Комплексный анализ эффективности использования капитальных, трудовых, топливных и водных ресурсов генерирующего предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Комплексный анализ эффективности использования капитальных, трудовых, топливных и водных ресурсов генерирующего предприятия

А.А. Гаврилова

Самарский государственный технический университет

Исследуется системная эффективность функционирования генерирующего предприятия - ТЭЦ. Построена обобщенная математическая модель, позволяющая определить вклад капитальных, трудовых, топливных и водных ресурсов в комбинированную выработку энергии.

Ключевые слова: эффективность, генерирующее предприятие, ресурсы, электроэнергия, тепловая энергия, питьевая вода, техническая вода, моделирование.

Complex analysis of the efficiency of capital, labour, fuel and water resources management at a generating plant

The efficiency of a generating plant or a heat and power plant activities is examined. An extended mathematical model is developed to determine the contribution of capital, labour, fuel and water resources to combined generation of electric power.

Keywords: effectiveness, generating plant, resources, electric power, heat power, drinking water, technical water, modeling.

Весьма перспективным методом исследования эффективности деятельности энергетических предприятий на основе системного анализа является применение математических моделей. Математическое моделирование позволяет прогнозировать поведение энергетических систем, отдельных энергетических производств с учетом используемых ресурсов и производственно-технологических взаимосвязей, определять способы повышения системной эффективности производства энергии.

В данной работе рассматривается один из возможных подходов к исследованию и прогнозированию деятельности генерирующих предприятий Самарской энергосистемы в период 1990 - 2010 гг. с помощью математических моделей в форме степенных производственных функций (ПФ) типа Кобба - Дугласа.

Традиционно в производственных функциях в качестве входных параметров рассматриваются агрегированные основные ресурсы производственно-экономических объектов - капитальные и трудовые . Такие зависимости адекватно описывают функционирование сложных объектов - энергетических систем различного масштаба - в стабильных внешних условиях. Но в переходный период экономических трансформаций для анализа энергообъектов необходимы модели с более высокими аппроксимативными свойствами.

В работах [1], [2] показана эффективность трехфакторных производственных функций для анализа деятельности энергетических предприятий. Синтезированная трехфакторная ПФ учитывает основные для энергетических предприятий топливные ресурсы :

.(1)

Структура модели энергосистемы, описанная уравнением (1), представлена на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Структура трехфакторной модели энергосистемы

Обладая высоким качеством и прогностическими свойствами, эта модель не позволяет провести комплексный анализ эффективности использования всех ресурсов, применяемых в энергопроизводстве. В процессе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии кроме капитальных, трудовых и топливных также расходуют водные ресурсы.

Для системных исследований эффективности использования четырех видов ресурсов построим обобщенную структурную модель генерирующего предприятия (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Структура обобщенной модели энергосистемы

Здесь F(K, L, T, V) - математическая модель, связывающая используемые капитальные , трудовые , топливные и водные ресурсы с произведенной тепловой , электрической или суммарной энергией в анализируемый временной период t.

Проведем анализ использования водных ресурсов в период 1990 - 2010 гг. на крупнейшем предприятии Самарской энергосистемы - теплоэлектроцентрали Волжского автозавода (ТЭЦ ВАЗа). ТЭЦ ВАЗа использует воду двух видов: техническую и питьевую. Техническая (сырая) вода (20 - 22,7Ч10⁶ м³/год) поступает на станцию из Куйбышевского водохранилища, питьевая вода (33Ч10⁶ м³/год) - из сети Тольяттинского водоканала.

ТЭЦ ВАЗа, не имея своих очистных сооружений, сбрасывает все стоки в сети ливневой канализации, оттуда они поступают в пруды очистных сооружений, и поэтому стадии очистки и нормативы на сброс всех сточных вод одинаковы. Суммарная величина загрязненных стоков станции составляет около 14Ч10⁶ м³/год [3].

Затраты на потребление водных ресурсов ТЭЦ ВАЗа до 2000 г. были несущественными, но к 2010 г. стоимость технической (сырой) воды выросла в 36,8 раз, стоимость питьевой воды - в 12,6 раз, стоимость стоков - в 7,4 раза по сравнению с 1990 г. В связи с этим следует проанализировать эффективность использования водных ресурсов и определить направления их рационального использования.

Для анализа эффективности использования ресурсов энергетического предприятия представим обобщенную структурную модель в виде четырехфакторной степенной производственной функции:

эффективность генерирующий математическая модель

,(2)

где - продукция, выпускаемая генерирующими предприятиями; А - масштабный коэффициент, характеризующий интегральную эффективность энергосистемы; - коэффициенты эластичности, являющиеся функциями логарифмической чувствительности величины отпуска энергии к изменению соответствующих ресурсов:

, , и .

Коэффициенты эластичности численно показывают, на сколько процентов изменится выпуск продукции при увеличении ресурса , , или на один процент.

Примем в качестве критерия оптимальности минимум квадратичного отклонения модельных зависимостей от реальных статистических данных :

,(3)

здесь - годы анализируемого временного интервала.

Проведем идентификацию параметров модели (2) методом наименьших квадратов, качество моделей и их параметров оценим значениями t-критерия Стьюдента, F-критерия Фишера, коэффициентами детерминации , среднеквадратичными отклонениями д и критериями Дарбина - Уотсона DW [4].

Реальные статистические данные приведем к 1990 г. Сопоставление этих данных с модельными расчетами выпуска тепловой, электрической и суммарной энергии в период с 1990 по 2010 гг. показало, что синтезированные модели отпуска тепловой, электрической и суммарной энергии адекватно описывают процессы энергопроизводства. Величины среднеквадратичных невязок не превышают 4,19 %. Коэффициенты детерминации значимы по F-статистике и составили 0,81-0,99. Прогностические свойства четырехфакторной неоднородной ПФ удовлетворительны по критерию Дарбина - Уотсона ( = 1,04 - 1,36).

Идентифицированные параметры модели (2) и показатели ее качества представлены в таблице.

Значения параметров и показателей качества модели (2)

Построенные модели достаточно точно описывают производство тепловой, электрической и суммарной энергии ТЭЦ ВАЗа, как следует из рис. 3 - 5, где сопоставлены результаты моделирования с реальными данными отпуска энергии, приведенными к 1990 г.

Идентифицированные параметры модели отпуска тепловой энергии показывают, что возрастание всех видов ресурсов увеличивает производство тепла. Наибольшее и практически равное влияние на производство оказывают капитальные () и топливные () ресурсы. Трудовые () и водные () ресурсы не оказывают существенного воздействия на отпуск тепла.

Рис. 3. Выпуск тепловой энергии в 1990 - 2010 гг.:

Yt - реальные данные; Ytm4 - расчетные по модели

Рис. 4. Выпуск электроэнергии в 1990 - 2010 гг.:

Ye - реальные данные; Yem4 - расчетные по модели

Параметры модели выработки электрической энергии выявили неоднозначное влияние ресурсов: производство наиболее чувствительно к изменению водных ресурсов, остальные ресурсы оказывают равнозначное и вдвое меньшее влияние на процесс. Возрастание капитальных () и трудовых () ресурсов на 1 % приводит к снижению энергопроизводства на 0,27 и 0,16 % соответственно. Увеличение расхода топливных () ресурсов на 1 % увеличивает отпуск электроэнергии на 0,44 %, а водных () - только на 0,23 %.

Рис. 5. Суммарный выпуск энергии в 1990 - 2010 гг.:

Ys - реальные данные; Ysm6 - расчетные по модели

Суммарное производство наиболее чувствительно к росту топливных ресурсов (). Влияние водных () и капитальных () ресурсов также положительно, хотя в 3,5 и 4,1 раза меньше. Рост трудовых ресурсов негативно сказывается на интегральном отпуске энергии.

В целом можно сделать выводы о том, что четырехфакторная модель (2) адекватно описывает функционирование генерирующего предприятия, позволяет провести комплексный анализ производств. Процессы выработки энергии наиболее чувствительны к изменению топливных ресурсов, выявлен переизбыток трудовых ресурсов. Водные ресурсы оказывают существенное воздействие на производство электроэнергии и практически не влияют на производство тепловой энергии.

Заключение

1. Построены математические модели в форме степенных производственных функций, наиболее полно описывающие функционирование генерирующего предприятия, проведена идентификация их параметров.

2. Получены статистические оценки аппроксимативных и прогнозных свойств математических моделей. Установлена адекватность моделей исследуемым энергопроизводственным процессам.

3. На основе синтезированных математических моделей исследованы закономерности динамики функционирования энергопроизводств и эффективность использования капитальных, топливных, трудовых и водных ресурсов ТЭЦ ВАЗа. Выявлено влияние изменения расхода водных ресурсов на выработку электроэнергии.

Библиографический список

Дилигенский Н.В., Гаврилова А.А., Цапенко М.В. Построение и идентификация математических моделей производственных систем. - Самара: Офорт, 2005. - 126 с.

Гаврилова А.А Применение имитационного моделирования для анализа устойчивости производственно-экономического объекта // ИКТ. - № 3. - 2011. - С. 53-58.

Салов А.Г. Системный подход к реконструкции существующих химических цехов тепловых электрических станций с целью повышения эффективности их работы // Энергосбережение и водоподготовка. - № 4. - 2007. - С. 25-27.

Замков О.О., Толстопятенко А.В., Черемных Ю.Н. Математические методы в экономике. - М.: МГУ, изд-во «ДИС», 1997. - 368 с.

Размещено на Allbest.ru