Программное обеспечение мини-ТЭЦ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Специальная часть

1.1 Постановка задачи

1.1.1 Цели проекта

1.1.2 Задача

1.2 Обзор и анализ аналогичных систем

1.2.1 Программное обеспечение компании «Энерго-Альтернатива»

1.2.2 Программное обеспечение компании «Синапс»

1.2.3 Модель ассоциации «The COGEN Programme»

1.2.4 Выводы

1.3 Обоснование методов и средств решения поставленной задачи

1.3.1 Методы решения поставленной задачи

1.3.1.1 Составление списка наборов

1.3.1.2 Выбор оптимального набора

1.3.2 Средства решения поставленной задачи

1.3.2.1 Выбор СУБД

1.3.2.2 Выбор языка программирования

1.3.2.3 Вывод

1.4 Разработка структурной и функциональной схем работы системы

1.4.1 Укрупненная функциональная структура разрабатываемого программного обеспечения

1.4.2 Исходные данные для расчета

1.4.2.1 Данные, описывающие объект

1.4.2.2 Данные, описывающие каждый вид нагрузки

1.4.2.3 Данные, описывающие топливо

1.4.2.4 Экономические показатели

1.4.3 Определение наборов, удовлетворяющих ограничению по модельному ряду производителя оборудования

1.4.3.1 Описание входных данных

1.4.3.2 Описание алгоритма определения наборов, удовлетворяющих ограничению по количеству оборудования в модельном ряду производителя

1.4.3.3 Описание выходных данных

1.4.4 Формирование списка наборов, соответствующих граничным условиям, расчет их характеристик и определение оптимального набора

1.4.4.1 Описание входных данных

1.4.4.2 Формирование списка наборов, удовлетворяющих граничным условия по минимальной производительности и занимаемой площади энергетического центра

1.4.4.3 Описание расчетов технических характеристик

1.4.4.4 Описание расчетов экономических характеристик

1.5 Разработка базы данных

1.5.1 Таблица пользователей

1.5.2 Таблица сообщений

1.5.3 Таблицы входных данных

1.5.4 Обзор выходных данных

Введение

В последние годы в России четко прослеживается рост электрических нагрузок, обусловленный как количественными, так и качественными изменениями в структуре энергопотребления во многих сферах деятельности общества.

К примеру, если рассмотреть жилищно-коммунальный сектор, повышение потребления электрической энергии объясняется появлением новых электробытовых приборов и ростом средней потребляемой мощности одним прибором.

В промышленно-производственной сфере так же отмечается рост энергопотребления, обусловленный наращиванием производственных мощностей предприятий, растущим числом электрооборудования.

Строительство объектов мини-ТЭЦ на базе газопоршневых технологий наиболее рациональным представляется для локальных потребителей удаленных от тепловых центральных сетей.

Кроме того, в ряде случаев присоединение к централизованным сетям электроэнергии представляется невозможным, из-за перегрузки местного централизованного источника энергии, или нецелесообразным, по причине непостоянности характеристик получаемой потребителем электроэнергии, нарастающего уровня аварийности в централизованных энергосистемах, или если стоимость подключения и прокладки энергокоммуникаций складывается в сумму, сравнимую со стоимостью автономного энергоисточника.

Когенерационная энергетическая установка, построенная на базе газопоршневого двигателя (ГПД), включает в себя следующие основные элементы: мотор-генератор с системами двигателя, систему управления, защиты и распределения нагрузки, а также оборудование для рекуперации теплоты выхлопных газов и рубашки охлаждения двигателя. Как и все двигатели внутреннего сгорания, газовые двигатели производят тепло в процессе сгорания топлива. Газо-поршневые двигатели снабжаются тремя системами для отвода тепла:

- Контур промежуточного охладителя надувочного воздуха,

- Контур масляного охладителя,

- Водяная рубашка охлаждения двигателя,

При этом стоит учесть, что тепло, вырабатываемое газо-поршневым двигателем в виде горячей воды или пара, может быть использовано для отопления зданий, горячего водоснабжения, а так же в производственных целях. В теплое же время года, тепло можно использовать в системе кондиционирования зданий, превращая его в холод, при помощи абсорбционной холодильной машины.

Если применять мини-ТЭЦ на базе газо-поршневых установок (ГПУ) только как электрогенерирующее оборудование, то коэффициент полезного действия такой установки будет ниже 40%. Более рациональным представляется так же потребление выделяемого ГПУ тепла. Кроме того, в большинстве случаев пиковая потребность объекта в электроэнергии превышает максимальную выработку одной установки. В таком случае применяют комбинации из ГПУ различных мощностей. Разумеется, что для покрытия одной и тоже же пиковой потребности в электроэнергии возможны различные комбинации ГПУ. Таким образом, остро встает вопрос выбора оптимального по некоторому критерию набора оборудования. В частности, критерием выбора комбинации установок может служит экономическая рентабельность набора, или критерий наименьшего суммарного потребления топлива в краткосрочном, среднесрочном или долгосрочном периоде.

1. Специальная часть

1.1 Постановка задачи

1.1.1 Цели проекта

- Сокращение времени составления технико-экономических обоснований на строительство объектов мини-ТЭЦ;

- Улучшение точности технико-экономических строительство объектов мини-ТЭЦ.

1.1.2 Задача

Разработать программное обеспечение, автоматически подбирающее набор оборудования малого энергоцентра на основе газопоршневых установок (ГПУ), исходя из данных о режиме энергопотребления объекта, производителя ГПУ и планируемой площади энергоцентра. Автоматический выбор набора производится для краткосрочного (до 5 лет), среднесрочного (до 10 лет) и долгосрочного (до 15 лет) периода эксплуатации энергоцентра, по одному из двух критериев топливной эффективности или экономической рентабельности. Для выбранного набора ГПУ предоставить расчетные технические и экономические характеристики в соответствии с техническим заданием. Исходными данными для проектирования являются:

- Методика разработки рациональных систем энергообеспечения промышленных предприятий формируемых промзон г. Москвы;

- Выписки из протоколов испытаний оборудования (зависимости расхода газа от мощности)

1.2 Обзор и анализ аналогичных систем

Задача обеспечения растущей электрической нагрузки, как было отмечено выше, на сегодняшний день решается путем строительства объектов мини-ТЭЦ на базе газо-поршневых установок. Один объект мини-ТЭЦ может состоять из различных комбинаций установок. Разрабатываемое программное обеспечение будет подбирать наиболее эффективный по заданному критерию набор оборудования, и производить расчет технических и экономических характеристик набора.

Поиск аналогичных приложений для подбора оборудования объектов мини-ТЭЦ и расчета эффективности их применения показал, что подобные программы, в основном, разрабатывались заграницей для внутреннего использования.

Найти подобное программное обеспечение российского производства не удалось.

1.2.1 Программное обеспечение компании «Энерго-Альтернатива»

Сразу необходимо отметить, что предлагаемая программа проводит расчет для одной газопоршневой установки, предлагаемой пользователем.

Для расчета экономической эффективности разработчик учитывает и просит указать ряд параметров, характеризующих себестоимость получаемой энергии.

Таких как:

- Удельный расход газа;

- Расход масла;

- Объем масла в двигателе;

- Периодичность замены (моточасы);

- Стоимость масла;

- Стоимость установки;

- Стоимость СМР и проектных работ (принята для расчета);

- Зарплата обслуживающего персонала;

- Расходы на ТО;

- Наработка (моточасы в год);

- Цена на газ.

Кроме того, для расчета относительной эффективности необходима цена электроэнергии, покупаемой у внешних энергетических сетей, для сравнения с себестоимостью энергии, получаемой от мини-ТЭЦ.

В результате расчета программа приводит оценку ожидаемых доходов и расходов и на основании полученных данных делает вывод о периоде окупаемости покупки, монтажа и эксплуатации предложенной пользователем когенерационной установки.

При этом, не производится расчет технических параметров системы, графиков работы оборудования.

Стоит отметить, что программа ориентированна на украинский рынок - все цены указываются в гривнах, что делает применении программы менее удобным для российских условий.

В рассматриваемой программе производится расчет экономической части, однако, ее применение не дает возможности выбрать оборудование в автоматическом режиме по заданному критерию эффективности.

Кроме того, невозможно провести расчет для группы когенерационных установок.

Указанные недостатки предлагаемой программы делают ее малоприменимой для использования в целях автоматизации расчетов технико-экономических обоснований строительства объектов мини-ТЭЦ с несколькими установками.

1.2.2 Программное обеспечение компании «Синапс»

Компания "СИНАПС", занимающаяся проектированием и вводом в эксплуатацию систем энергосбережения, предлагает провести расчет технических и экономических параметров энергоцентра на базе газопоршневых установок.

В отличие от предыдущего приложения, предлагаемая программа предполагает расчет параметров объекта мини-ТЭЦ для набора оборудования.

Однако существенным недостатком является то, что в данном приложении любой набор оборудования состоит из одной или более установки одной модели, то есть невозможны комбинации различных установок.

Кроме того, как и предыдущая программа, данная не предполагает автоматический подбор оборудования исходя из данных о режиме работы предприятия.

Основные достоинства программы, предлагаемой компанией "СИНАПС" заключаются в следующем:

- наличие справочной системы, разъясняющей каждый параметр, который требуется ввести пользователю;

- учет режима работы предприятия, строящего энергоцентр;

- расчет экономических и технических параметров для группы установок;

- расчет прибыли от продаж квоты на вырабатываемые парниковые газы (Киотский протокол);

- возможность учета продажи вырабатываемой электроэнергии.

Однако в предлагаемой программе существует ряд недостатков, делающих ее малоприменимой для расчета технико-экономических обоснований строительства объектов мини-ТЭЦ, такие как:

- ориентация на украинский рынок (такие экономические параметры как стоимость энергии, покупаемой у внешних сетей, зависящие от местоположения предприятия, строящего энергоцентр, задаются через указание территориальной области республики Украина, все цены указываются в гривнах);

- предварительно заданный режим работы предприятия (периоды времени пиковой потребности в электроэнергии и спада потребления электроэнергии жестко заданы);

- невозможность расчета параметров системы, включающей более чем одну модель газо-поршневой установки;

- отсутствие автоматического подбора набора установок, исходя из заданного режима работы предприятия.

Учитывая указанные недостатки, предлагаемая программа не может быть использована для автоматизации расчетов технико-экономических обоснований на строительство объектов мини-ТЭЦ, состоящих из более, чем одной модели газо-поршневых установок. Кроме того, ориентация на украинский рынок (в частности жестко заданная в программе привязка стоимости электроэнергии от городских сетей к территориальному образованию республики Украина) делает ее неприменимой для расчета экономических параметров предприятия, расположенного вне Украины.

1.2.3 Модель ассоциации «The COGEN Programme»

Европейская Комиссия, совместно с Ассоциацией Государств Юго-Восточной Азии в 1991 году основала "The COGEN Programme", в рамках которой, в том числе, развивалось направление строительства объектов мини-ТЭЦ на базе газо-поршневых установок. В рамках указанной программы разработана модель для технического, экономического и экологического анализа и оценки проектов когенерации. Данная модель представляет из себя написанную в Microsoft Excel электронную таблицу с применением макросов.

Основные достоинства предлагаемой модели:

- возможен расчет для любого набора установок, но только рассматривая его как единую установку совокупной мощности, с совокупными параметрами потребления топлива, выработки тепловой и электрической энергии и стоимости обслуживания установок;

- расчет для разных вариантов использования тепловой и электрической энергии, получаемой от газо-поршневой установки;

- возможность расчета для большинства географических рынков. Основные недостатки предлагаемой модели:

- англоязычный перегруженный интерфейс;

- отсутствие разбивки набора по разным установкам;

- отсутствие возможности подбора оборудования;

- отсутствие учета режима работы предприятия.

Учитывая указанные недостатки предлагаемой модели, ее использование в целях автоматизации расчетов для составления технико-экономических обоснований для строительства объектов мини-ТЭЦ является малоприменимым для объектов, содержащих более одной установки.

1.2.4 Выводы

Как видно из предложенного обзора, нет программы, полностью удовлетворяющей высказанным требованиям, даже среди зарубежных аналогов.

Главным ограничением для их использования является отсутствие функции автоматического подбора набора оборудования для энергоцентра.

Для решения этой проблемы необходимо реализовать приложение, подбирающее наборы оборудования для энергоцентра, исходя из граничных условий, таких как режим работы предприятия, минимальное и максимальное потребление энергии в единицу времени, предпочтения пользователя к тому или иному производителю оборудования (и как следствие различным моделям газо-поршневых установок), и выбирающего из подобранных наборов наиболее эффективный с точки зрения заданного пользователем критерия.

1.3 Обоснование методов и средств решения поставленной задачи

1.3.1 Методы решения поставленной задачи

Поставленную задачу можно укрупнено разбить на две подзадачи:

1. Составление списка наборов газо-поршневых установок, удовлетворяющих ограничениям по вырабатываемой мощности, занимаемой площади и производителю газо-поршневых установок;

2. Выбор из составленного списка оптимального по заданному критерию набора.

1.3.1.1 Составление списка наборов

Для решения первой подзадачи можно было бы использовать методы статистического анализа, позволяющие снизить объем вычислений. Однако в нашем случае эти методы обладают и рядом недостатков, один из которых заключается в том, что существует ненулевая вероятность непопадания оптимального по заданному критерию набора в формируемый список из-за погрешности алгоритма, поэтому стоит рассмотреть объем вычислений при использовании метода грубой силы (полного перебора).

Сформулируем решаемую задачу.

Пусть на площадке для размещения энергоцентра имеется N мест для размещения газо-поршневых установок, а в базе оборудования имеются данные о (M - 1) установке.

Таким образом, имея ввиду, что не все посадочные места на площадке должны быть заняты, введем еще один тип установки - «пустая» установка, то есть, всего для размещения на площадке энергоцентра доступно M установок.

В результате число вариантов наборов для расчета не будет превышать число сочетаний из M элементов по N с повторениями.

Учитывая, что на реальных предприятиях строительной индустрии число посадочных мест для размещения установок в энергоцентре не превышает 10N = 10, а современные производители газопоршневых установок редко выпускают больше 5M = 6 моделей установок различной мощности, то число сочетаний с повторениями, согласно формуле K = 3003, а это число доступно для расчет полным перебором интересующих нас параметров.

Каждый набор будем хранить в виде массива, в котором каждый элемент будет обозначать количество установок данной мощности. Например, в массиве вида (l1, l2, …, lM) l1 - количество пустых мест, а l2, …, lM - количество каждой из (M - 1) установок.

Далее необходимо из сформированного методом полного перебора списка наборов оборудования выбрать те из них, которых будут удовлетворять требованию о мощности энергоцентра.

Мощность каждого набора определяется как сумма произведений количества установок данного типа на номинальную мощность установки данного типа.

Таким образом, отсеивая наборы мощности меньшей, чем затребованная, будет сформирован список подходящих наборов.

1.3.1.2 Выбор оптимального набора

Согласно поставленной задаче критерий выбора оптимального набора оборудования может быть один из двух - экономическая рентабельность или топливная эффективность.

Для определения наиболее эффективного с точки зрения любого из этих критериев набора установок необходимо провести расчет технических и экономических параметров для каждого из сформированного списка подходящих наборов.

1.3.2 Средства решения поставленной задачи

Согласно пункту «Требования к составу программных и аппаратных средств» технического задания на разработку программного обеспечения автоматизации расчетов ТЭО на строительство объектов мини-ТЭЦ для обеспечения независимости от программных и аппаратных средств пользователя, необходимо реализовать настоящее программное обеспечение на WEB-технологиях.

Использование WEB-технологий подразумевает хранение данных и проведение вычислений на стороне сервера. На стороне клиента лишь происходит отображение интерфейсной части.

Для реализации серверной части возможно применение целого ряда инструментов, среди которых CGI-скрипты (возможно использование различных языков программирования, таких как C или Perl) и язык PHP. Кроме того, для хранения данных программы необходима база данных.

1.3.2.1 Выбор СУБД

Наиболее часто на WEB-серверах установлена СУБД MySQL, обладающая рядом неоспоримых преимуществ, а именно:

- широкое распространение среди хостинг-провайдеров;

- хорошая документированность;

- распространение по лицензии GNU General Public License, то есть, по лицензии на свободное программное обеспечение;

- максимальный размер таблицы ограничен 8 миллионами Тб (263 байт);

- стабильная непрерывная работа СУБД в системах, функционирующих круглосуточно и без выходных;

- поддержка стандартными средствами языков PHP и Perl.

Альтернативой СУБД MySQL может служить менее популярная СУБД

PostgreSQL. Основными достоинствами СУБД PostgreSQL по сравнению с MySQL являются:

- Поддержка транзакций в MySQL пока что не настолько хорошо проверена, как в системе PostgreSQL;

- При помощи UDF (user-defined functions, определяемые пользователем функции) возможности MySQL можно расширить и дополнить обычными SQL-функциями или их объединениями. Но это сделать не так просто, да и система не настолько гибка в этом отношении, как PostgreSQL;

- Работу PostgreSQL можно ускорить, выполняя код в виде хранимых процедур;

- В некоторых случаях PostgreSQL оказывается ближе к ANSI SQL;

- Оптимизатор PostgreSQL в некоторых случаях способен дать лучший в сравнении с существующим на сегодняшний день оптимизатором MySQL результат.

Недостатками СУБД PostgreSQL по сравнению с MySQL являются:

- Необходимость очищать память сервера с помощью утилиты VACUUM;

- MySQL обычно намного превосходит PostgreSQL по скорости работы. (значительно более медленная работа с командами INSERT, DELETE, UPDATE);

- В MySQL реализован полнотекстовый поиск;

- В MySQL используется протокол связи между клиентом и сервером со сжатием данных, что увеличивает производительность системы в условиях низкоскоростных каналов связи;

- Все типы таблиц в MySQL (кроме InnoDB) реализованы в виде файлов (по одной таблице в файле), что значительно облегчает создание резервных копий, перенос, удаление и даже создание символьных ссылок между базами данных и таблицами, даже если сервер находится в нерабочем состоянии;

- Наличие утилиты для восстановления и оптимизации таблиц MyISAM (наиболее распространенного типа таблиц в MySQL). Ее использование требуется только в случае физического повреждения файла данных (например, в результате аппаратного сбоя). Позволяет восстановить большую часть данных;

- Обновление (апгрейд) MySQL проходит совершенно "безболезненно". При модернизации MySQL нет нужды в копировании/восстановлении данных, что приходится делать при установке большинства обновлений PostgreSQL. Учитывая приведенные выше достоинства MySQL, был сделан выбор в пользу использования этой СУБД в разрабатываемом программном обеспечении.



1.3.2.2 Выбор языка программирования

Наиболее широко применимым языком для написания CGI-скриптов является Perl.

Главными преимуществами при использовании языка Perl для CGI-приложений являются:

- независимость от программно-аппаратной платформы;

- мощные средства разбора строк;

- простота работы с переменными окружения;

- простота работы со входными и выходными стандартными потоками;

- возможность чтения заданного числа символов из входного потока;

- хешированные таблицы;

- возможность организации конвейеров;

- библиотеки TCP/IP-обмена;

- множество стандартных библиотек прикладных программ.

Perl - мощный язык, но слишком высоки системные издержки во время вызова программы на каждый запрос страницы. PHP можно установить в двух вариантах: как отдельный интерпретатор, работающий через интерфейс CGI, или как модуль веб-сервера, встроенный в сам сервер.

В последнем случае становятся актуальными все преимущества PHP. Ближайшим аналогом PHP является ASP.NET, разработанная компанией Microsoft.

Но технология ASP.NET не прижилась в мире Unix/Apache, при том, что абсолютное большинство WEB-серверов функционирует именно под управлением ОС семейства UNIX. К преимуществам ASP.NET относятся:

- Типизация.

Языки программирования ASP.NET имеют строгую типизацию данных.

Это безусловно выигрышный момент по сравнению с нетипизированным php: меньше будет логических ошибок, которые весьма трудно находить и исправлять.

Некоторым утешением для сторонников php является возможность привести переменную к нужному типу - но увы, присвоение переменной, привед?нной к целому типу, строкового значения не вызовет даже предупреждения со стороны интерпретатора.

- Возможность использовать несколько языков программирования;

- Компиляция - как следствие высокая производительность сценариев.

Перейдем к рассмотрению основных преимуществ и недостатков использования языка PHP по сравнению с ASP.NET и Perl. Главными преимуществами PHP перед ASP.NET являются:

- Кроссплатформенность. php портирован практически под все распростран?нные операционные системы, в то время как ASP.NET ориентирован на Windows;

- Вся информация о проекте - в текстах файлов проекта. И как следствие - нет необходимости в специальных средствах разработки (вроде Visual Studio);

- Простота настройки Apache, PHP, MySQL.

Все настройки содержатся в текстовых ini-файлах, строки которого комментированы.

Одним из наиболее критических мест, при решении поставленной задачи, является производительность системы, которая зависит в том числе и от производительности кода. PHP не является ни компилятором, ни интерпретатором.

Он является транслирующим интерпретатором.

Такое устройство PHP позволяет обрабатывать сценарии с достаточно высокой скоростью.

По некоторым оценкам, большинство PHP-сценариев обрабатываются быстрее аналогичных им программ.

Такого рода программы обычно пишутся на Perl.

Главными преимуществами PHP, определившими его использование для решения поставленной задачи, являются:

- поддерживаемые технологии: платформы Win32 (9x/NT/2000/XP), UNIX, OS/2, QNX, MacOS, BeOS, OCX;

- совместимость с серверами: Apache (Win32, UNIX), phttpd, fhttpd, thttpd, ISAPI(Zeus, IIS), NSAPI, Roxen/Caudium, AOLServer;

- развитая функциональность для работы с сетевыми соединениями;

- поддерживает свыше 20 баз данных и имеет развитую функциональность для работы с ними;

- возможность создания полноценных объектно-ориентированных приложений;

- сравнительно простой синтаксис и удобство в практическом использовании;

- бесплатность;

- открытость кода, благодаря которой можно создавать собственные расширения языка;

- большое количество написанных на PHP библиотек, не требующих дополнительной настройки серверного программного обеспечения.

1.3.2.3 Вывод

Для разработки программного обеспечения автоматизации расчетов ТЭО на строительство объектов мини-ТЭЦ будет использоваться язык программирования PHP, в качестве СУБД выбрана MySQL. Интерфейс пользователя будет реализован с помощью технологий HTML, CSS, JavaScript.

1.4 Разработка структурной и функциональной схем работы системы

1.4.1 Укрупненная функциональная структура разрабатываемого программного обеспечения

Данная структура, представлена на рисунке 1.4.1.



Рисунок - 1.4.1:

1.4.2 Исходные данные для расчета

Исходные данные для расчета можно разбить на следующие группы:

- Данные, описывающие объект;

- Данные, описывающие каждый вид нагрузки;

- Данные, описывающие топливо;

- Экономические показатели.

1.4.2.1 Данные, описывающие объект

- Название объекта - текстовое наименование объекта, отображаемое в качестве идентификатора объекта в расчете;

- Количество установочных мест (шт.) - количество посадочных мест под газопоршневые установки в энергоцентре;

- Производитель оборудования - предпочтительный производитель газопоршневых установок;

- Режим работы предприятия (шт.) - количество рабочих дней в каждом месяце года;

- Численность обслуживающего персонала (чел.) - количество человек, занятых на обслуживании энергоцентра;

- Средняя заработная плата одного работника (руб.) - средняя заработная плата одного работника, занятого на обслуживании энергоцентра;

- Ежегодная индексация заработной платы (%) - процентная ставка ежегодного увеличения заработной платы каждого сотрудника, занятого на обслуживании энергоцентра.

1.4.2.2 Данные, описывающие каждый вид нагрузки

Газопоршневые установки генерируют два вида энергии: электрическую и тепловую.

Потребители электрической энергии рассматриваются как единый потребитель.

Потребители тепловой энергии, в свою очередь, рассматриваются по назначению.

Однако электрическая нагрузка и каждый подвид тепловой нагрузки описываются следующим набором параметров:

- Пиковая потребляемая мощность (кВт) - суточный максимум потребления энергии в час (за год);

- Тип теплоносителя (пар или горячая вода) - для тепловой нагрузки;

- Помесячное распределение пиковой потребляемой мощности энергии в процентах от суточного максимума потребления по данному виду энергии - в таблице задается процентное отношение пиковой потребляемой мощности за данный месяц к пиковой потребляемой мощности за год, то есть задается профиль потребления по данному виду энергии в течение года (задается отдельно для рабочего и нерабочего дня);

- Почасовое распределение пиковой потребляемой мощности энергии в процентах от суточного максимума потребления по данному виду энергии - задается профиль потребления по данному виду энергии в течение суток (задается отдельно для рабочего и нерабочего дня).

1.4.2.3 Данные, описывающие топливо

В этом разделе задаются характеристики топлива, такие как:

- Вид топлива - на сегодняшний день рассматриваются газопоршневые установки, работающие на газе;

- Теплота сгорания (кВт/м3) - количество получаемого тепла, при сгорании 1 м3 топлива;

- Стоимость топлива (руб.) - цена за 1000 м3 топлива.

1.4.2.4 Экономические показатели

- Годовая ставка по кредиту на капитальные затраты (%);

- Годовая инфляция (%);

- для учета роста стоимости энергии, покупаемой у внешних сетей;

- Годовое увеличение стоимости топлива (%) (этот же параметр является величиной годовой инфляции для горюче-смазочных материалов);

- Стоимость электроэнергии, покупаемой у внешних сетей (руб./кВт*ч) (для базового года);

- Стоимость тепловой энергии, покупаемой у внешних сетей (руб./ГКал).

В базовом году:

- Стоимость присоединения к внешним электросетям (руб./кВт);

- Единоразовая плата за подключение к внешним электросетям;

- Стоимость присоединения к внешним тепловым сетям (руб./(ГКал/ч)

- Единоразовая плата за подключение к внешним тепловым сетям;

- Стоимость одного литра масла (руб./л);

- Стоимость горюче-смазочных материалов в базовом году.



1.4.3 Определение наборов, удовлетворяющих ограничению по модельному ряду производителя оборудования

1.4.3.1 Описание входных данных

Исходными данными алгоритма определения наборов, удовлетворяющих ограничению по модельному ряду производителя оборудования являются предпочтительный производитель газо-поршневых установок и количество посадочных мест на площадке энергоцентра.

Практика показывает, что обычно энергоцентр составляют из газо-поршневых установок одного производителя, что объясняется более простой и дешевой эксплуатацией энергоцентра, состоящего из различных моделей одного производителя оборудования. Сделаем это одним из ограничений в алгоритме определения наборов оборудования энергоцентра - каждый набор может состоять из моделей только одного производителя газо-поршневых установок. Таким образом, пользователь, выбрав предпочтительного производителя оборудования из списка, задает и ограничение на использование конкретных моделей оборудования энергоцентра.

1.4.3.2 Описание алгоритма определения наборов, удовлетворяющих ограничению по количеству оборудования в модельном ряду производителя

Пусть на площадке для размещения энергоцентра имеется N мест для размещения газопоршневых установок, в базе оборудования имеются данные о (M-1) установке. Имея ввиду, что не все посадочные места в энергоцентре должны быть заняты, введем еще один тип установки - «пустая» установка, то есть всего для размещения на площадке доступно M установок.

На рисунке 1.4.2 приведена схема алгоритма определения наборов, удовлетворяющих ограничению по количеству оборудования в модельном ряду производителя.



Рисунок 1.4.2:

i - количество установок данной модели в формируемом наборе;

N - количество посадочных мест в энергоцентре;

GPU - массив, в котором формируем очередной набор оборудования; t - счетчик цикла по модельному ряду производителя;

n1 - количество оставшихся свободных посадочных мест в энергоцентре;

(M-1) - количество газопоршневых установок в модельном ряду производителя;

e - счетчик цикла по числу посадочных мест в энергоцентре; r - номер набора.

1.4.3.3 Описание выходных данных

В результате выполнения данного алгоритма будет сформирован массив AllEng[r], содержащий сформированные наборы оборудования, где r - порядковый номер набора.

Элементами данного массива будут массивы вида L.

Где l1 - количество «пустых» мест в наборе, l2 … lM - количество каждой из (M-1) установок.

1.4.4 Формирование списка наборов, соответствующих граничным условиям, расчет их характеристик и определение оптимального набора.

Далее переходим к формированию списка наборов, соответствующих граничным условиям по минимальной производительности энергетического центра и количеству посадочных мест в нем.

1.4.4.1 Описание входных данных

Входными данными этого алгоритма является сформированный на предыдущем шаге массив, содержащий наборы оборудования, суточные максимальные потребления энергии в час, а так же режимы потребления по всем видам нагрузки - помесячный годовой и почасовой суточный профили распределения потребления энергии, заданные пользователем.

Так же пользователь выбирает один из двух критериев оптимальности выбора набора:

- топливная эффективность или экономическая рентабельность.

1.4.4.2 Формирование списка наборов, удовлетворяющих граничным условия по минимальной производительности и занимаемой площади энергетического центра

Перед расчетом технических характеристик наборов необходимо выбрать те из них, которые удовлетворяют граничным условиям по минимальной производительности электрической энергии и занимаемой площади энергетического центра.

Для этого необходимо, чтобы максимальная производительность набора была не меньше максимальной потребности объекта в электрической энергии. Оценка производительности набора производится путем сложения произведения количества установок данного вида в рассчитываемом наборе на максимальную производительность данного вида установки. Затем в новый список наборов будем включать только те из них, максимальная производительность которых превышает максимальную потребность объекта в электрической энергии.

Схема алгоритма формирования списка наборов, удовлетворяющих граничным условиям приведена на рисунке 1.4.3.

Рисунок 1.4.3:

- i - счетчик цикла по списку сформированных наборов;

- GoodCount - количество подходящих наборов;

- r - количество наборов в списке всех наборов;

- EngCount - количество установок в наборе оборудования;

- SetMaxPower - максимальная производительность набора;

- e - счетчик цикла по числу установок в модельном ряду производителя оборудования;

- InMaxPower - требуемая производительность энергоцентра;

- AllEng - массив, содержащий все наборы.

В результате выполнения данного алгоритма будет сформирован список.

Список, содержащий наборы оборудования, подходящие для установки в энергоцентр, удовлетворяющие ограничениям по площади и минимальной производительности энергетического центра.

1.4.4.3 Описание расчетов технических характеристик

Согласно техническому заданию необходимо рассчитать следующие технические характеристики каждого набора:

- Пиковая потребность в электричестве с учетом собственных нужд, МВт., введенное пользователем значение пиковой потребности в электрической энергии;

- Резерв электрической энергии, МВт - разница между максимальной производительностью набора и пиковой потребностью в электричестве с учетом собственных нужд;

Где:

Р эл. - резерв электрической энергии;

Пр н - производительность набора;

Пт эл. мах - пиковая потребность в электричестве с учетом собственных нужд.

- Пиковая потребность в горячей воде с учетом собственных нужд, МВт - суммарное значение введенных пользователем пиковых потребностей в тепловой энергии, у которых в качестве теплоносителя выбрана горячая вода;

Пт г.в.max - потребность в горячей воде с учетом собственных нужд;

Пт г.в.i - потребность i-ого потребителя горячей воды;

i - порядковый номер потребителя (изменяется от 1 до количества потребителей горячей воды);

Дефицит или резерв горячей воды, МВт - разница между максимальной производительностью набора по теплу и пиковой потребностью в горячей воде с учетом собственных нужд;

Подробное описание расчета производительности по теплу приведено в пункте «Расчет производительности энергоцентра по теплу» настоящей пояснительной записки;

Пт г.в.max - потребность в горячей воде с учетом собственных нужд;

Дефицит пара, МВт - суммарное значение введенных пользователем пиковых потребностей в тепловой энергии, у которых в качестве теплоносителя выбран пар. Так как газопоршневые установки не генерируют тепло в виде пара, то вся потребность в паре относится к дефициту;

Дефицитп= ? * Птп.i

Расход топлива в год, кВт - количество израсходованного топлива в год. Расход горюче-смазочных материалов в год, кг - каждая установка потребляет 0,5 грамм масла на 1 кВт вырабатываемой электроэнергии. Тогда расход масла в год считается по формуле:

Р м= ВэлЧ Птм



КПД набора оборудования, % - считается как отношение суммы выработанной электрической энергии и обеспеченной потребности в тепловой энергии к расходу топлива в год.

1.4.4.4 Описание расчетов экономических характеристик

Согласно техническому заданию необходимо рассчитать следующие экономические характеристики каждого набора:

Капитальные затраты, тыс. руб. - цены на газопоршневые установки у производителей указаны за 1 МВт мощности.

Тогда стоимость набора оборудования определяется как произведение цены за 1МВт на максимальную производительность набора оборудования.

При этом, если за период эксплуатации одна или несколько установок требуют замены, то в капитальные затраты так же включается стоимость покупки новых установок путем прибавления к мощности набора мощности докупаемого оборудования;

Выплаты по кредиту на капитальные затраты, тыс. руб. - исходя из введенной пользователем ставки по кредиту производится расчет выплат по кредиту за каждый год периода эксплуатации оборудования (включает в себя только проценты по кредиту);

Вып1= М нЧ Ц 1МВтЧ i Ч t

Где:

н - мощность набора оборудования;

М д.о. - мощность докупаемого оборудования;

Ц 1МВт - цена за 1 МВт мощности оборудования;

t - длительность периода Вр д.о. - время докупки оборудования;

i - процентная ставка по кредиту;

- Затраты на топливо, тыс. руб. - стоимость потребляемого в год топлива (с учетом инфляции);

- Затраты на эксплуатацию, тыс. руб.- будем рассчитывать годовые затраты на эксплуатацию как процент от капитальных затрат;

Зэкс= t Ч З КЧ i эксплуатации

З экс - затраты на эксплуатацию;

t - количество лет в периоде эксплуатации;

З к - капитальные затраты;

iэ - ксплуатации - процент, который составляют затраты на эксплуатацию от капитальных затрат. Затраты на горюче-смазочные материалы, тыс. руб. - затраты на горюче-смазочные материалы в год рассчитываются как произведение стоимости 1 кг горюче-смазочных материалов на количество потребляемого масла за год;

Зм= Ц мЧ РмЧ t

1.5 Разработка базы данных

База данных разрабатываемого программного обеспечения содержит следующую информацию:

- личные данные пользователя (контактного лица заказчика);

- данные, описывающие объект, для которого проводится расчет;

- данные, описывающие энергетические нагрузки на объекте;

- данные, описывающие экономические параметры для расчета;

- расчетные данные;

- сообщения пользователя.

В таблице 1.5.1 «Таблицы базы данных» приведены названия и назначения таблиц базы данных разрабатываемого программного обеспечения:



Таблица 1.5.1 Таблицы базы данных:

Название таблицы		Назначение таблицы
e_users	Таблица, содержащая личные данные пользователя
e_users_msgs	Таблица, содержащая сообщения пользователей (копии
	сообщений	относительно	работоспособности
	программного обеспечения, отправленные через
	систему обратной связи пользователя с разработчиком)
e_input_data	Таблица, содержащая данные, описывающие объект и
	данные, описывающие исходные экономические
	параметры для расчета
e_values	Таблица,	содержащая	данные,	описывающие
	энергетические нагрузки на объекте,

1.5.1 Таблица пользователей

Таблица пользователей содержит список зарегистрированных пользователей и их персональные данные.

Пользователем системы является контактное лицо организации-заказчика, поэтому в таблице хранятся персональные данные, описывающие контактное лицо.

1.5.2 Таблица сообщений

Интерфейс системы позволяет пользователю отправить комментарий относительно работы программного обеспечения.

Для этого необходимо выбрать пункт меню «обратная связь» в нижней навигационной панели интерфейса. Далее появится окно с полем для ввода сообщения.

Набранное сообщение будет отправлено разработчику по электронной почте, а так же сдублировано в базе данных.

Исходные данные, вводимые пользователем, описывающие объект и режимы потребления тепловой и электрической энергии хранятся в таблицах «e_input_data» и «e_values». тэц автоматизация программирование



1.5.4 Обзор выходных данных

Рассчитанные параметры каждого набора оборудования необходимо сохранить в базу данных для дальнейшего выбора оптимального из них по заданному критерию.

Размещено на Allbest.ru

...