Управление электропотреблением регионального электроэнергетического комплекса на основе системного потенциала энергосбережения
Содержание …………………………………………………………………………………………………… 2
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..4
1.Современное состояние региональногоэлектроэнергетического комплекса ООО
«Газпром добыча Уренгой» …………………………………………………………………………. 10
1.1. Анализ потребителей регионального электроэнергетическогокомплекса 10
1.2.Оптимальное управление электропотреблением …………………………………… 26
1.3. Методы оценки потенциала энергосбережения по параметру
электропотребления ………………………………………………………………………………….. 34
Выводы …………………………………………………………………………………………………….. 41
2. Исследование структурных свойств системного потенциала энергосбережения
регионального электроэнергетического комплекса ………………………………………. 43
2.1. Техноценологические свойства регионального электроэнергетического
комплекса …………………………………………………………………………………………………. 43
2.2. Системный потенциал энергосбережения в методикеоптимального
управления электропотреблением техноценоза ………………………………………….. 48
2.3. Уровни системного потенциала. ZP-нормирование ……………………………… 57
2.4. Процедура ZP-планирования ………………………………………………………………. 64
2.5. Содержание методики ZP-анализа ………………………………………………………. 71
Выводы …………………………………………………………………………………………………….. 79
3.МетодикаZP-анализа …………………………………………………………………………………. 81
3.1. Вероятностное моделирование в ZP-анализе ……………………………………….. 81
3.2. Алгоритмическая система методики ZP-анализа………………………………….. 90
3.2.1. Алгоритм работы РГМ проверки на соответствие критериямH-
распределения ………………………………………………………………………………………… 91
3.2.2. Алгоритм работы модуля ZP-нормирования …………………………………… 94
3.2.3. Алгоритм работы РГМ, определяющего границу Z-потенциала ……… 96
3.2.5. Алгоритм РГМ имитационного моделирования ……………………………. 102
3.2.6. Алгоритм РГМ экономической оценки …………………………………………. 104
3.2.7. Алгоритм РГМ оценки эффективности…………………………………………. 108
3.3. Динамическая адаптация методики ZP-анализа …………………………………. 112
Выводы …………………………………………………………………………………………………… 114
4. Реализация методики ZP-анализа на примере …………………………………………. 115
ООО «Газпром добыча Уренгой» ……………………………………………………………….. 115
4.1. Предложения по построению автоматизированной информационно-
измерительной системы контроля и учета электроэнергии……………………….. 115
4.2. Модель данных по электропотреблению объектов …………………………….. 124
4.3. Экономическая оценка разработанной методики ……………………………….. 129
4.4. Проверка достоверности и работоспособности методики …………………… 135
Выводы …………………………………………………………………………………………………… 146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 148
Обозначения и сокращения ………………………………………………………………………… 151
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………. 152
ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………… 160
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ………………………………………………………………………………………. 164
ПРИЛОЖЕНИЕ В ……………………………………………………………………………………… 168
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. ……………………………………………………………………………………… 176
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ……………………………………………………………………………………… 182
ПРИЛОЖЕНИЕ Е ………………………………………………………………………………………. 192
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж……………………………………………………………………………………… 202
ПРИЛОЖЕНИЕ И ……………………………………………………………………………………… 207
ПРИЛОЖЕНИЕ К ……………………………………………………………………………………… 223
ПРИЛОЖЕНИЕ Л ……………………………………………………………………………………… 227
ПРИЛОЖЕНИЕ М……………………………………………………………………………………… 230
ПРИЛОЖЕНИЕ Н ……………………………………………………………………………………… 233
ПРИЛОЖЕНИЕ П ……………………………………………………………………………………… 236
ПРИЛОЖЕНИЕ Р ………………………………………………………………………………………. 240
Энергоѐмкость экономики Российской Федерации является одной из самых
высоких среди стран, идущих по индустриальному пути развития. Для улучшения
этого показателя руководством страны принимаются активные меры [1], которые
на законодательном уровне устанавливают необходимость планового сокращения
энергоѐмкости валового внутреннего продукта на период до 2020 года на 40 про-
центов [4]. При этом наблюдается противоречие, проявляющееся в том, что в про-
граммах развития регионов страны, растущие потребности в энергетических ресур-
сах обеспечиваются за счет ввода в строй новых мощностей и увеличения поставок
ресурсов без включения фактора энергосбережения.
В последние годы происходит активное изменение условий функционирова-
ния мировых рынков нефти и газа – меняется соотношение сил национальных и
транснациональных компаний, производителей и потребителей, растет доля меж-
региональной торговли, и усиливается интеграция рынков [70,72]. ОАО «Газпром»
является одним из ведущих игроков не только на российском, но и на мировом га-
зовом рынке. В настоящее время его конкурентные позиции несколько ухудшились
в связи с необходимостью экспортировать ресурсы дорогих и удаленных месторо-
ждений. Как представляется, снижение стоимости поставок газа следует осуществ-
лять, в том числе, за счѐт повышения энергоэффективности и энергосбережения во
всей технологической цепочке от месторождения до конечного потребителя. В
программах энергосбережения ОАО «Газпром» отмечена необходимость разработ-
ки и внедрения программно-оптимизационных комплексов, осуществляющих ме-
тодическое сопровождение энергосбережения [53].
Добыча природного газа и газового конденсата в России в обозримой пер-
спективе будет связана с эксплуатацией существующих и новых газовых и газо-
конденсатных месторождений Крайнего Севера. При этом, несмотря на разработ-
ку новых месторождений, одним из основных источников углеводородного сырья
в стране остаѐтся район Большого Уренгоя, электроснабжение которого осущест-
вляется в условиях ряда негативных тенденций. С одной стороны, из-за конструк-
тивных особенностей распределительных сетей сокращается эффективность ин-
вестиций в энергетику, в суровых природно-климатических условиях постоянно
увеличивается доля изношенного энергетического оборудования [6], а, с другой,
растет спрос на электроэнергию, вызванный разработкой и вводом в эксплуата-
цию новых месторождений.
Таким образом, сложившаяся ситуация обуславливает необходимость науч-
ной проработки вопросов управления электропотреблением предприятия нефтега-
зодывающей отрасли, направленных на реализацию потенциала энергосбереже-
ния и повышение энергоэффективности, с учетом реально складывающейся эко-
номической ситуации и технологической специфики.
Учитывая изложенное выше, научной задачей, решаемой в работе, является
дополнение методологии рангового анализа региональных электроэнергетических
комплексов понятием структурных свойств системного потенциала энергосбере-
жения. Для чего необходимо определить уровни системного потенциала энерго-
сбережения и разработать методику ZP-анализа электропотребления регионально-
го электроэнергетического комплекса.
Целью исследования является разработка научно-методических основ и
программно-аппаратной реализации управления электропотреблением в регио-
нальном электроэнергетическом комплексе с учетом системного потенциала энер-
госбережения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать современное состояние регионального электроэнерге-
1. Проанализированы особенности классического (традиционного) и тех-
ноценологического подходов к оценке потенциала энергосбережения крупного
промышленного предприятия. Выявлено, что объекты исследуемого предпри-
ятия образуют протяженную территориально-распределенную электроэнерге-
тическую инфраструктуру – техноценоз, для управления электропотреблением
которого необходимо использовать особые подходы, основанные на методоло-
гии рангового анализа.
2. Исследованы структурные свойства системного потенциала энергосбе-
режения и установлено, что он характеризуется двумя устойчивыми во времени
уровнями. Первый уровень, Z1-потенциал реализуется за счѐт организацион-
ных мероприятий. Второй уровень, Z2-потенциал реализуется за счѐт распро-
странения в техноценозе доступных для него в данный момент времени, луч-
ших энергоэффективных решений. Разработан порядок определения границ Z1-
и Z2- потенциалов энергосбережения. Для определения границы Z2-потенциала
разработана процедура ZP-нормирования, в рамках которой осуществляется
пересчѐт электропотребления объектов на основе лучших внутригрупповых по-
казателей энергоэффективности. При этом в функциональную группу включа-
ются объекты, имеющие одинаковое назначение и схожий режим функциони-
рования. Для предприятия установлено, что в процентном соотношении вели-
чина Z1-потенциала энергосбережения составляет 7 %, а Z2-потенциала – 62 %.
3. Разработана и программно реализована методика ZP-анализа (Прило-
жение Р), которая использует методы традиционного подхода к оценке потен-
циала энергосбережения, проявляющиеся в том, что в функциональной группе
техноценоза определяется наиболее энергоэффективный объект, показатели
электропотребления которого пересчитываются для других объектов этой
группы. При этом для определения границы Z-потенциала, учитывающего сис-
темные свойства инфраструктуры, находят применение методы техноценологи-
ческого подхода. Одновременное применение методов обоих подходов позво-
ляет в полной мере реализовать их положительные стороны и придаѐт разрабо-
танной методике ZP-анализа научную и практическую ценность.
4. Для реализации Z-потенциала энергосбережения исследованы вероят-
ностные закономерности, действующие в ранговых распределениях по элек-
тропотреблению и разработана методика ZP-планирования, использующая
имитационный принцип моделирования, по результатам применения которой
построены два варианта ZP-плана. Первый нацелен на достижение границы Z1-
потенциала, второй – Z2-потенциала. Значения интегральных показателей эф-
фективности и конверсии, полученные по данным ZP-планов, подтверждают
общий замысел методики ZP-анализа.
4. Выработаны предложения по построению АИИС КУЭ предпри-
ятия,объекты которого рассредоточены на значительной территории. Для вы-
полнения своих функций, АИИС КУЭ должна иметь многоуровневую структу-
ру: первый уровень образуют первичные измерительные приборы (ПИП), вто-
рой уровень – устройства сбора и подготовки данных (УСПД), третий уровень
– центры сбора и подготовки данных (ЦСПД), четвертый уровень – главный
центр сбора и подготовки данных (ГЦСПД) с автоматизированными рабочими
местами руководителей.Разработана модель данных, позволяющая средствами
СУБД решать задачи методики ZP-анализа.
5. Произведена экономическая оценка методики ZP-анализа для объектов
ООО «Газпром добыча Уренгой», которая показала, что реализация ZP-плана
при первоначальных инвестициях в 4,12 млн. руб. по первому варианту и 34,39
по второму позволит получить чистую прибыль в размере 3,51 и 53,3 млн. руб.,
соответственно. Первоначальные инвестиции окупятся на втором шаге ZP-
плана, и сэкономленная электроэнергия начнет приносить чистую прибыль.
Проведенная оценка работоспособности показала правомерность всех гипотез,
лежащих в основе моделирующих алгоритмов, при этом значения показателей
качества обоих вариантов ZP-плана являются непротиворечивыми.
Таким образом, разработанная методика ZP-анализа является инструмен-
том повышения энергоэффективности производства (Приложение П), который
позволяет количественно оценить допустимую величину экономии электро-
энергии, определить первоначальные инвестиционные затраты, установить в
заданном горизонте плановые значения электропотребления, в заданном цикле
управления осуществлять мониторинг результативности энергосберегающих
мероприятий. Еѐ неоспоримым достоинством является наличие механизма оп-
ределения индивидуальной нормы снижения электропотребления для каждого
объекта так, что их выполнение всеми объектами приведет на системном уров-
не к требуемому результату.
Обозначения и сокращения
ЭП – электропотребление
ЭСО – энергоснабжающая организация
МО – математическое ожидание
СКО – среднеквадратическое отклонение
СУБД – система управления базами данных
БД – база данных
ИАКОМ – Информационно-аналитический комплекс
АИИС КУЭ – автоматизированная информационно-измерительная система кон-
троля, учета электроэнергии
РЭК – региональный электротехнический комплекс
РГМ – расчѐтно-графический модуль
ПИП – первичные измерительные приборы
УСПД – устройство сбора и подготовки данных
ЦСПД – центр сбора и подготовки данных
ГСЦПД – главный центр сбора и подготовки данных
АРМ – автоматизированное рабочее место
РМД – реляционная модель данных
КТП – комплектная трансформаторная подстанция
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (13 отзывов)
5 (20 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
5 (49 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
4.7 (46 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
5 (91 отзыв)
4.9 (343 отзыва)
