Норма энергопотребления

Норма энергопотребления (промышленных предприятий) — научно обоснованное количество энергоресурсов, необходимое и достаточное для обеспечения технологического процесса при заданных параметрах производства и окружающей среды.

Цели нормирования

Планирование объёма энергопотребления для оценки экономической деятельности предприятия.
Прогнозирование значений энергопотребления для заказа энергоресурсов
Определение участков неэффективного использования энергоресурсов.

Методы определения нормы энергопотребления

Опытный метод

Основан на использовании данных, полученных в результате испытаний (экспериментов). Идея метода развита в работах Б. А. Константинова. Данный метод используется на стадии НИОКР научно-исследовательскими и проектными институтами при проектировании и разработке новых технологических установок и промышленных объектов или модернизации уже существующих.

Ограничения использования метода: оборудование должно находиться в технически исправном, отлаженном состоянии, а технологический процесс должен осуществляться в режиме, предусмотренном технологическими регламентами и инструкциями.

Достоинства метода

Высокая точность результатов.

Недостатки метода

Большое число натурных испытаний, в том числе и на экономически не выгодных режимах.
Длительность исследований.
Неустойчивость результатов при модернизации оборудования производства.

Отчётно-статистический

Метод основан на анализе данных статистической (бухгалтерской, оперативной) отчётности о фактическом расходе ТЭР за прошлый период и их интерполяции на расчётный период. Сущность метода с использованием многофакторного корреляционного анализа изложена в работах авторов Тайца А. А., Кузнецова Н. М., Ястребова П. П..

В методе используется следующие математические модели

1. Аналитическая модель представляет собой функцию, определяющую зависимость между величиной энергопотребления и факторами, обуславливающими её изменение.

E=f(F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m})

где:

E — норма энергопотребления;
$F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m}$ — факторы, влияющие на энергопотребление.

Факторы должны удовлетворять следующим требования: влияние на энергопотребление, независимость, детерминированность (отсутствие человеческого фактора) и наблюдаемость (возможность получения численных значений).

Достоинства модели

универсальность − может быть использована для любого предприятия.

Недостатки модели

не учитывает изменения в составе и режимах работы оборудования;
не учитывает меру влияния энергопотребления не задействованного в технологическом процессе оборудования.

2. Модель базового периода — математическая модель, расчёт энергопотребления в которой осуществляется уточнением значения энергопотребления за какой-либо предыдущий период времени (такой период называется базовым) коэффициентами специального вида.

$E=E_{baz}+\delta _{1}(F_{1}^{baz},F_{2}^{baz},\ldots ,F_{m}^{baz})(F_{1}-F_{1}^{baz})+\ldots +(F_{1}^{baz},F_{2}^{baz},\ldots ,F_{m}^{baz})(F_{m}-F_{m}^{baz})$

где:

E — норма энергопотребления на расчётный период
$F_{1}^{baz},F_{2}^{baz},\ldots ,F_{m}^{baz}$ − значение факторов на базовом периоде
$F_{1},\ldots ,F_{m}$ − значение факторов на периоде расчёта
E_baz − значение энергопотребления на базовом периоде

Достоинства модели

устраняет погрешность, связанную с трендом по времени (эта погрешность учитывается в базовом периоде);
если факторы известны и период прогноза мал, то модель обладает достаточно высокой точностью.

Недостатки модели

проблема выбора базового периода(для определения требуется большая статистика работы предприятия)
увеличение погрешности расчёта с ростом времени между наблюдениями

Расчётно-аналитический метод

Основан на выполнении поэлементных расчётов по данным проектно-конструкторской, технологической и другой технической документации, с учётом экспериментально установленных нормативных характеристик энергопотребляющих агрегатов. Необходимость определения норм расхода ТЭР по энергетическим характеристикам энергопотребляющего оборудования сформулирована в работах Гофмана И. В. и Тайца А. А.. В методе используется объектно-ориентированная математическая модель. Она основана на разбиении моделируемого участка энергетической сети на отдельные агрегаты (потребители энергии) и расчёта их взаимодействия между собой

$E=\sum _{i=1}^{n}E_{i}$

где :

E — норма энергопотребления;
E_i — энергопотребление i-го оборудования;
$E_{i}=f(N_{i})*T_{i}$
T_i наработка i-го оборудования, ч;
$f(N_{i})=aP_{i}+bP_{i}+c$ — зависимость энергопотребления i-го оборудования от нагрузки на него (нагрузочная характеристика).

Достоинства метода

высокая точность при наличии всей информации об оборудовании.

Недостатки метода

необходима автоматическая система учёта энергопотребления;
необходима детализация учёта до уровня агрегата.

Комбинированный метод

Метод, учитывающий связь энергопотребления со структурой и режимом работы производства. Метод предложен в работах, Гринёва А. В., Лозовского С. В., Ляпина П. В., Смирнова С. И.. В методе используется комбинированная математическая модель. Комбинированная модель — математическая модель, представляющая собой сочетание объектно-ориентированной и аналитической моделей, связанных между собой через понятие энергетического профиля.

E=\left\{{\begin{matrix}E_{pr1}\Rightarrow f_{1}(F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m})\\E_{pr2}\Rightarrow f_{2}(F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m})\\\ldots \\E_{prN}\Rightarrow f_{N}(F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m})\end{matrix}}\right.

где:

E — норма энергопотребления
$E_{pr1},E_{pr2},\ldots ,E_{prN}$ − норма энергопотребления для энергетических профилей 1,2,…,n (объектно-ориентированная часть модели)
$f_{1}(F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m}),f_{2}(F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m}),\ldots ,f_{N}(F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m})$ − функции зависимости между энергопотреблением оборудования входящего в энергетические профили и значениями влияющих на него факторов $F_{1},F_{2},\ldots ,F_{m}$ (аналитическая часть модели)

Энергетический профиль — перечень энергопотребляющего оборудования, необходимый и достаточный для выполнения производственной задачи. Каждому энергетическому профилю сопоставляется свой статистический портрет зависимости значений энергопотребления от влияющих факторов, с помощью которого вычисляется норма энергопотребления.

Достоинства метода

учитывает изменения в составе и режимах работы оборудования;
позволяет при наличии на предприятии автоматизированной системы управления ТП и частично автоматизированной системы учёта потребления ТЭР, производить расчёт энергопотребления с детализацией, выше чем существующая система учёта.

Недостатки метода

необходимо автоматизированное управление производством.

Средства автоматизации расчёта норм энергопотребления

Многовариантные расчёты норм энергопотребления в абсолютных и удельных значениях производятся на предприятиях постоянно. Для произведения расчётов надлежащего качества требуются большое количество времени и трудозатрат квалифицированного персонала. Поэтому применяются различные автоматизированные системы расчёта норм расхода энергоресурсов и управления энергопотреблением.

Например:

Программа расчета норм энергопотребления

Литература

Константинов Б. А. О применении математических методов при нормировании потребления электроэнергии в промышленности / Константинов Б. А. // Электричество. 1964. — № 1. — С. 66.
Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М. Наука, 1976, 279 с.
Тайц А. А. Методика нормирования удельных расходов электроэнергии. М.: Госэнергоиздат, 1946 г.
Ястребов П. П. Использование и нормирование электрической энергии в процессах, переработки и хранения. / П. П. Ястребов. — М.: Колос, 1973.-311 с.
Гофман И. В. Нормирование потребления энергии и энергетические балансы промышленных предприятий. М.: Энергия, 1966 г.
Гринёв А. В. Эволюция системы нормирования ТЭР предприятия //Электрика 2009 № 4.
Гринёв А. В. Комбинированный метод расчёта норм потребления топливно-энергетических ресурсов//Энергосбережение и водоподготовка 2011 № 6.

Ссылки

[1] // Научно-технический журнал «Энергоанализ и эффективность»
[2] // Журнал «Энергетика», №2(37) май 2011