ВКР. 1. 3 Сущность системы управления энергоресурсамина предприятии 20

• Название: 1. 3 Сущность системы управления энергоресурсамина предприятии 20
• Дата: 07.02.2023
• Размер: 1.59 Mb.
• Имя файла: ВКР.docx
• Тип: Реферат; #925446
• страница: 8 из 10

Глава 3. Направления по повышению эффективности управления энергоресурсами в ООО «Ново-салаватская ТЭЦ»

3.1 Разработка предложений по внедрению эффективной системы управления энергоресурсами на предприятии

Одним из значимых для мировой экономики направлений повышения энергетической эффективности, реализуемых в современных условиях, является развитие технологий управления спросом на электропотребление. На уровне конечных потребителей электроэнергии управление спросом осуществляется посредством механизма ценозависимого управления электропотреблением, который основан на изменении графиков работы производственного оборудования, действующего на площадках промышленных предприятий и крупных потребителей энергоресурсов. Управление графиками электропотребления отдельных энергоемких производственных объектов должно производиться на базе применения методов производственного планирования.

Одним из направлений повышения энергетической энергетической эффективности, реализуемых на уровне национальных экономик, является применение технологии управления спросом на электропотребление (англ. Demand Side Management (DSM)) [1]. Управление спросом на элек­тропотребление представляет собой инициативную форму экономического взаимодействия между энерго­снабжающими организациями и потребителями элек­троэнергии, направленную на стимулирование потре­бителей выравнивать собственные графики электропо­требления с целью выравнивания общего спроса на уровне региональных и объединенных электроэнерге­тических систем. По данным аналитического агентства Navigant Research, в 2025 году возможности мировых потребителей по управлению спросом на электропо­требление вырастут до 144 ГВт относительно возмож­ностей 2016 года, которые составляют 39 ГВт [2]. При­нятие Европейской комиссией в 2016 году пакета по чистой энергетике (англ. Clean Energy Package) подчер­кивает начало масштабного внедрения технологий управления спросом на электропотребление в Европе. Объемы перспективного управления спросом, оцени­ваемые Европейской комиссией, составляют 100 ГВт, с перспективой увеличения в 2030 году до 160 ГВт [3]. По оценкам International Energy Agency, в 2015 году в мире порядка 3 900 ТВт-ч потребляемой электроэнергии потенциально может быть использовано для управ­ления спросом, и, по мнению агентства, к 2040 году данная величина возрастет до 6 900 ТВт-ч [4]. В на­стоящий момент технологии управления спросом ак­тивно используются и продолжают развиваться в стра­нах Северной Америки, Европы и Океании [5]. Техно­логии управления спросом начали активно внедряться и развиваться на Азиатском континенте, прежде всего в Китае и Японии [7].

В России технологии управления спросом находятся на уровне создания базовой концепции и реализации имитационного моделирования выравнивания графиков нагрузки отдельными потребителями электроэнергии, участвующими в тестовом регулировании. В России механизм управления спросом на электропотребление называется «технология ценозависимого потребления электроэнергии (мощности)» либо «ценозависимое электропотребление». Ценозависимое электропотреб­ление - управление конфигурацией собственного гра­фика электропотребления потребителем электрической энергии в зависимости от изменения ценовых парамет­ров стоимости закупаемой электроэнергии [8]. В 2016 го­ду было утверждено постановление Правительства РФ № 699 «О внесении изменений в Правила оптового рынка электрической энергии и мощности», в котором были описаны изменения в законодательство в части раз­вития технологий ценозависимого электропотребления.

На основании указанного постановления было подго­товлено приложение к договору о присоединении к тор­говой системе оптового рынка «Приложение 19.9. Рег­ламент участия на оптовом рынке покупателей с цено­зависимым потреблением», в котором были описаны возможности участников оптового рынка электроэнер­гии снижения собственного графика спроса с после­дующим снижением обязательств по закупкам электри­ческой мощности в рамках механизма «конкурентного отбора мощности» (КОМ). Однако данный механизм не нашел применения у участников оптового рынка и был использован лишь одним потребителем электроэнергии, действующим в ценовой зоне Сибири [9].

20 марта 2021 года было утверждено постановление Правительства РФ № 287 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федера­ции по вопросам функционирования агрегаторов управления спросом на электрическую энергию в Еди­ной энергетической системе России, а также совершен­ствования механизма ценозависимого снижения по­требления электрической энергии и оказания услуг по обеспечению системной надежности», которое призва­но усовершенствовать действующий механизм управ­ления спросом в России и запустить современный ме­ханизм системного выравнивания спроса на электропо­требление в рамках электроэнергетической системы России [10].

На примере ценозависимого управления электропо­треблением участка закалочных печей, разработана модель производственного планирования загрузки оборудования по критерию стоимости закупки электроэнергии.

Управление производится двумя электрическими на­гревательными печами установленной мощностью 2 200 кВт каждая. Исходные параметры для разработки модели управления:

- нагревательные печи работают в течение одной смены каждые сутки;

- последовательность выполнения почасовых опе­раций отсутствует;

- график работы участка - пятидневная рабочая неделя;

- продолжительность одной смены составляет 8 ча­сов в сутки в любую очередность рабочих смен;

- перенос графиков рабочих смен не влияет на из­менение величины фонда оплаты труда (ФОТ) участка;

- накладные расходы, административные издержки и плата за ЖКХ при переносе графиков рабочих смен не изменяются;

- загрузка печей в период одной смены может изме­няться в зависимости от производственного задания;

- поступающие заготовки аккумулируются на склад­ском терминале участка печей в течение суток, и к мо­менту начала смены участок приступает к обработке;

- плановая величина обработки заготовок на каждую смену является одинаковой и составляет 46 000 кг заго­товок за смену;

- минимальный объем почасовой загрузки участка может составлять 0 тонн деталей за час;

- максимальный объем почасовой загрузки участка ограничен производственными возможностями печей и может составлять 8 тонн деталей за час;

- разогрев печи до рабочей температуры может про­изводиться 100 градусов в секунду, без затрат дополнительного времени;

- потребление электроэнергии печами при макси­мальной загрузке, равной 100 % номинальной мощно­сти, составляет 4 400 кВт;

- удельное потребление электроэнергии на обработ­ку составляет 0,77 кВт-ч на 1 кг заготовок;

- при снижении коэффициента загрузки печи по­требляемая мощность снижается пропорционально;

- график почасовой стоимости электроэнергии на каждый период суток принимается одинаковым;

- дисконтирование стоимости электроэнергии на планируемые периоды принимается пропорциональным для каждого часа суток.

Продолжительность каждой смены участка состав­ляет 8 часов:

1-я смена - с 08:00 до 16:00;

2-я смена - с 16:00 до 24:00;

3-я смена - с 24:00 до 08:00.

Величина диапазона регулирования загрузки состав­ляет от 0 до 8 000 кг. Диапазон изменения загрузки не может превышать максимальную пропускную способ­ность оборудования.

Почасовой график цен на закупку электроэнергии представлен на рис. 10.



Рисунок 10 - Почасовой график цен на закупку электроэнергии
Как видно из диаграммы, пара­метры почасовых цен изменяются в течение суток от 1,77 руб/кВт-ч в ночное время до 5,91 руб/кВт-ч в дневное время [20]. Таким образом, ценовые парамет­ры в течение суток могут изменяться в 3,3 раза.

На рис. 11 представлены диаграммы параметров рас­четной модели при базовом варианте загрузки оборудо­вания участком, обозначенные А, Б и В:

А - почасовая обработка деталей (тонн в час);

Б - потребление электроэнергии в каждый час (кВт);

В - затраты на закупку электроэнергии на каждый час (руб.).

В базовом варианте загрузки оборудования участок работает в 1 -ю смену. Принимается, что печи работают на 100 % загрузки, при этом фактическая загрузка печей является равномерной исходя из заданного суточного плана. Как видно из диаграмм, несмотря на то, что по­часовая обработка деталей и почасовое потребление электроэнергии являются постоянными, почасовые за­траты на закупку электроэнергии варьируются для каж­дого часа, что связано с неравномерностью стоимости электроэнергии в каждый час суток.



Рисунок 11 - Диаграммы параметров расчетной модели при базовом варианте загрузки оборудования и при варианте загрузки в 1-ю смену
Параметры расчет­ной модели при базовом варианте загрузки оборудова­ния участком представлены в таблице 5. Как видно из таблицы, при работе по графику в 1 -ю смену и равно­мерной загрузке печей затраты на закупку электроэнер­гии составляют 183 140 руб., средневзвешенный тариф закупки - 5,2 руб/кВт-ч.

С помощью модели выбора оптимального графика загрузки оборудования, разработанной на основе мето­да линейного программирования, был определен опти­мальный график загрузки печей. Рассчитана оптималь­ная величина загрузки оборудования в вариантах смен 1, 2, 3. Полученные параметры расчетной модели при варианте загрузки в 1 -ю смену представлены на рис. 11, во 2-ю и 3-ю смену - на рис. 12.

Таблица 5

Параметры расчетной модели при базовом варианте загрузки оборудования участка




Как следует из диаграмм параметров расчетной мо­дели при варианте загрузки оборудования в 1 -ю, 2-ю и 3-ю смену, расчетная модель, выполненная на основе метода линейного программирования, производит рас­пределение почасовых графиков работы участка печей в соответствии с заданным критерием минимизации затрат на закупку электроэнергии.



Рисунок 12 - Диаграммы параметров расчетной модели при варианте загрузки оборудования во 2-ю и 3-ю смену
Так, для варианта выбора оптимального графика ра­боты в 1 -ю смену производится распределение нагрузкив рамках периодов 8-9 и 12-15 часов. В периоды мак­симальной почасовой суточной стоимости электроэнер­гии, а именно в 10-11 часов, загрузка оборудования не производится. Для варианта выбора оптимального гра­фика работы во 2-ю смену производится распределение нагрузки в рамках периодов 17-21 и 23 часов, что также позволяет минимизировать потребление в час с наи­большей стоимостью электроэнергии в рамках интер­вала 2-й смены. Для варианта выбора оптимального графика работы в 3-ю смену производится распределе­ние нагрузки в рамках периода 2-7 часов, которые вы­браны моделью по критериям минимизации стоимости электроэнергии. Параметры расчетной модели при ва­рианте загрузки оборудования участка в 3-ю смену представлены в таблице 6.

Таблица 6

Параметры расчетной модели при выборе оптимальной величины загрузки оборудования в 3-ю смену


В таблице 7 представлены сводные данные парамет­ров расчетной модели при выборе оптимальной вели­чины загрузки оборудования при различной сменности работы, с учетом всех четырех вариантов загрузки обо­рудования исследуемого участка.

Таблица 7

Сводные данные параметров расчетной модели при выборе оптимальной величины загрузки оборудования при различной сменности работы


Как следует из результатов расчета, при переводе на вариант оптимальной величины загрузки оборудования в 1-ю смену снижение среднего тарифа составляет 4,2 % от базовой величины. В варианте работы участка во 2-ю смену снижение среднего тарифа составляет 24,2 % от базовой величины. При варианте работыв 3-ю смену участка снижение среднего тарифа состав­ляет 57,6 % от базовой величины. Таким образом, при оптимальном варианте графиков загрузки оборудования наиболее экономически эффективном решением будет перевод участка термообработки на режим работы в 3-ю смену.

Перевод работы участка термообработки на 3-ю смену с использованием разработанной модели оптимальной величины загрузки оборудования по показателям цено­зависимого электропотребления позволит снизить за­траты на закупку электроэнергии, повысить эффектив­ность деятельности как отдельного участка, так и про­мышленного предприятия в целом. Следует отметить, что применение разработанной модели оптимальной величины загрузки оборудования по показателям цено­зависимого электропотребления в рамках реализации инвестиционных проектов по внедрению энергоемкого производственного оборудования за счет снижения стоимости закупаемой электроэнергии с условием со­хранения объемов производства позволит существенно повысить показатели инвестиционного проекта, такие как чистый дисконтированный доход, среднюю норму рентабельности, внутреннюю норму доходности, ин­декс доходности и сроки окупаемости инвестиций.

Таким образом, на основании анализа факторов, влияющих на не­равномерность графиков спроса на электропотребление в масштабах промышленных предприятий, было выяв­лено, что наиболее значимым параметром, оказываю­щим влияние на волатильность графиков электрических нагрузок, является график производственных процес­сов. Изменение графиков процессов производства от­дельных энергоемких производственных объектов, дей­ствующих в составе предприятий, позволяет осуществ­лять ценозависимое управление электропотреблением, что приводит к существенному снижению затрат на оплату стоимости закупаемой электроэнергии.

В результате исследования условий процессов производства промышленных предприятий было выяв­лено, что ценозависимое управление электропотребле­нием должно выполняться на уровне системы произ­водственного планирования предприятий. В результате анализа действующих методов производственного пла­нирования установлено, что в условиях развития циф­ровых технологий особое место занимают экономико­математические методы, среди которых выделен метод линейного программирования, позволяющий описывать управляемые производственные процессы с точки зре­ния получения требуемого эффекта;

В результате анализа трех вариантов применения метода линейного программирования в качестве инстру­мента производственного планирования по критериям стоимости электроэнергии, на базе параметров участка закалочных печей промышленного предприятия получе­ны следующие результаты. При сохранении объема вы­полнения плана участком закалочных печей удалось сни­зить затраты на закупку электроэнергии: в 1-ю смену на 4,2 %, во 2-ю смену - на 24,2 % и в 3-ю смену - на 57,6 %, что позволяет подчеркнуть важность не только теоретических, но и практических результатов исследования.

Применение экономико-математического метода ли­нейного программирования в качестве инструмента производственного планирования по показателям стои­мости электроэнергии позволяет гибко управлять стои­мостью закупаемой электроэнергии отдельных энерго­емких производственных объектов, существенно сни­жая затраты на закупку электроэнергии при сохранении плановых объемов выпускаемой продукции.