автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Информационно-методическое обеспечение анализа и экспертизы эпергетической эффективности в системах промышленного пневмоснабжения

ПЛЦІОІІЛЛЬЇ-ІЛ АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

^ Ге» > і р / •- '

'і У .-.і

СУРШІІ Сергій Борисович

ІНФОРМАЦІЙНО-МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ АНАЛІЗУ І ЕКСПЕРТИЗИ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ІЗ СИСТЕМАХ ГІГІЕІЗМОПОСТЛЧАННЯ ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ

Спеціальність 05.14.01 - Енергетичні системи і комплекси 05.13.02 - Математичне моделювання в наукових дослідженнях

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 1996

Робота виконана в Інституті проблем енергозбереження НАН

України

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, РАПЦУІІ М.В.

Офіційні опоненти:

- член-кореспондент ІІАН України, професор КУЛИК М.М. кандидат технічних наук, старший науковий співробітник ГРИГОР’ЄВ О.С.

Провідна організація:

- Інститут проблем моделювання в енергетиці НАН України

Захист дисертації відбудеться 11 ¿Р ” 1996р. о //

годині на засіданні спеціалізованої ради Д01.59.03 при Інституті проблем енергозбереження НАН України за адресою:

254070 Київ-70, вул. Покровська, 11.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці інституту.

Автореферат розіслано “ 7" 1996р.

Учений секретар спеціалізованої ради, канд. техн. наук

МЕЛЬНИЧУК л.п.

з

І. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Використання стисненого повітря як енергоносія має загальнопромнсловпй характер, оскільки його властивості забезпечують безпеку, простоту конструкцій та надійність в роботі різних приводних машин та механізмів. Незалежно від галузевої підпорядкованості, практично на кожному промисловому підприємстві існує система пневмопостачання (СПП), яка виконує функції виробництва, транспортування та розподілення стисненого повітря між пневмоспоживачами. Виробництво стисненого повітря є дуже енергоємним - витрати електроенергії становлять, як правило, 15-30% в балансі підприємств (на машинобудівних підприємствах - біля 30%, на гірничих можуть досягати 60-70% від загального електроспоживання), що в умовах дефіциту енергоносіїв та цін, наближених до світових, призводить до високої вартості пневмопостачання.

Дані, одержані по ряду галузей промисловості, свідчать, що втрати енергії при виробництві стисненого повітря, а також втрати при його транспортуванні та розподіленні в середньому становлять 30-50%. Таким чином, недооцінка впливу технічного стану СГІП на енергетичну ефективність, недостатнє використання нових енергозберігаючих рішень призвели до того, що сучасні СПП мають великі резерви енергозбереження.

Разом з тим, в більшості випадків персонал, обслуговуючий СПГІ, не має точних даних про технічний стан компресорних установок, пневмомережі, величини виробленого та спожитого стисненого повітря. Все це, разом з відсутністю обгрунтованих методик аналізу енерговико-ристання в СПП в умовах неповноти вихідних даних, не дозволяє достатньо надійно визначати та контролювати рівень ЇЇ енергетичної ефективності. Крім того, обслуговуючий персонал не має повної інформації про сучасні енергозберігаючі заходи та методи оцінки техніко-економічної доцільності їх впровадження. Необхідність ідентифікації та усунення цих причин, а також реалізації значних

резервів енергозбереження в СПП обумовлює актуальність розробки інструментарій для визначення енергетичної ефективності СПП та підготовки енергозберігаючих рекомендацій.

Дисертаційна робота виконана в рамках Державної програми фундаментальних досліджень “Докорінне підвищення ефективності енергетичних систем” і у відповідності з темою 1.7.6-18 “Розробка концепції, методичного, інформаційного і математичного забезпечення експертно-моделюючої системи в галузі енергозбереження в промисловій енергетиці” (протокол ученої ради ІПЕ АН У PCP №8 від 19.09.89р.) і темами проектів Держкомітету з питань науки та технологій України 5.51. 03/121-92 “Розробка та впровадження

інформаційно-методичного забезпечення і технічних засобів експертизи енергетичної ефективності об’єктів промислової енергетики та комунально-побутового господарства” (1992-1994рр.) та 5.1.3/217 “Розробка методів та типових рішень для зменшення енергоємності технологічних процесів за рахунок автоматизації систем теплопостачання, пневмопостачання і вентиляції промислових підприємств” (1993-1995рр.).

Метою дисертаційної роботи є розробка комплексу методичних, інформаційних і програмних засобів, які забезпечують можливість проведення аналізу і експертизи енергетичної ефективності СПП, підготовки рекомендацій щодо впровадження енергозберігаючих заходів.

Для досягнення зазначеної мети в роботі вирішуються такі основні задачі:

- розробка методики аналізу енерговикористання СПП;

- розробка методики експертизи енергетичної ефективності СПП в умовах неповноти вихідних даних;

- аналіз ефективності та оцінка енергозберігаючого потенціалу заходів з економії електроенергії в СПП;

- розробка програмного забезпечення аналізу і експертизи енергетичної ефективності СПП.

Методи дослідження. У роботі використовуються методи аналізу енергетичних балансів, техніко-економічного аналізу, елементи теорії розпізнавання образів, методи розробки та створення експертних систем.

Результати, які виносяться на захист. їх наукова новизна

1. Запропоновано комплексну методику аналізу енергопнкорнстання СПП, яка включає побудову матеріального балансу стисненого повітря та енергобалансу, визначення показників еперговикористання, резервів енергозбереження і дозволяє визначати та враховувати енерго-

| ефективність всіх елементів СПП - приводних електродвигунів, компресорів, пневмомережі.

2. Розроблено методику експертизи енергетичної ефективності СПП на основі евристичної моделі, яка дає можливість проводити оцінку енергетичної ефективності СПП в умовах неповноти вихідних даних.

3. Запропоновано систему класифікації і здійснено аналіз ефективності енергозберігаючих заходів в СПП.

4. Розроблено методику оптимізації енергозберігаючих заходів з урахуванням їх взаємного впливу.

Практична цінність роботи полягає в тому, що:

- створений програмно-інформаційний комплекс забезпечує можливість здійснення аналізу і експертизи енергетичної ефективності СПП як у складі автоматизованого робочого місця експерта з еперговикористання та енергозбереження, так і автономно;

- застосування величини питомих витрат електроенергії на одиницю об’єму спожитого стисненого повітря як показника енергоефективності дозволяє проводити порівняння енергоефективності СПП різної галузевої підпорядкованості;

- створена евристична модель стану СПП дозволила розробити практичні рекомендації щодо проведення прискореної оцінки енергетичної ефективності СПП;

- запропонована технологія розробки експертної системи для оцінки енергетичної ефективності СПП може бути використана при створенні аналогічних експертних систем для інших об’єктів промислової енергетики.

Реалізація результатів роботи. Розроблене інформаційно-методичне і програмне забезпечення аналізу та експертизи енергетичної ефективності СПП було впроваджено при виконанні ряду господарських договорів, в тому числі з такими організаціями: “Центр-госзнергонадзор” (Москва), Республіканською службою епергонагляду (Київ), Мукачівським меблевим комбінатом та ін. Використання результатів дисертаційної роботи підтверджено відповідними документами.

Апробація роботи. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на Всесоюзній науково-технічній конференції “Розробка методів і засобів економії електроенергії в

електричних системах та системах електропостачання промислових

підприємств і транспорту” (Дніпропетровськ, 1990 р.), конференції “Проблеми стандартизації в енергетиці та енергозбереженні” (Київ, 1991р.), Всесоюзній науково-технічній конференції “Проблеми

енергозбереження” (Київ, 1991р.), 1-й Міжнародній конференції

“Управління енерговикористанням” (Київ, 1995 р.).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладені в 7 публікаціях.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п’яти глав, висновків, списку літератури (137 найменувань) і додатків, викладених на 159 сторінках, з яких 126 сторінок

машинописного тексту, 8 таблиць, 25 рисунків.

II. ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність роботи, визначена мета і задачі, методи дослідження, сформульована наукова новизна та практична

цінність одержаних результатів, охарактеризована структура роботи, апробація та публікації.

У першій главі наведена характеристика об’єкту дослідження, розглянуті особливості СПП як системи промислової енергетики, стан і проблеми енергозбереження в СПП.

Виявлено, що при великих енерговитратах на виробництво, транспортування та розподілення стисненого повітря, ефективність енерговикористання в СПП знаходиться на низькому рівні. Проаналізовано причини незначної реалізації резервів енергозбереження в СПИ.

Наведена коротка характеристика існуючих підходів і методів визначення енергетичної ефективності приводних електродвигунів, компресорів та магістральних трубопроводів. Відображено основні недоліки розглянутих методів. Серед них:

- проведення аналізу енерговикористання лише в окремих

елементах СПГІ, а не в системі в цілому;

- визначення тільки деяких складових втрат енергії;

- застосування величини питомих витрат електроенергії на

одиницю об’єму виробленого стисненого повітря як показника

енергоефективності (в тому числі і нормативного).

Останнє призводить до того, що величина втрат стисненого повітря при транспортуванні і пов’язані з нею додаткові витрати електроенергії залишаються неврахованими. У зв’язку з цим, запропоновано ввести в розрахункову формулу значення спожитого стисненого повітря замість величини виробленого стисненого повітря.

Відзначено відсутність обгрунтованих методик аналізу енерговикористання СПП як системи (в тому числі і в умовах неповноти вихідних даних) та визначення ефективності енергозберігаючих заходів (ЕЗ) і доцільності їх впровадження.

Наведено постановку задачі розробки методів і засобів комплексного аналізу і експертизи енергетичної ефективності СПП

(рис.1), яка включає декілька етапів. 'Гак, при обстеженні СІІІІ проводиться збір ппхідних даних для наступних етапів. Аналіз енерговнкорпетання здійснюється на основі балансової моделі СГІП. У випадку, коли одержати необхідні вихідні дані повністю неможливо, проводиться експертиза (оцінка) енергетичної ефективності СІІІІ, яка використовує евристичну модель етапу СИП. У залежності від цього формуються аналітичні дані або експертні висновки, які характеризують стан енергетичної ефективності СІІІІ. Подальше співставленая результатів аналізу чи оцінки енергетичної ефективності СІІІІ і результатів аналізу ЕЗ дозволяє розробити рекомендації щодо їх впровадження і, отже, підвищення енергетичної ефективності СПІІ.

Рмо.І

Друга глава присвячена розробці методу аналітичних розрахунків енергетичних втрат, показників ефективності енерговнкористання і резервів енергозбереження СПП на основі балансової моделі.

Описано етапи проведення аналізу енерговнкористання СПІІ: обстеження (збір вихідних даних), складання балансу стисненого повітря, складання енергобалансу, визначення показників енергови-корпетання та резервів енергозбереження, формування енергетичного паспорта СПІІ.

Розглянуто схему потоків стисненого повітря і енергії в СІІ1І (рис.2), відповідні баланси стисненого повітря та енергії. Баланс

06х

Рис.2

стисненого повітря можна записати таким чином:

дВХ=д.ШХ+ддПМ f (,)

пу інгу

де Q ' - кількість усмоктуваного повітря на вході; Q ' -

витрати стисненого повітря на виході писпмомережі; AQIIM - втрати стисненого повітря в нпевмомережі.

Оскільки сумарна величина втрат повітря у пневмомережі значно переважає, приймається, що втрати повітря в інших елементах CIIU відсутні.

Потоки енергії в СШІ розподіляються таким чином. Електроенергія, яка поступає на вхід СГШ, перетворюється в електроприводі (ЕІ1) в механічну і передається компресору (К). Енергія, яка витрачається на стиснення повітря в компресорі, за виключенням втрат, трансформується в енергію стисненого повітря, яка поступає до пневмосиожпвача (І1С) через пиепмомережу (ІІМ). Незважаючи на складні енергетичні перетворення, які мають місце в

СПП, абсолютні значення статей енергобалансу запропоновано визначати в перерахунку на вхідну електроенергію:

>УВХ = \¥ШІХ+5(д\^ГІ +А^ ) + ди,пм+\уД-п > (2)

де \УВХ - енергія, яка поступає на вхід СПП; \УВИХ - енергія на виході гіневмомережі (та, що споживається сукупним пневмо-споживачем); Д \У.П - втрати енергії в і-му приводному

електродвигуні; Д\\ЛК - втрати енергії в і-му компресорі; ш -

число компресорних установок; Л \УП м - втрати енергії у

пневмомережі; \УД'П - витрати енергії на допоміжні потреби.

Наведено формули для розрахунків складових втрат енергії у приводних електродвигунах, компресорах, пневомережі і описано причини, які обумовлюють виникнення втрат.

За результатами розрахунків компонентів втрат та складання балансів визначаються показники енерговикористання СПП: ККД компресорів, питома витрата електроенергії компресорною установкою на одиницю об’єму виробленого стисненого повітря та питома витрата електроенергії СПП на одиницю об’єму спожитого стисненого повітря.

Для визначення резервів енергозбереження запропоновано проводити співставлення фактичних, проектних і нормативних величин, які характеризують рівень енерговикористання СПП. Режимно-експлуатаційні резерви енергозбереження:

=^Х "^р - О)

де \УфХ та \Упр - загальне електроспоживання, розраховане за

фактичними вихідними даними та проектними даними відповідно.

Режимно-експлуатаційні резерви вказують, наскільки ефективно використовується обладнання СПП у відповідності з характеристиками, передбаченими проектом.

Техніко-технологічні резерви енергозбереження:

XV2* = м£хр- ЖІЇ* , (4)

де \УцХ - величина споживаної електроенергії, розрахована відповідно до нормативних питомих витрат електроенергії \уц (на одиницю

об’єму виробленого стисненого повітря); ='Ун(3ІІрТПр , (2Пр -

проектна величина виробленого стисненого повітря; ТПр - проектне

число робочих годин.

Цей вид резервів відображає рівень відповідності характеристик

спроектованої СПП до нормативних величин.

Загальні резерви енергозбереження:

\УР=\У,Р+\У,Г . (5)

Заключний етап аналізу енерговикористання - формування енергетичного паспорта СПП, в якому наведена узагальнена інформація про стан енергетичної ефективності СПП.

Третя глава присвячена розробці методу оцінки енергетичної ефективності за допомогою експертної системи.

Запропоновано у випадку неповноти вихідних даних, необхідних для складання балансової моделі, проводити оцінку енергетичної ефективності СПП на основі евристичної моделі.

Задача оцінки енергетичної ефективності СПП формулюється як розпізнавання стану СПП в умовах обмеженої інформації. У процесі рішення здійснюється порівняння існуючого рівня енергоефективності СГІП з деяким максимально можливим (визначеним експертними знаннями) для даної СПП і формуються відповідні експертні висновки.

Евристична модель описує систему зв’язків між станом енергетичної ефективності СПП і його відображенням за допомогою набору ознак (фактів). Алгоритм розпізнавання визначає послідовність дій у процесі оцінювання енергетичної ефективності. Правила формування висновків дозволяють визначати, до якого з можливих станів можна віднести сукупність ознак (фактів), що досліджується.

Евристична модель СІШ, алгоритм розпізнавання та правила формування висновків будуються на основі узагальненого досвіду спеціалістів з проектування, наладки та експлуатації СІШ (тобто з використанням знань експертів) і реалізуються у вигляді експертної системи (ЕС), яка моделює знання та міркування експерта.

Для побудови евристичних правил формується матриця станів енергетичної ефективності СІШ, п котрій рядки - це можливі висновки про енергоефектнвність, а стовбці - набір ознак (фактів). До неї входить сукупність можливих висновків, які описують:

- проектний (нормативний) стан енергоефскпівності приводних двигунів, компресорів, иисвмомсрсжі, СІШ;

- множину станів, які виникають внаслідок нераціонального режиму роботи компресорних установок, незадовільного технічного етапу елементів СПИ, проектної недосконалості окремих вузлів і конструкції! СПІІ (фрагмент такої матриці для ряду висновків про незадовільний технічний стан компресорної устапопкн наведено п табл.1).

ТЛС<1І(Ц4 І

ФАКТ

*1 а» а а 1 а 1 а 1

ВИСНОВОК »І < год. > 111 год > 101 год. 1Р0СК > ГІРОГК ТАК ні 1ДК ні 1АК ні 1ДК ні ІйК ні

< Ф*1 ф« р*.* РІ* ( 'Р^и **\ ФІ, *>« 'РІ,

ПІДВИЩ 6ШР*}І (ЛІИСРМІ ВИДС(11 док ібЬіьш. гсРія в »аяаи. ксппрісорл 0 0 0 0 1,0 0 0 0 1-0 0 0 0 0 0 0 0,8

НМЖМІЯ ПОДАЧІ ВНАСЛІДОК іага.пногс іносу жллм конпрїсорй 0 0 0 0 0 0,9 0 0 0 0,9 0 0 0 0 0 0,8

підвищ витрат ігпніргії<до і.іУ.ї від іаіліш опору всиокт *і<імру 0 0 1,0 0 0 0 0 0 0 0,8 0 0 0 0 0 0,85

мшжіима подачі внаслідок НСДО-СОЮЛОДЖІШМ ЦІІ.ПНДРІВ КОНПРССОРЛ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0-8 0 1.0 0 0 0 0.9

ПІДВИЩ ІИІРАІ СПТНСРГІЇ <Д0 ІУ.І ВІД ШДООХОЛОД. В ОХОЛОДЖУВАЧІ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0-8 0 0 0 1,0 0 0.9

МРІОДИЧНІСЇЬ ОЧНСІКИ іСМОКІУвАІЬНМ» а, — ПІАВИІДІННЛ СТРУН НСРОБОЧОГО »ОДУ

♦ ІЛЬТРІВ ДВИГАЙ

. а . — ішжпімя поддчі коплсссоеа

ПОТУЖНІСТЬ, СПОЖИЄЯНД ПРНвдДНШ ДВИГУНОМ *

& НІРІЖІ , ,

а __ іштраіура стсшиого повітря після

1 і.стугння > 170*С

наявність тривалого ід рівномірного »ннжсмнй тсмператур* ешстпого повітря післа

споживанот потужності і мірі*: і 1 проміжного околоджувлчл ) 60*С

аі —

Оскільки евристичні правила, сформульовані експертами, базуються виключно на суб'єктивному досвіді і повної визначеності не

мають, для встановлення міри довіри до висновку запроваджується величина фактора певності висновку. Результуюче значення фактора певності висновку для і-го правила Фп [ визначається як мінімальна

величина добутків факторів певності фактів Фф] на фактор послаблення правила Фп х :

де ¡і Фп і набувають значення від 0 до 1.

На основі матриці станів складено продукційні правила типу “якщо А, то В”, які є основним джерелом знань про СПП в ЕС. Правило складається з двох частин. В лівій записується умова, а в правій -висновок, який приймається у випадку підтвердження дійсності умови.

Запропоновано технологію розробки ЕС для оцінки енергетичної ефективності, де евристичну модель, алгоритм розпізнавання та правила одержання висновків про енергоефективність формує експерт, який має спеціальні знання в предметній області, а інженер із знань здійснює вибір системи подання знань, засобів програмування і безпосередньо формування ЕС.

Описано пошук та формування висновків про енергоефективність в ЕС, під час яких ЕС дає альтернативний запит користувачу для підтвердження набору фактів і-го правила. Вибір користувачем одного з фактів викликає застосування продукцінного правила, що, в свою чергу, призводить до ініціювання наступного запиту. Подальший вибір продовжується до того часу, поки ЕС не досягне рішення задачі. У тих випадках, коли значення фактора певності висновку перевищує мінімально допустиме наперед задане його значения, ЕС приймає припущений висновок як підтверджений стан. В іншому випадку висновок системою відкидається (рис.З).

(6)

Рис.З

Па основі додаткового набору продукцііішіх правил сформовано підсистему нссупсрєчлнвості. Така підсистема забезпечує розв'язання суперечностей, які виникають внаслідок неправильного введення вихідних даних, що може призводити до хибних висновків.

Четверта глава присвячена класифікації, аналізу ефективності 1:3, розробці методики онтпмізації ЕЗ з урахуванням їх взаємовпливу.

Запропоновано розглядати приводні електродвигуни, компресори, пневмомережу, СІІП в цілому як окремі об’єкти енергозбереження. Для кожного з об’єктів виділяються режнмно-сксплуатаціині та техніко-технологічні ЕЗ.

Режимно-експлуатаційні ЕЗ дозволяють реалізувати резерви, визначені аналізом снсрговпкорпстаїшя або на основі висновків про незадовільний технічніш стан чи нераціональний режим роботи компресорних установок. Техніко-тсхіюлогічні ЕЗ направлені па реалізацію резервів, обумовлених проектною недосконалістю окремих вузлів та конструкцій СИП.

Розроблено алгоритм формування оптимального набору ЕЗ. 11а першому етапі здійснюється порівняння результатів аналізу еперго-впкорнстапня, оцінки енергосфективності з даними по ЕЗ та на ного

основі формується список технічно обгрунтованих ЕЗ. Подальшим е етап техніко-економічного обгрунтування ЕЗ. Сюди входить визначення сумарних величин затрат і економії електроенергії за розрахунковий період. Наступне ранжирувания стапнть ЕЗ в порядку зниження економічної ефективності, що дозволяє побудувати залежність затрат коштів на одиницю зекономленої електроенергії (питомих затрат) від заходу. Потім здійснюється формування варіантів наборів ЕЗ з урахуванням взаємної залежності заходів. Далі оптимізація остаточно визначає набір ЕЗ для впровадлсеппя з урахуванням прийнятих обмежень.

Основним серед наведених етапів є проведення обгрунтування економічної доцільності ЕЗ, в котрому використання таких показників, як питома економія електроенергії (на одиницю виробленого стисненого повітря) і питомі затрати забезпечують приведення ЕЗ до одного рівня виробництва стисненого повітря.

Розрахунок економічного ефекту здійснюється з наведенням різних у часі затрат на реалізацію ЕЗ за розрахунковий період за допомогою процедури дисконтування. Затрати на здійснення і-го заходу розраховуються за формулою

де і - рік розрахункового періоду; - капітальні затрати на

реалізацію і-го заходу в Ь-му році; - поточні затрати п 1-му році,

пов’язані з і-м ЕЗ (за виключенням вартості електроенергії, яка витрачена на виробництво стисненого повітря); а - прийнятий коефіцієнт дисконтування.

Відповідно питомі затрати на реалізацію і-го заходу

(7)

3.

е з _

І

(8)

де \У^3 - економія електроенергії від реалізації і-го заходу в 1-му

році розрахункового періоду.

Після економічного обгрунтування вирішується задача черговості реалізації ЕЗ. З цією метою здійснюється ранжнрування списку ЕЗ за критерієм збільшення питомих затрат. Таким чином будується залежність питомих затрат від ЕЗ. Прн цьому виключаються економічно неефективні ЕЗ шляхом введення обмеження: значення питомих затрат не повинно перевищувати ціну електроенергії Се .

Оскільки всі ЕЗ мають відношення до обмеженої кількості обладнання, необхідно враховувати можливу взаємозалежність та взаємовплив заходів. Зроблено допущення про те, що всі ЕЗ по ступеню взаємовпливу молена поділити на три множини, які не перетинаються:

- взаємовнключаючі ЕЗ (множина 0), одночасна реалізація яких неможлива;

- взаємозалежні ЕЗ (множина О), застосування одного з яких призводить до зменшення енергозберігаючого ефекту від реалізації інших;

- незалежні ЕЗ (множина 5), реалізація будь-якого з них не впливає на ефективність інших.

Реалізація кожного з взаємозалежних заходів змінює загальну величину споживання електроенергії і, отже, ефективність впровадження інших ЕЗ. Оскільки невідомо кількісне відображення взаємовпливу, запропоновано для оціночного розрахунку загальної економії електроенергії від реалізації взаємозалежних ЕФ використовувати коефіцієнт

де ^ - коефіцієнт ефективності і-го заходу в І -му році. .Коефіцієнт ефективності

де 1*« - економія електроенергії від реалізації і-го ЕЗ в і -му році,

яка розрахована без обрахування взаємної залежності ЕЗ; Ш - загальне електроспоживання СПП без урахування енергозбереження.

Тоді величина загальної економії електроенергії за рахунок множини взаємозалежних ЕЗ для і -го року розрахункового періоду:

Оптимальний набір ЕЗ визначається таким чином. Спочатку формуються впорядковані набори ЕЗ. Кількість наборів відповідає числу заходів. Кожному набору ЕЗ привласнюється індекс за номером останнього заходу ] в цьому наборі. Причому кожний наступний набір включає ЕЗ попереднього набору як підмножпну. У ці набори не включено ЕЗ, які знаходяться у відношенні взаємного виключення з _і-м заходом. Потім для кожного впорядкованого набору визначаються затрати на реалізацію ЕЗ та економічний ефект. Після цього визначається загальна економія електроенергії для впорядкованого набору ЕЗ в 1-му році:

Наступним кроком є визначення витрат на реалізацію впорядкованого набору ЕЗ

Оптимальний набір ЕЗ визначається шляхом послідовного перебору варіантів, де критерієм відбору є максимальне значення виразу

(11)

іє5І І. іє^і

(12)

(13)

Се (1 + а)л -З]3

(14)

при умовах:

с

W - 3

(15)

Кд -^до пі

(16)

8'І " 6ішах

(17)

де \У^(^п1 - обмеження з електроспоживання в і-му році; -

капітальні затрати на реалізацію ]-го набору ЕЗ в Ь-му році; КДОП{ -обмеження з капітальних затрат в 1-му році; g - індекс умов фізичної

го набору ЕЗ з g-ï умови.

Під умовами фізичної можливості реалізації розуміється забезпеченість трудовими ресурсами, можливість освоєння капітальних вкладень, придбання необхідного обладнання тощо.

У п’ятій главі розглядаються питання розробки програмно-інформаційного забезпечення аналізу та експертизи енергетичної ефективності СПП, формування рекомендацій з енергозбереження. Описано склад інформаційних та програмних засобів, функціональну блок-схему програмного забезпечення, структуру та розділи бази даних, систему меню користувача, яке забезпечує інтерфейс “користувач-компьютер”. Відображено питання функціонування продукційної експертної системи для оцінки енергетичної ефективності.

У додатках наведено: набір вихідних даних для аналізу

енерговикористання та джерела їх отримання; приклад енергетичного паспорта СПП; розділ бази даних експертної системи з понять; фрагмент бази даних з ЕЗ; акти впровадження результатів науково-дослідних робіт.

можливості реалізації; - умови фізичних можливостей реалізації

III. ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Запропоновано алгоритм здійснення аналізу і експертизи енергетичної ефективності, який включає аналіз енерговикорпетання, оцінку енергозберігаючих заходів та формування рекомендацій щодо підвищення епергоефективпості СПП.

2. Розроблено аналітичний метод розрахунку втрат енергії, показників енерговикорпетання і резервів енергозбереження на основі балансової моделі.

3. Запропоновано ввести показник, який характеризує енергоефектнвність всієї СПП, - величину питомих витрат електроенергії на одиницю об’єму спожитого стисненого повітря -замість величини питомих витрат електроенергії на одиницю об'єму виробленого стисненого повітря.

4. Запропоновано спосіб оцінки енергетичної ефективності, який спирається на теорію розпізнавання образів та дозволяє проводити оцінювання в умовах неповноти вихідних даних.

5. На основі розробленої матриці станів енергетичної ефективності створено евристичну модель СПП, яка забезпечує можливість здійснення експертизи енергетичної ефективності СПП у випадках, коли балансова модель неефективна.

6. Описано технологію розробки експертної системи для оцінки енергетичної ефективності, яка включає створення евристичної моделі, правил одержання висновків, вибір системи подання знань і формування безпосередньо ЕС.

7. Проведено аналіз і класифікацію енергозберігаючих заходів в СПП. Показано, що запропонований підхід до групування ЕЗ дозволяє організувати ефективний пошук і вибір ЕЗ програмними засобами.

8. Розроблено алгоритм оптимізації ЕЗ, в якому враховується взаємозалежність заходів, умови фізичної можливості реалізації ЕЗ, а також обмеження з електроспоживання та капітальних затрат. Запропоновано використовувати в якості техиіко-економічних

показників економічний ефект від впровадження ЕЗ, питому економію електроенергії та питомі затрати за розрахунковий період.

9. На основі запропонованих моделей і алгоритмів розроблено комплекс програмно-інформаційних засобів, який забезпечує

можливість проведення аналізу і експертизи енергетичної ефективності СПП як у складі автоматизованого робочого місця експерта з енерговикорнстання та енергозбереження, так і автономно.

Публікації на тему дисертації

1. Вархотова И.В., Карацуба A.C., Мелихов А.И., Рапцун II.В., Сурнші С.Б., Чупак В.А. Методические основы комплексного анализа энергоиспользования и энергосбережения на промышленных предприятиях. Часть 1. Анализ энергоиспользования. Препр./АН УССР. Ин-т пробл. энергосбережения; 90-12. - Киев, 1990. - 44с.

2. Вархотова И.В., Карацуба A.C., Мелихов А.И., Рапцун Н.В., Сурнин С.Б., Чупак В.А. Методические основы комплексного анализа энергоиспользования и энергосбережения на промышленных предприятиях. Часть 2. Оптимизация энергосбережения и планирование энергопотребления. Препр./АН УССР. Ин-т пробл. энергосбережения; 90-13.

- Киев, 1990. - 48с.

3. Карацуба A.C., Рапцун Н.В., Сурнин С.Б. Структура информационно-методического обеспечения энергосбережения в электрохозяйстве промышленного предприятия //Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и в системах электроснабжения промышленных предприятий и транспорта: Тез. докл. Все-союз. научн.-техн. конф., Днепропетровск, 1990. - С. 204-206.

4. Рапцун Н.В., Сурнин С.Б., Шевченко С.Ю. Энергетическая паспортизация промышленного оборудования //Проблемы стандартизации в энергетике и энергосбережении: Тез. докл. конф., Киев, 1991. -С.33-34.

5. Суршш С.Б. Резервы и перспективы энергосбережения в про-

мышленных системах сжатого воздуха //Энергосбережение в системах электро- и промэнергетнки: Сб. науч. тр./ All УССР.

Ин-т пробл. энергосбережения. - Киев, 1991. - С. 98-105.

6. Суршш С.Б. Об определении показателеіі энергоиспользовання пневмоснстем на промышленных предприятиях //Проблемы энергосбережения: Тез. докл. Всесоюз. научн.-техн. конф., Киев, 1991. - 4.2.

- С.55.

7. Рапцуи Н.В., Сурнин С.Б., Шевченко С.Ю. Оценка энергетической эффективности объектов промышленной энергетики// Проблемы энергосбережения. - 1995. - №4-6. - С.56-62.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві: [1] - розроблено інформаційно-методичне забезпечення обстеження енерготехнологічного комплексу підприємства; [2] - проведено аналіз енергозберігаючих заходів в електроспоживаючому обладнанні промислового підприємства; [3] - проведено методичне обгрунтування визначення резервів енергозбереження; [4] - розроблено структуру енергетичного паспорта промислового енергообладнашш; [7] -

запропоновано евристичний спосіб оцінки енергетичної ефективності об’єктів промислової енергетики, описано експертну систему для оцінки енергетичної ефективності СПП.

Surnin S.B. Informational and methodological provision for analysis and expertise of energy efficiency in industrial pneumatic supply systems.

Manuscript thesis for the scientific degree of the candidate of technical sciences in specialties 05.14,01 - power systems and complexes and 05.13.02 - mathematical simulation in scientific research; Institute of Energy Saving Problems of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 1996.

There are 7 scientific works to be defended, which contain the studies on improvement of energy efficiency in industrial pneumatic supply systems.

Accomplished theoretical and experimental studies resulted in the development of methods of analysis and expertise of energy efficiency in an industrial pneumatic supply system. These methods include the determination of the state and level of energy efficiency even under conditions of incomplete initial data, and the analysis and optimization of energy efficiency measures. The software and information complex has been developed and implemented.

Сурнин С.Б. Информациоішо-методическое обеспечение анализа и экспертизы энергетической эффективности в системах промышленного пневмоснабжения.

Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальностям 05.14.01 - энергетические системы и комплексы и 05.13.02 - математическое моделирование в научных исследованиях, Ин-т проблем энергосбережения НАН Украины, Киев, 1996.

Защищаются 7 научных работ, которые содержат исследование вопросов повышения энергетической эффективности в промышленных системах пневмоснабжения.

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана методика анализа и экспертизы энергетической эффективности промышленной системы пневмоснабжения, включающей определение состояния и уровня энергоэффективности, в том числе в условиях неполноты исходных данных, анализ и оптимизацию энергосберегающих мероприятий. Создан программно-информационный комплекс, осуществлено его внедрение.

Ключові слова: промислова система пневмопостачання, енергетична ефективність, енергозберігаючі заходи.