III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

 Еще недавно отечественные энергетики мало интересовались экономикой. Во главу угла ставились проблемы функционирования и безопасной эксплуатации оборудования. Да и узкая специализация персонала не позволяла рассматривать предприятие как комплекс взаимозависимых проблем. Технологические вопросы вообще были запретной темой, относимой к компетенции специализированных организаций.

В настоящее время задача обеспечения энергосбережения поставлена на государственном уровне, о чем свидетельствует подписание президентом РФ Д.А. Медведевым 23 ноября 2009 г. ФЗ РФ  № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ".

Проблема сбережения электроэнергии приобретает все большее значение не только в экономике промышленных предприятий, но и военных объектов. Новые комплексы вооружения и военной техники, автоматизация и компьютеризация процессов обработки информации и управления войсками сопровождаются увеличением электропотребления, стоимость которого ежегодно возрастает. Причем, потери электроэнергии в электроприемниках (ЭП) и в сетях низкого напряжения объектов составляют заметную долю  и наиболее сложны для их оценки (из-за разветвленности сети, большого количества ЭП и малой достоверности о режимах их работы) [1].

Оценка потерь электроэнергии, эффективности энергопотребления, внедрения энергосберегающих технологий и мероприятий обычно решаются в ходе комплексного или частичного энергоаудита с инструментальным обследованием объекта. Следует отметить, что эта процедура достаточно громоздкая и дорогостоящая. Выполнять энергетическое обследование могут юридические или физические лица, соответствующие квалификационным требованиям и являющиеся членами саморегулируемой организации в области энергетического обследования.

В нынешнюю эпоху всеобщей компьютеризации не разумно было бы не воспользоваться достижениями прогресса и каждый раз при внедрении новых технологий для решения задач энергосбережения производить дорогостоящее и трудоемкое инструментальное обследование объекта. Вместо этого предлагается создание компьютерной программы на основе математической модели электрической нагрузки объекта. Такие модели, при минимуме дополнительной подготовки, в состоянии разрабатывать нынешние выпускники специальности «В» Нижегородского военного института инженерных войск, назначаемых на соответствующие  электротехнические должности военных объектов.

Модель электрической нагрузки отражает одну из существенных сторон функционирования системы электроснабжения объекта, а именно: процесс передачи электроэнергии от источника к потребителю. Часть этой энергии в процессе передачи теряется, образуя так называемые потери. Из всей структуры потерь электроэнергии в сетях низкого напряжения для дальнейшего рассмотрения выделим только технические потери, обусловленные физическими процессами при передаче электроэнергии по электрической сети и выражающимися в преобразовании части электроэнергии в тепло в элементах сети и рассеянии магнитного поля.

При более широкой трактовке понятия энергосбережения к техническим потерям в системе электроснабжения объектов следует отнести также и потери в самих ЭП от некачественной электроэнергии, особенно дополнительные потери, связанные с повышенным напряжением на зажимах ЭП [2].

Поскольку потери неизбежны, то задача энергоаудита состоит в том, чтобы выявить источники нерациональных энергозатрат, неоправданных потерь и финансов; разработать на основе технико-экономического анализа рекомендации по их ликвидации; предложить программу по экономии энергоресурсов и рациональному энергопользованию; определить очередность реализации  предлагаемых мероприятий с технико-экономическим анализом объемов затрат и сроков окупаемости.

Разработка требований к модели электрической нагрузки для задач энергоаудита предполагает выбор типа математической модели, а также определения наблюдаемых характеристик модели (выходных параметров, статистик моделирования). Исходя из целей моделирования таковыми для задач энергоаудита являются:

-  потери активной и реактивной мощностей в элементах электрической сети (силовых трансформаторах, кабельных линиях питающей, распределительной и проводах групповой сетей);

- дополнительные потери мощности в ЭП при повышенных напряжениях в сети;

-  активные, реактивные и полные мощности ЭП и нагрузки в узлах сети, определяющие токи (потери мощностей) в элементах сети.

Отмеченные выше характеристики в значительной мере зависят от напряжения в узлах электрической сети и на зажимах ЭП. Поэтому дополнительной характеристикой в модели должно стать напряжение в узлах сети и на зажимах всех ЭП объекта. Оно в свою очередь определяется через потери напряжения в элементах сети от центра питания до узла или ЭП.

Таким образом, в модели электрической нагрузки для задач энергоаудита наблюдаемыми характеристиками являются:

а) для элементов сети:

• - активная, реактивная и полная мощности нагрузки в узлах сети;
• - потери активной и реактивной мощностей и напряжения в элементах сети;
• - напряжения в узлах сети объекта;

б) для электроприемников:

• - активная, реактивная и полная мощности ЭП;
• - напряжение на зажимах ЭП;
• - потери активной и реактивной мощностей в ЭП при отклонении

напряжения от номинального значения.

Что касается типа математической модели, то из [2] следует, что это должна быть имитационная модель, наиболее полно учитывающая стохастический характер суточного изменения режимов функционирования электроприемников объекта.

Вместе с тем, накопленный на кафедре Электроснабжения опыт моделирования электрических нагрузок реальных объектов показывает, что аналитические методы моделирования сложной системы с большим количеством составляющих ее компонентов (элементов) и допускающие, хотя и грубое, но простое описание функционирования этих элементов, оказывается полезным при отработке взаимодействий между отдельными компонентами системы. Так, в силу детерминированности связей между элементами электрической сети и возможности рассчитать выходные значения компонент (или их совокупность), можно достаточно просто и быстро создать структуру аналитической математической модели электрической нагрузки объекта, а затем, путем последовательного снятия ограничений и применения методов имитационного моделирования, приблизить с требуемой точностью процессы в реальной электрической системе к ее имитационному аналогу.

Таким образом, на сегодняшний день являются актуальными модели, способные определять не только параметры электрических нагрузок, но и позволяющие оценивать потери мощности и напряжения как в электрической сети, так и в самих электроприемниках, а также давать оценку эффективности внедрения энергосберегающих технологий и мероприятий.

 

ЛИТЕРАТУРА

Энергоаудит и нормирование расходов энергоресурсов [Текст]: Сборник методических материалов / Г. Я. Вагин, А. В. Лоскутов, А. А Севостьянов и др. - Н. Новгород: НГТУ, НИЦЭ, 1998. - 260 с.

Сахаров, А. П. Моделирование электрических нагрузок военных объектов [Текст] / А. П. Сахаров, М. М. Хоптяр, А. В. Приказнов // Научно-технический сборник №4. - Кстово: НФВИУ, 2003. - С. 28 - 31.

Код для цитирования: Скопировать