемента, что и позволяет потребительскую техническую структуру считать системой;

– позволяющий сопоставить энергетические параметры с экономическими всего производства, т.е. учитывающий рыночную конъюнктуру.

2. На основе теоремы Лагранжа о приращениях применительно к регистрируемым кривым счетчиков энергии установлено, что при отсутствии функции для регистрационной линии после построения линейной функции в определенном интервале времени величина расхождения приращений в любой точке этого интервала полностью определяется отношением соответствующих производных, что позволяет использовать такое отношение, соответствующее относительной энергоемкости МКО, для анализа любых энергетических процессов, связанных законом сохранения и описываемых двумя интегральными линиями (то есть доказана правомерность МКО для регистрационных кривых счетчиков энергии).
3. Обоснованное понятие ресурса энергосбережения представлено в исследовании как разность между энергетическим параметром оборудования или процесса в фактическом режиме и этим же параметром в оптимальном (номинальном, теоретическом, расчетном для определенных условий) режиме, что позволяет при проведении энергосберегающих мероприятий иметь численное значение результата в виде отклонения от технического (т.е. реального) оптимума.
4. Использование созданной под требования МКО в СПбГАУ информационно-измерительной системы (ИИС) на двух предприятиях АПК Мурманской области заложило основу продолжительного эксперимента на наиболее подготовленном к энергосбережению оборудовании – асинхронных электродвигателях, обеспеченных необходимой для определения ресурса энергосбережения информацией в виде энергетических характеристик =f(Р2). По результатам регистрационных измерений, расчетов и табличным данным определены паспортные значения относительной энергоемкости, по которым при последующих измерениях за весь срок эксплуатации периодически будет определяться изменение ресурса энергосбережения в различных режимах, включая режим автоматического управления мощностью. Целью продолжения эксперимента является новое направление использования МКО - контроль технического состояния оборудования.
5. Исследование по литературным источникам позволило установить, что применяемые энерготехнологические процессы в АПК, особенно с использованием потока электромагнитной энергии, создают потери, сопоставимые с суммарными потерями в электроприводах и электронагревательных установках и не заменяются более эффективными, несмотря на то, что научные разработки по ним есть, и они могут быть признаны инновационными. Основная причина сдерживания внедрения – отсутствие методического обобщения по способам оптимального (по потерям) сочетания объемных характеристик электромагнитного потока с объемными характеристиками движущейся или неподвижной технологической среды. Это должно стать задачей расширения возможностей МКО в энергосбережении.
6. Сравнение результатов экспериментального исследования потерь энергии в электрических сетях предприятия и в потребительской системе сельскохозяйственного производства с использованием ИИС показало, что методическое и инструментальное обеспечение во втором случае более совершенное, так как включает в анализ эффективность процессов использования энергии (а не только передачи и преобразования) и ориентировано на снижение обобщающего для производства энергетического параметра – энергоемкость продукции, при этом результат приближения к объективному минимальному значению имеет численное выражение.
7. Сопоставление цены реализации продукции и ее энергоемкости в виде гиперболической функции роста частной доходности энергии является не только методическим расширением МКО на экономические параметры производства, но и свидетельствует о существенном расширении сферы влияния энергетического менеджмента.

Список публикаций

1. Иванникова, Н.Ю. Энергосбережение. Энергоемкость продукции как обобщающий параметр эффективности использования энергии / Н.Ю. Иванникова, В.Н. Карпов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. № 5. 2008.
2. Иванникова, Н.Ю. Расчет потерь активной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий / Н.Ю. Иванникова, Н.Н. Максименко, А.Н. Клян // Известия вузов МВ ССО СССР – Энергетика. 1989.
3. Иванникова, Н.Ю. Основные направления оптимизации электропотребления на промышленных предприятиях НГМК / Н.Ю. Иванникова, Н.Н. Максименко, А.Н. Клян, С.Н. Масленников // IV секция НС АН СССР (сборник докладов по материалам конференции). – Апатиты, 1989.
4. Иванникова, Н.Ю. Анализ баланса потерь активной мощности в сети постоянного тока при электролизе никеля / Н.Ю. Иванникова, Н.Н. Максименко, А.Н. Клян // IV секция НС АН СССР (сборник докладов по материалам конференции). – Норильск, 1989.
5. Иванникова, Н.Ю. Оптимизация режима потребления реактивной мощности в узлах нагрузки Никелевого завода / Н.Ю. Иванникова, Н.Н. Максименко, А.Н. Клян // IV секциия НС АН СССР (сборник докладов по материалам конференции). – Норильск, 1989.
6. Иванникова, Н.Ю. Анализ состава потерь активной мощности на промышленных предприятиях цветной металлургии / Н.Ю. Иванникова, Н.Н. Максименко, А.Н. Клян, Е.Н. Масалова // IV секция НС АН СССР (сборник докладов по материалам конференции). – Норильск, 1989.
7. Иванникова, Н.Ю. Анализ показателей качества электроэнергии в схемах электроснабжения Никелевого и Медного заводов НГМК / Н.Ю. Иванникова, Н.Н. Максименко, А.Н. Клян // Промышленная энергетика. № 8. 1990.
8. Иванникова, Н.Ю. Рациональная нагрузка трансформаторов ГПП на промышленных предприятиях с электролизным производством / Н.Ю. Иванникова, Н.Н. Максименко, А.Н. Клян // Научно – техническая конференция (тезисы докладов по материалам конференции). – Москва, 1990.
9. Иванникова, Н.Ю. Анализ состава потерь активной мощности на промышленных предприятиях цветной металлургии / Н.Ю. Иванникова, Н.Н. Максименко, А.Н. Клян // Промышленная энергетика. № 3. 1992.
10. Иванникова, Н.Ю. Реконструкция внешнего электроснабжения ОАО "МСВ – СДП" / Н.Ю. Иванникова, А.В. Красных // Международная научно – техническая конференция "Наука и образование – 2004" (сборник докладов по материалам конференции). – Мурманск: МГТУ, 2004.
11. Иванникова, Н.Ю. Энергосбережение как результат оптимизации системы энергообеспечения производства по энергоемкости продукции / Н.Ю. Иванникова, В.Н. Карпов // Перспективы и направления развития энергетики АПК. Международная научно-техническая конференция (сборник докладов по материалам конференции). – Минск: БГАТУ, 2007.
12. Иванникова, Н.Ю. Современные методы и функции энергетического менеджмента в потребительских системах / Н.Ю. Иванникова, В.Н. Карпов // Вестник Харьковского национального технического университета сельского хозяйства им. П.Василенко. Выпуск 57, том 2 "Проблемы энергообеспечения и энергосбережения в АПК Украины". – Харьков, 2008.
13. Иванникова, Н.Ю. Оценка энергоемкости выпускаемой продукции, как обобщающего параметра энергосбережения / Н.Ю. Иванникова // Международная научно – техническая конференция "Наука и образование – 2008" (сборник докладов по материалам конференции). – Мурманск: МГТУ, 2008.
14. Иванникова, Н.Ю. Проблемы энергосбережения в АПК / Н.Ю. Иванникова, В.Н. Карпов // Международная научно – техническая конференция "Наука и образование – 2008" (Сборник докладов по материалам). – Мурманск: МГТУ, 2008.
15. V.Karpov, N.Ivannikova. Modern preparation of the power – engineers for the development of rural territories. ENGINEERING FORRURAI DEVELOPMENT. Proceedings of the 7th International Scientific Conference. – Jelgava, 2008. – 6-10 p