Управление потреблением электроэнергии на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства

Размещено на http://allbest.ru

Орловский государственный технический университет

Управление потреблением электроэнергии на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства

Стычук Алексей Александрович, к.т.н

Старший преподаватель

кафедры «Информационные системы».

г. Орел

Повышение эффективности использования энергоресурсов позволяет улучшить основные показатели работы предприятия. Современная экономика России энергорасточительна. Для промышленности характерны чрезмерно высокие удельные затраты электроэнергии и обобщенной энергии (все добытые, произведенные, переработанные, перемещенные, потребленные и хранимые энергоресурсы) на единицу продукта по сравнению с развитыми странами мира. Например, на мировом рынке электроэнергии потребление электрической энергии промышленностью на один доллар валового продукта составляет 0,46 кВт?ч, в США - 0,52 кВт?ч, а в России - 4,7 кВт?ч [1].

Поэтому повышение эффективности использования энергии является одной из приоритетных целей развития промышленности России. Размер экономии энергетических ресурсов служит своеобразным показателем уровня экономического и социального развития страны или отдельных ее регионов. Снижение затрат на энергоресурсы позволит предприятиям использовать эти средства на совершенствование производства, либо снизить цены на свою продукцию или услуги и, таким образом, способствовать росту объема продаж.

Реализация потенциала энергосбережения зависит от организационно-правовых и экономических условий, обеспечивающих в совокупности выполнение программы энергосбережения. Организационно-правовые условия необходимы для формирования и запуска структуры реализации программы энергосбережения. Экономические условия являются движущей силой, основным стимулом энергосбережения и повышения энергетической эффективности [2].

Термины энергосбережение и энергетическая эффективность понимаются учеными и специалистами по-разному. Обычно под энергосбережением понимается процесс снижения потребления энергии при существующей технологии и интенсивности производства за счет минимизации установленной мощности основного и вспомогательного оборудования и приборов, а также оптимизации режимов их работы. Энергетическая эффективность - это снижение затрат энергии на единицу продукции за счет использования современных энерго- и ресурсосберегающих технологий, позволяющих при существующем потреблении энергии увеличить производительность или при существующей производительности снизить потребление энергии [2].

Успех решения проблем энергосбережения неразрывно связан с расширяющимися возможностями использования новых методов и приемов управления. С одной стороны, это обусловлено объективными потребностями реформирования современного общественного производства и постоянно возрастающим усложнением функций управления. С другой стороны, без современных методов и способов управления невозможно обеспечить оптимальное решение сложных управленческих задач, появившихся и обострившихся в промышленности в ходе ее реструктуризации. энергосбережение оборудование оптимизация

Проблемы разработки и реализации эффективных подходов к принятию управленческих решений по потреблению электроэнергии в значительной мере решается в рамках стратегического управления промышленным предприятием. Стратегическое управление по своей сути является современной модификацией традиционных форм и методов управления энергопотреблением на промышленных предприятиях, обеспечивающей выработку долгосрочной стратегии его развития. Оно призвано создать управленческий инструментарий, способный превратить концепцию стратегии в конкретный производственно-хозяйственный план, подлежащий реализации на практике. Разработка и применение методологии и конкретных форм стратегического управления позволяет создавать гибкие управленческие структуры, конструировать организационные формы, базирующиеся на принципах системного анализа и системного подхода, обеспечивать соответствие систем управления и уровня имеющейся материально-технической базы производства. Направления стратегического управления экономией электроэнергии на промышленных предприятиях представлены на рисунке.

За счет энергоэффективности предприятие может повысить качество продукции. Например, использование систем контроля и управления часто способствует как рационализации энергопотребления, так и усовершенствованию характеристик выпускаемой продукции. Улучшение энергоменеджмента также позволит обеспечить более надежную подачу энергии, что является очень важным для многих производственных процессов. Например, для металлургических заводов отключение энергоснабжения грозит огромными убытками. Энергоэффективность производства и качество продукции непосредственно связаны с эффективной эксплуатацией оборудования. Энергоэффективность может способствовать улучшению общей надежности энергоснабжения. Разработка программ повышения энергоэффективности помогает создать общезаводскую стратегию снабжения и потребления энергии, определяющую рациональное определение потребности в ней и приоритетные направления расходования. Снижение расходов на энергию позволяет предприятию вовремя платить за энергию. Это способствует повышению надежности энергоснабжения [3].

Успешная программа энергоэффективности способствует достижению реальной экономии и выгод для предприятия в течение длительного времени. Такая программа должна включать: конкретные цели, поддержку на всех уровнях предприятия, наличие точных данных об энергопотреблении, проведение объективного экономического и технического анализа потенциальных мероприятий, настойчивость.

Энергетический аудит - техническое инспектирование энергогенерирования и энергопотребления предприятия с целью определения возможности экономии энергии и оказания помощи предприятию в осуществлении мероприятий, обеспечивающих экономию энергоресурсов на практике [4]. Задачи энергоаудита следующие:

- выявить источники нерациональных энергозатрат и неоправданных потерь энергии;

- разработать на основе технико-экономического анализа рекомендации по их ликвидации, предложить программу по экономии энергоресурсов и рациональному энергопользованию, предложить очередность реализации предлагаемых мероприятий с учетом объемов затрат и сроков окупаемости.

Рисунок - Направления стратегического управления экономией электроэнергии

Энергоаудит должен быть ключевым элементом программы по повышению энергоэффективности и важным средством генерирования идей для энергосберегающих мероприятий. Энергоаудит включает сбор информации, касающейся работы предприятия и энергопотребления (предпочтительно по счетам на оплату энергии и данным счетчиков потребления энергоресурсов). Затем группа энергоаудита анализирует эти данные для того, чтобы выяснить, как на предприятии используются энергоресурсы, и определить объекты, для которых имеются возможности энергосбережения. Далее группа идентифицирует конкретные мероприятия по повышению энергоэффективности, оценивает стоимость их внедрения и экономию. Мероприятия группируют по критерию экономической эффективности. Лучшие мероприятия отбираются для рекомендуемого пакета мероприятий для внедрения или плана действий. В завершение группа аудита готовит отчет по энергоаудиту, в котором анализируются мероприятия. Он обеспечивает руководство предприятия всей информацией, необходимой для принятия решений по рекомендуемым энергосберегающим мероприятиям [5].

До того времени, пока на предприятии не будет производиться серьезная экспертиза данных энергоаудита и пока не будет функционировать группа энергоаудита, возможно, к работе целесообразно привлечь независимую группу энергоаудиторов. Эти эксперты должны хорошо знать процедуру проведения энергоаудита, методологию анализа и средства идентификации возможностей повышения энергоэффективности. Группа энергоаудита должна быть обеспечена необходимым оборудованием для получения более точной информации по энергопотреблению.

Большинство предприятий рассчитываются с поставщиками энергоресурсов, как правило, по суммарной мощности подключенных установок и расчетным нормам энергопотребления, что очень выгодно поставщикам энергоресурсов. Такой энергоучет не может сегодня устроить менеджеров промышленных предприятий. Основной проблемой является установление оптимального уровня потребления электрической энергии для максимизации прибыли.

Одним из средств, позволяющих решить эту проблему, являются автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии, основанные на использовании имитационного моделирования для прогнозирования потребления электроэнергии и показателей заявленной мощности, участвующей в суточном максимуме нагрузки энергосистемы. Современная цивилизованная торговля электроэнергией основана на использовании автоматизированного приборного энергоучета, сводящего к минимуму участие человека в процессе сбора, обработки и передачи информации и обеспечивающего достоверный, точный, оперативный и гибкий, адаптируемый к различным тарифным системам учет. С этой целью потребители создают на своих объектах автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) и технического учета электроэнергии (АСТУЭ). При наличии современной АСКУЭ промышленное предприятие полностью контролирует весь процесс энергопотребления [6].

Создание автоматизированной системы учета электроэнергии обусловлено необходимостью ведения оперативного контроля и управления энергопотреблением, что позволяет в свою очередь снизить максимальную заявленную мощность и выровнять график нагрузки. Режимы нагрузок промышленных предприятий характеризуются заметной неравномерностью потребления по части суток и дням недели. С увеличением неравномерности электропотребления возрастают затраты на производство, передачу и распределение энергии, в связи с чем большое значение для экономичности работы систем внешнего электропотребления имеет выравнивание электрических нагрузок, а для экономического эффекта также и внепиковое потребление. Но выравнивание нагрузок требует в свою очередь увеличения издержек производства, а в ряде случаев ограничивается социологическими факторами, например, работами в ночное время. Регулирование режимов электропотребления на промышленных предприятиях осуществляется организационно-техническими мероприятиями, внедрением автоматизированных систем управления электроснабжением, обеспечивающими регламентированный энергоснабжающей организацией режим электропотребления, и тесно связано с лимитами мощности [7].

При планировании энергопотребления на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства в соответствии с предполагаемой производственной программой используются достигнутые среднестатистические показатели энергопотребления и объемов производства за определенный период времени, расчеты проводятся по следующей формуле:

,(1)

где П_ПРОГН - величина прогнозного потребления энергоресурсов, в соответствующих единицах;

П_СР.Д. - средняя величина потребления энергоресурсов в базовом периоде (3 - 5 лет, предшествовавших прогнозному периоду), в соответствующих единицах;

N_пл.i - плановый объем производства продукции, прогнозируемый в i-м периоде, в рублях;

N_ср.д. - объем производства в базовом периоде (3 - 5 лет, предшествовавших прогнозному периоду), в рублях.

К_в - показатель прогнозируемых изменений параметров внешней среды.

Данный метод является недостаточно точным, поскольку при осуществлении производства возникают значительные отклонения фактических показателей от прогнозируемых [8].

В настоящее время известны системы энергоучета российских и зарубежных производителей, такие, как: Синэт-1 (Система информационных энергосберегающих технологий); ATdata - измерительно-вычислительный комплекс коммерческого учета на базе счетчиков LZQM; Облік-2000 (Украина) на базе счетчиков ЛО-3Т; комбинированная АСКУЭ на базе вычислителя ИТЕК-210 и счетчиков ЕвроАЛЬФА, Облік, Днеста, САЗУ-И670; АСКУЭ на базе КТС «Энергия+» и др. Среди АСКУЭ, созданных на базе технических средств и программного обеспечения зарубежных производителей, хорошо известны в России: АСКУЭ на базе счетчиков Schlumberger; системы коммерческого учета энергии DATAGYR C300 и С2000 (LANDIS & GYR); системы АльфаМет, АльфаСмарт и АльфаЦентр (АВВ); многоканальная система бытового и промышленного учета энергии ИИСЭ-2000 (Литва); системы комплексного учета энергоносителей на базе промышленных контроллеров Allen-Bradley (Sterling Group). Достоинствами систем российских производителей являются: относительная простота в обслуживании и дешевизна при высоких показателях качества учета электроэнергии; возможность комплексного учета и других видов энергии (воды, газа, пара и т. д.). К достоинствам зарубежных АСКУЭ относятся: расширенные функциональные возможности самих средств учета (значительное количество телеметрических входов и выходов), цифровых интерфейсов; наличие тарификационных устройств; возможность построения графиков нагрузки; многофункциональность программного обеспечения и высокий уровень визуализации. Среди недостатков российских АСКУЭ нужно отметить следующие: несовместимость счетчиков одного типа с интеллектуальным выходом (без знания протокола) с концентраторами АСКУЭ других производителей; недостаточно высокий, в ряде случаев, уровень эргономических показателей. Недостатками АСКУЭ зарубежных производителей являются: применение систем, использующих структуру - интеллектуальный счетчик и неинтеллектуальный концентратор, предусматривающие последовательный опрос с относительно малой скоростью считывания информации с каждого счетчика; сложности в расширении функций АСКУЭ конкретного типа (закрытость системы для устройств других производителей); узконаправленная специфика, т.е. ориентация систем на конкретные виды энергии; относительно высокая стоимость. На сегодняшний момент система учета энергоносителей на базе контроллеров Allen-Bradley лучшая, так как является универсальной и позволяет работать как с интеллектуальными (при наличии протокола обмена), так и с импульсными выходами счетчиков учета различных видов энергии (электроэнергии, воды, газа, тепла и т. д.) [6].

Большинство существующих в данный момент АСКУЭ построены по принципу: совершенно неинтеллектуальный счетчик и полностью интеллектуальный концентратор, осуществляющий связь со счетчиками, обработку собранной информации и передачу ее на персональный компьютер по существующим каналам связи. Однако такая классическая структура имеет ряд недостатков: при обрыве линии связи между концентратором и счетчиком учет электроэнергии в концентраторе по этому каналу не происходит, что приводит к искажению достоверности информации; при исчезновении питания концентратора учет электроэнергии не происходит по всем каналам, что еще более усугубляет проблемы учета.

Другие АСКУЭ имеют следующую структуру - интеллектуальный счетчик и неинтеллектуальный концентратор. Такие системы позволяют длительно хранить накопленные данные в этом счетчике, достоверно принимать и передавать информацию в силу использования цифровых интерфейсов связи. Однако вместе с тем система не позволяет оперативно обновлять информацию со счетчиков ввиду последовательности их опроса и относительно медленной скорости считывания информации с каждого из них [7].

Учитывая достоинства и недостатки уже существующих АСКУЭ можно сделать вывод, что наиболее эффективная система должна состоять из счетчиков с импульсными выходами (ЕвроАЛЬФА, LZQM и др.) и интеллектуального концентратора (контроллера). Такая АСКУЭ позволит осуществлять оперативный контроль за расходом электроэнергии ввиду использования частотно-импульсных каналов для связи счетчика и контроллера, а также интеграцию с информационной системой. Применение интеллектуального счетчика также позволяет просматривать информацию о потребленной электроэнергии, а также информацию о ее качестве непосредственно в точке учета [6].

Автоматизированная система учета электроэнергии должна состоять из трех уровней:

- нижний - первичные преобразователи (счетчики электроэнергии) с интерфейсом для подключения к компьютеру;

- средний - контроллер со встроенным программным обеспечением энергоучета, осуществляющий непрерывный сбор данных со счетчиков, накопление, обработку и передачу их на верхний уровень;

- верхний - персональный компьютер со специализированным программным обеспечением автоматизированной системы учета электроэнергии, интегрированным с информационной системой, осуществляющий сбор информации с контроллера, итоговую обработку как по точкам (вводам), так и по их группам, отображение и документирование данных учета в виде, удобном для анализа и принятия решений по управлению энергопотреблением и энергосбережением.

Литература

1. Кожевников, К.Г. Энергосбережение - необходимое условие развития отечественного производства [Текст] // К.Г. Кожевников / Энергосбережение. - 2000. - №3. - С. 27.

2. Лапонш, Б. Энергоэффективность как основа устойчивого развития [Текст] / Б. Лапонш, Б. Жамэ, М. Коломбье, С. Атали, Г. Асланян, Д. Вольфберг / М.: Центр энергетической политики, 2000.

3. Отчет об энергетическом аудите и рекомендации по повышению энергетической эффективности, ОАО «Росич» [Текст] // Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория США. Агентство по рациональному использованию энергии и экологии. - 1998. - Июнь.

4. Мошкарин, А.В. Энергоаудит и энергосбережение на ТЭС [Текст] // А.В. Мошкарин / Деп. Госэнергонадзора и энергосбережения Минтопэнерго Рос. Федерации. Иванов. гос. энергет. ун-т; под ред. А. В. Мошкарина и др., 1999.

5. Отчет об энергетическом аудите системы сжатого воздуха и рекомендации по повышению энергетической эффективности, ОАО «Росава» [Текст] //Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория США. Агентство по рациональному использованию энергии и экологии. - 1998. - Июнь.

6. Гвоздь, А.А. Разработка и исследование автоматизированной системы учета электроэнергии удаленных вводов шахты [Текст]: / А.А. Гвоздь / Магистерская выпускная работа / А.А. Гвоздь. - Донецк, 2002. - 97 с.

7. Хроносов, Г. АС контроля и учета основных показателей режимов электропотребления промышленных предприятий [Текст] / Г. Хроносов, А. Кошта, А. Распутин / Современные технологии автоматизации. 1998. №1.

8. Савина, О.А. Разработка имитационной модели энергопотребления промышленного предприятия для проведения энергосберегающих мероприятий. [Текст] // О.А. Савина, А.А. Стычук / Опыт практического применения языков и программных систем имитационного моделирования в промышленности и прикладных разработках: Сб. статей первой всероссийской научно-практической конференции по вопросам применения имитационного моделирования в промышленности. Том 2. / Составители: А. М. Плотников - Санкт-Петербург: ФГУП ЦНИИ технологии судостроения, 2003. - С. 122 - 124.

Annotation

Management of electricity consumption at industrial enterprises of complex instrument making with a single and small-scale production type. Stychuk A.A.

In this article management of a current consumption at the industrial enterprises of complex instrument making with individual and small-scale type of manufacture is described. Increase of efficiency of use of power resources allows to improve the basic parameters of work of the enterprise. Modern economy of Russia is energy squandering. For the industry excessively high specific expenses of the electric power and the generalized energy (all extracted, made, advanced, moved, consumed and stored power resources) are characteristic per piece in comparison with the advanced countries of the world. Therefore increase of efficiency of use of energy is one of the priority purposes of development of the industry of Russia. The size of economy of power resources serves as an original parameter of a level of economic and social development of the country or its separate regions.

Размещено на Allbest.ru