Норма энергопотребления
Норма энергопотребления (промышленных предприятий) — это научно обоснованное количество энергоресурсов, необходимое и достаточное для обеспечения технологического процесса при заданных параметрах производства и окружающей среды.
Цели нормирования
- Планирование объёма энергопотребления для оценки экономической деятельности предприятия.
- Прогнозирование значений энергопотребления для заказа энергоресурсов
- Определение участков неэффективного использования энергоресурсов.
Методы определения нормы энергопотребления
Опытный метод
Основан на использовании данных, полученных в результате испытаний (экспериментов). Идея метода развита в работах Б. А. Константинова. Данный метод используется на стадии НИОКР научно-исследовательскими и проектными институтами при проектировании и разработке новых технологических установок и промышленных объектов или модернизации уже существующих.
Ограничения использования метода: оборудование должно находиться в технически исправном, отлаженном состоянии, а технологический процесс должен осуществляться в режиме, предусмотренном технологическими регламентами и инструкциями.
- Достоинства метода
- Высокая точность результатов.
- Недостатки метода
- Большое число натурных испытаний, в том числе и на экономически не выгодных режимах.
- Длительность исследований.
- Неустойчивость результатов при модернизации оборудования производства.
Отчётно-статистический
Метод основан на анализе данных статистической (бухгалтерской, оперативной) отчётности о фактическом расходе ТЭР за прошлый период и их интерполяции на расчётный период. Сущность метода с использованием многофакторного корреляционного анализа изложена в работах авторов Тайца А. А., Кузнецова Н. М., Ястребова П. П..
В методе используется следующие математические модели
1. Аналитическая модель представляет собой функцию, определяющую зависимость между величиной энергопотребления и факторами, обуславливающими её изменение.
- [math]\displaystyle{ E = f(F_1, F_2, \ldots, F_m) }[/math]
где:
- E — норма энергопотребления;
- [math]\displaystyle{ F_1, F_2, \ldots, F_m }[/math] — факторы, влияющие на энергопотребление.
Факторы должны удовлетворять следующим требования: влияние на энергопотребление, независимость, детерминированность (отсутствие человеческого фактора) и наблюдаемость (возможность получения численных значений).
- Достоинства модели
- универсальность − может быть использована для любого предприятия.
- Недостатки модели
- не учитывает изменения в составе и режимах работы оборудования;
- не учитывает меру влияния энергопотребления не задействованного в технологическом процессе оборудования.
2. Модель базового периода — математическая модель, расчёт энергопотребления в которой осуществляется уточнением значения энергопотребления за какой-либо предыдущий период времени (такой период называется базовым) коэффициентами специального вида.
[math]\displaystyle{ E= E_{baz} + \delta_1(F_{1}^{baz}, F_{2}^{baz}, \ldots, F_{m}^{baz})(F_{1}-F_{1}^{baz})+ \ldots +(F_{1}^{baz}, F_{2}^{baz}, \ldots, F_{m}^{baz})(F_{m}-F_{m}^{baz}) }[/math]
где:
- E — норма энергопотребления на расчётный период
- [math]\displaystyle{ F_{1}^{baz}, F_{2}^{baz}, \ldots, F_{m}^{baz} }[/math] − значение факторов на базовом периоде
- [math]\displaystyle{ F_{1},\ldots,F_{m} }[/math] − значение факторов на периоде расчёта
- Ebaz − значение энергопотребления на базовом периоде
- Достоинства модели
- устраняет погрешность, связанную с трендом по времени (эта погрешность учитывается в базовом периоде);
- если факторы известны и период прогноза мал, то модель обладает достаточно высокой точностью.
- Недостатки модели
- проблема выбора базового периода(для определения требуется большая статистика работы предприятия)
- увеличение погрешности расчёта с ростом времени между наблюдениями
Расчётно-аналитический метод
Основан на выполнении поэлементных расчётов по данным проектно-конструкторской, технологической и другой технической документации, с учётом экспериментально установленных нормативных характеристик энергопотребляющих агрегатов. Необходимость определения норм расхода ТЭР по энергетическим характеристикам энергопотребляющего оборудования сформулирована в работах Гофмана И. В. и Тайца А. А.. В методе используется объектно-ориентированная математическая модель. Она основана на разбиении моделируемого участка энергетической сети на отдельные агрегаты (потребители энергии) и расчёта их взаимодействия между собой
[math]\displaystyle{ E=\sum_{i=1}^{n}E_i }[/math]
где :
- E — норма энергопотребления;
- Ei — энергопотребление i-го оборудования;
- [math]\displaystyle{ E_{i}=f (N_{i})*T_{i} }[/math]
- Ti наработка i-го оборудования, ч;
- [math]\displaystyle{ f (N_{i})=aP_{i} + bP_{i} + c }[/math] — зависимость энергопотребления i-го оборудования от нагрузки на него (нагрузочная характеристика).
- Достоинства метода
- высокая точность при наличии всей информации об оборудовании.
- Недостатки метода
- необходима автоматическая система учёта энергопотребления;
- необходима детализация учёта до уровня агрегата.
Комбинированный метод
Метод, учитывающий связь энергопотребления со структурой и режимом работы производства. Метод предложен в работах, Гринёва А. В., Лозовского С. В., Ляпина П. В., Смирнова С. И.. В методе используется комбинированная математическая модель. Комбинированная модель — математическая модель, представляющая собой сочетание объектно-ориентированной и аналитической моделей, связанных между собой через понятие энергетического профиля.
- [math]\displaystyle{ E =\left\{\begin{matrix}E_{pr1}\Rightarrow f_1(F_1, F_2, \ldots, F_m) \\E_{pr2} \Rightarrow f_2(F_1, F_2, \ldots, F_m) \\ \ldots \\E_{prN} \Rightarrow f_N(F_1, F_2, \ldots, F_m) \end{matrix} \right. }[/math]
где:
- E — норма энергопотребления
- [math]\displaystyle{ E_{pr1},E_{pr2}, \ldots,E_{prN} }[/math] − норма энергопотребления для энергетических профилей 1,2,…,n (объектно-ориентированная часть модели)
- [math]\displaystyle{ f_1(F_1, F_2, \ldots, F_m),f_2(F_1, F_2, \ldots, F_m), \ldots,f_N(F_1, F_2, \ldots, F_m) }[/math] − функции зависимости между энергопотреблением оборудования входящего в энергетические профили и значениями влияющих на него факторов [math]\displaystyle{ F_1, F_2, \ldots, F_m }[/math] (аналитическая часть модели)
Энергетический профиль — перечень энергопотребляющего оборудования, необходимый и достаточный для выполнения производственной задачи. Каждому энергетическому профилю сопоставляется свой статистический портрет зависимости значений энергопотребления от влияющих факторов, с помощью которого вычисляется норма энергопотребления.
- Достоинства метода
- учитывает изменения в составе и режимах работы оборудования;
- позволяет при наличии на предприятии автоматизированной системы управления ТП и частично автоматизированной системы учёта потребления ТЭР, производить расчёт энергопотребления с детализацией, выше чем существующая система учёта.
- Недостатки метода
- необходимо автоматизированное управление производством.
Средства автоматизации расчёта норм энергопотребления
Многовариантные расчёты норм энергопотребления в абсолютных и удельных значениях производятся на предприятиях постоянно. Для произведения расчётов надлежащего качества требуются большое количество времени и трудозатрат квалифицированного персонала. Поэтому применяются различные автоматизированные системы расчёта норм расхода энергоресурсов и управления энергопотреблением.
Например:
Литература
- Константинов Б. А. О применении математических методов при нормировании потребления электроэнергии в промышленности / Константинов Б. А. // Электричество. 1964. — № 1. — С. 66.
- Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М. Наука, 1976, 279 с.
- Тайц А. А. Методика нормирования удельных расходов электроэнергии. М.: Госэнергоиздат, 1946 г.
- Ястребов П. П. Использование и нормирование электрической энергии в процессах, переработки и хранения. / П. П. Ястребов. — М.: Колос, 1973.-311 с.
- Гофман И. В. Нормирование потребления энергии и энергетические балансы промышленных предприятий. М.: Энергия, 1966 г.
- Гринёв А. В. Эволюция системы нормирования ТЭР предприятия //Электрика 2009 № 4.
- Гринёв А. В. Комбинированный метод расчёта норм потребления топливно-энергетических ресурсов//Энергосбережение и водоподготовка 2011 № 6.