автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Разработка системы автоматизированного расчета и анализа топливо-энергопотребления в стационарной теплоэнергетике железнодорожного транспорта

На правах рукописи

РОЖИЦКИЙ ДМИТРИЙ БОРИСОВИЧ

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА И АНАЛИЗА ТОПЛИВО- ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ В СТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Специальность 05.14.01-Энергетические системы и комплексы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Минаев Борис Николаевич Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Коссов Евгений Евгеньевич

Ведущая организация

кандидат технических наук Макарова Елена Михайловна Российский научно-исследовательский и про-ектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи МПС РФ (ВНИИАС)

Защита диссертации состоится 20 октября 2004 гв13 часов на заседании диссертационного совета Д 218.005.08 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу:

127994, Москва, ул. Образцова, д. 15, МИИТ, ауд. 2516

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан_сентября 2004 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу университета

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Железнодорожный транспорт занимает ведущее место в транспортном комплексе России. На долю железных дорог в настоящее время приходятся основные объемы перевозок массовых грузов (80-82%) и значительная часть пассажирских (40-60%), при этом ежегодно расходуется 56% вырабатываемой в стране электроэнергии, до 6% дизельного топлива, 3-4 % котельно-печного топлива.

В «Энергетической стратегии железнодорожного транспорта на период до 2010 и на перспективу до 2020 г.», утвержденной НТС ОАО «Российские железные дороги» 24.05.2004 г., отмечается, что наряду с другими проблемами, первоочередными задачами отрасли являются:

-«интенсивная минимизация и оптимизация энергетических затрат в стационарной энергетике железнодорожного транспорта;

- коренное улучшение структуры управления энергетическим комплексом отрасли на основе современных информационных технологий, систем учета и мониторинга энергоресурсов, взаимовыгодных систем взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов отрасли».

Актуальность выбранной темы диссертационной работы определяется необходимостью разработки более совершенной методики проведения аналитической работы в структурных подразделениях ОАО «Российские железные дороги», так как существующая в настоящее время практика анализа расхода топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), эффективности его использования, прогнозирование потребления в стационарном хозяйстве отрасли обладает рядом существенных недостатков. Основными из них являются невысокая точность анализа и незначительная оперативность его проведения. Устранение этих проблем может быть достигнуто за счет использования персональных компьютеров.

Проведенное обследование состояния дел в области информатизации стационарного теплоэнергетического хозяйства железнодорожного транспорта показывает, что программные продукты практически отсутствуют. В связи с

РОС. К ".АНОМАЛЬНАЯ Г VI1; ОТЕКА

'".¡1(ТГ| '»рг

С- > СоОЛакт

ц

3

этим задача, связанная с разработкой математического и программного обеспечения автоматизированного рабочего места (АРМ) «Стационарная энергетика» является актуальной.

Значительный вклад в решение проблемы совершенствования потребления ТЭР в стране и на железнодорожном транспорте внесли Ф.Я. Аврух, Е.Т. Бартош, Н.И. Белоконь, Г. Ф. Болховитинов, Г.Л. Госпитальник, И.В. Гофман, А.Н. Златопольский, Л.К. Кистьянц, М.Г. Маханько, Б.Н. Минаев, В.Н. Михайловский, B.C. Молярчук, А.Н. Поплавский, С.Л. Прузнер, А.Х. Сальников, Н.А. Фуфрянский, Л.А. Шевченко, Е.М. Юдаева и многие другие. Целями диссертационной работы являются:

- разработка способа организации вычислений по нормированию расходов ТЭР с использованием единого информационного и технологического пространства для всех структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги»;

- формирование единого подхода при проведении расчетов с одновременной компенсацией дефицита инженерно-технических работников с базовым теплоэнергетическим образованием;

- обеспечение оперативности расчёта технико-экономических показателей для своевременного принятия управленческих решений;

- проведение анализа и оценка потенциала энергосбережения, формирование нормализованного баланса на основе автоматизации функций расчетов по нормированию и анализу расходов ТЭР (тепловой энергии и топлива), потребляемых на уровне структурного подразделения и организация прогнозирования их расходов;

- компьютерное моделирование влияния различных факторов на величину потребления ТЭР, позволяющее решить оптимизационную задачу при модернизации или реконструкции объектов, выполнение прогнозных расчетов;

- определение нормативной отпускной цены при генерации и транспортировке тепловой энергии, которая может быть использована при формировании тарифа при расчете со сторонними потребителями.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

- разработать формальное описание методик и алгоритмов расчета;

- разработать информационную модель АРМ «Стационарная энергетика»;

- выбрать структуру хранения данных и получить математические выражения для составления нормализованного баланса по расходу тепловой энергии и топлива для линейных подразделений отрасли;

- разработать программное обеспечение для реализации задач, сформулированных при разработке АРМ «Стационарная энергетика».

В качестве методов исследования используется математический аппарат теории множеств, реляционной алгебры и методы разработки реляционных моделей данных.

Реализация программных продуктов осуществлялась в системе разработки прикладных программ Borland Delphi 7.0, также использовались Wise for Windows Installer 4.0 и система управления базами данных Interbase.

Научная новизна результатов, полученных автором диссертации, состоит в следующем:

- предложен способ организации вычислений по нормированию расходов тепловой энергии и котельно-печного топлива на уровне структурного подразделения потребителям, на основе выражений реляционной алгебры для выполнения скалярных вычислительных операций над реляционной моделью данных;

- реализована в комплексе программ совокупность обобщающих методик, позволяющих проводить расчеты по нормированию расходов тепловой энергии и топлива для структурных подразделений железнодорожного транспорта и на их основе формировать отпускную цену при генерации и транспортировке тепловой энергии сторонним потребителям;

- впервые на железнодорожном транспорте осуществлена разработка единой автоматизированной технологической и информационной среды по нормированию, анализу и прогнозу расхода ТЭР (тепловая энергия и топливо) на уровне структурного подразделения ОАО «Российские железные дороги»;

- на основе разработанных требований к автоматизации процессов управления и с учётом их особенностей разработана модель данных и определены алгорит-

мы нормирования расхода ТЭР. Рациональная организация массивов данных позволила провести унификацию проведения прогнозных расчетов или расчётов по архиву за любой предыдущий год;

- разработаны информационные технологии, которые создают предпосылки для реализации нового направления в рациональном использовании ТЭР на основе широкого и оперативного обслуживания пользователей по использованию применяемых государственных и отраслевых стандартов, нормативных документов по различным энергетическим устройствам и методам их эксплуатации.

Практическая. значимость работы состоит в том, что разработанное программное обеспечение АРМ «Стационарная энергетика» позволяет:

- автоматизировать функции расчетов по нормированию, прогнозированию и анализу расходов топливно-энергетических ресурсов (тепловой энергии и топлива), потребляемых на уровне структурного подразделения;

- применять способ организации вычислений по нормированию расходов ТЭР с использованием единого информационного и технологического пространства для всех структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги»;

- обеспечить оперативность расчёта технико-экономических показателей теплоэнергетического оборудования для своевременного принятия управленческих решений;

- унифицировать проведение расчетов при одновременной компенсации дефицита инженерно-технических работников с базовым теплоэнергетическим образованием;.

- формировать нормализованный баланс потребления тепловой энергии и топлива с целью проведения анализа и выявления потенциала энергосбережения на уровне структурного подразделения железнодорожного транспорта;

- реализовывать компьютерное моделирование влияния различных факторов на величину потребления ТЭР, решать оптимизационные задачи при модернизации или реконструкции объектов, выполнять прогнозные расчеты;

- определять нормативную отпускную цену на генерацию и транспортировку тепловой энергии при расчете со сторонними потребителями.

Внедрение результатов работы.

АРМ «Стационарная энергетика» входит как составная часть Единой корпоративной автоматизированной системы управления ТЭР на железнодорожном транспорте, концепция развития которой утверждена на НТС ОАО «Российские железные дороги» 24.05.2004 г. Прикладная программа, по определению нормативной отпускной цены на генерацию и транспортировку тепловой энергии, входящая в состав АРМ, в соответствии с Указанием МПС № П-555 от 06.06.2003 г. (п.3.2) внедрена на сети железных дорог.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на заседании Центральной комиссии ОАО «Российские железные дороги» по ресурсосбережению (2004г), на сетевой «школе» в локомотивном депо Металлострой Октябрьской железной дороги (2002 г), сетевой «школе» в локомотивном депо Воронеж-Курский Юго-Восточной железной дороги (2004 г), на Дорожных «школах» Приволжской, Куйбышевской и Горьков-ской железных дорогах (2003г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ с общим объемом 3,5 п.л.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе и списка литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечена актуальность, определены цели и задачи исследований, обоснованы технологические решения по разработке системы автоматизированного расчета и анализа топливо- энергопотребления в стационарной теплоэнергетике железнодорожного транспорта, сформулированы основные научные положения диссертационной работы, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ потребления топливно-энергетических ресурсов железнодорожным транспортом, классифицирована структура энерге-

тики железнодорожного транспорта, которая условно разделена на тяговую и нетяговую. К тяговой энергетике отнесены: энергетические установки электровозов, тепловозов, паровозов, электро - и дизельпоездов, автомотрис, мотовозов, а также систем, непосредственно обеспечивающих их эксплуатацию, а именно: устройства электроснабжения, вспомогательные электрические машины, тяговые трансформаторы, вспомогательные системы дизелей тепловозов (топливная, масляная, водяная, воздухоснабжения), системы охлаждения тяговых генераторов и двигателей, теплообменники этих систем и т.п.

К нетяговой энергетике отнесены:

- машины и механизмы путевого хозяйства: грузоподъемные машины; механизированный путевой инструмент; машины для ремонта земляного полотна, балластировки и подъемки пути; машины для сборки, разборки и укладки рельсо-шпалыюй решетки и сварки пути; машины для земляных работ и т.п.;

- стационарные и передвижные дизельные и тепловые электростанции;

- стационарная теплоэнергетика, которая включает в себя комплексы топливо-и теплоснабжения;

- производственно-бытовое электроснабжение.

К нетяговой энергетике относится также та часть энергетики подвижного состава железных дорог, которая непосредственно не используется для тяги поездов. Это энергосиловые установки рефрижераторных вагонов, системы электро- и теплоснабжения, кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах, кабинах машинистов и т.д..

В диссертации проведен анализ потребления ТЭР отраслью в целом и составлен баланс по расходам отдельных видов ресурсов. При этом было установлено, что в последние годы наблюдается рост потребления электроэнергии, в основном за счет увеличении потребления на тягу с 9440,2 тыс. т у.т. в 2001 г. до 11277,5 тыс. т у.т. в 2003 г. (около 19%). Потребление электроэнергии на нетяговые нужды выросло незначительно с 2437,4 тыс. т у.т. в 2001 г. до 2531,8 тыс. т у.т. в 2003 г. (около 3,9%). Изменение потребления дизельного топлива: на тягу прирост составил около 2% (с 3681,9 тыс. т у.т. в 2001 г. до 3773,8 тыс.

т у.т. в 2001 г.), на нетяговые нужды зафиксировано снижение на 4 % (с 695,3 т у.т. в 2001 г. до 666,4 у.т. в 2001 г.). При этом общее значение потребления остается практически неизменным на уровне 24-25 млн. т условного топлива (1995 г.-24,75 млн. т у.т., 2003 г. -24,09 млн. т у.т.). Баланс потребления основных видов ТЭР железнодорожным транспортом в 2003 показывает, что более половины потребляемых топливно-энергетических ресурсов составляет электроэнергия (57%), котельно-печное топливо (20%), дизельное топливо (19 %) и тепловая энергия со стороны (4%). В целом стационарная теплоэнергетика железнодорожного транспорта потребляет не менее 24% всех энергоресурсов, а, следовательно, значима роль мероприятий направленных на эффективное и рациональное использование данных ресурсов.

Рассмотрена динамика изменения потребления котельно-печного топлива за последнее время ( 1995- 7,01 млн. т у.т., 2003 г. - 4,82 млн. т у.т.) и факторы, влияющие на эти изменения.

Установлено, что значительное снижение потребления котельно-печного топлива было достигнуто в основном за счет эффективного проведения организационно-технических мероприятий, а именно, передачи ведомственного жилья и объектов соцкультбыта на баланс муниципальных образований (1996 г.- 54,2 млн. м2, 2003 г-1,2 млн. м2), передачи котельных ( за период 2000-2003 г. передано в общей сложности- 301 котельная), закрытием малодеятельных станций, применением автономных электробойлеров и ряд других факторов.

В настоящее время (на 01.01.2004) на сети железных дорог в эксплуатации находятся 6557 котельных, оборудованных паровыми и водогрейными котлами. Из них 4408 в качестве основного топлива используют уголь, 418 мазут, 703 газ и остальные прочие виды топлива.

Проведен анализ затрат на приобретение энергоресурсов с дифференциацией на тяговые и нетяговые нужды. Зафиксирован неуклонный рост цен на энергоносители значительно опережающий темпы снижения фактического потребления ТЭР. За период с 1996 по 2003 гг. цены на основные энергоносители, использующиеся в стационарной теплоэнергетике, изменялись следующим об-

разом: уголь с 185,8 руб/т до 408,2 руб/т; мазут с 435,6 руб/т до 1892,5 руб/т; электроэнергия - с 0,35 руб/кВт*ч до 0,77 руб/кВт*ч.

В конце главы проанализирована существующая система управления расходами ТЭР в отрасли и рассмотрены пути ее реформирования.

В настоящее время имеет место не только раздробленность в приобретении и потреблении ТЭР по разным хозяйствам отрасли (локомотивное, электроснабжение, вагонное, гражданских сооружений и др.), находящихся в сфере управления разных департаментов и служб, но и отсутствие единой независимой системы контроля за их приобретением и расходованием, что не позволяет вести единую техническую политику и осуществлять управляющие воздействия при энергопотреблении в целом по отрасли

Предлагаемая система управления должна базироваться на трех основополагающих компонентах: единой корпоративной автоматизированной системе управления приобретением и потреблением энергоресурсов; энергетической паспортизации всех объектов железнодорожного транспорта, потребляющих или генерирующих энергию; единой нормативной базе, регламентирующей энергопотребление объектами железнодорожного транспорта, дифференцированное по конкретным условиям их работы.

Энергетическая стратегия России одним из приоритетов по повышению энергоэффективности в области теплообеспечения считает « создание информационно-аналитической базы данных и организация мониторинга всех действующих систем теплоснабжения для определения реальных затрат энергоресурсов, расходуемых на теплоснабжение». В связи с этим понятна значимость работ, направленных на совершенствование эксплуатации стационарными энергетическими объектами железнодорожного транспорта. Одним из путей решения данной задачи информатизации теплообеспечения может служить разработанное АРМ «Стационарная энергетика».

Вторая глава посвящена разработке системы автоматизированного расчета и анализа нормативного топливо - энергопотребления в стационарной теплоэнергетике железнодорожного транспорта, методам математических иссле-

дований и перспективам развития информационных технологий в данной области исследований.

Констатируется, что АРМ «Стационарная энергетика» железнодорожного транспорта, являясь составной частью корпоративной информационной системы, представляет собой систему алгоритмических, технологических и организационных решений, необходимых для оценки потребности в энергоресурсах и анализа их использования на уровне структурного подразделения.

Разработана архитектурная схема АРМ (рис.1). Основой структуры АРМ является база данных (БД АРМ «Стационарная энергетика») (1). Информационные потоки, поступающие в БД из отдельных программных модулей, формируют связанные между собой массивы информации. Основой формирования программного комплекса АРМ является электронный энергетический паспорт структурного подразделения (2), который заполняется по результатам обследования энергохозяйства предприятия.

Формирование паспорта происходит посредством информационных потоков, которые условно можно разделить на две группы:

- данные об объеме потребления топливно-энергетических ресурсов, их энергетической ценности, распределении по видам;

- данные о технологическом оборудовании, его техническом состоянии и режиме эксплуатации. Каждый программный модуль позволяет или реализовы-вать операцию по расчету норм расхода ТЭР для соответствующего раздела программного комплекса АРМ или осуществлять информационное взаимодействие как внутри АРМ, так и с внешней информационной средой.

Тепловая энергия на предприятиях железнодорожного транспорта расходуется как технологическими потребителями, так и используется для обеспечения потребностей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения служебных и жилых зданий, с учетом расходов теплоты, связанных с обогревом подвижного состава в отопительный период при заходе его на ремонт в депо. Нормирование расходов теплоты и топлива реализуется в (3). В рамках АРМа предусматривается реализация задач по нормированию расходов электрической

Рис. 1 Архитектурная схема АРМ «Стационарная энергетика»

12

энергии на эксплуатационные нужды для подразделений служб: Т - локомотивного хозяйства, В- вагонного хозяйства и т.д. (4), а также нормирование расходов на водоснабжение и водоотведение (5). В составе программного комплекса предусмотрен пакет прикладных программ (6), которые могут быть затребованы потенциальными пользователями..

Формирование массивов данных, необходимых для реализации вычислений по нормированию расходов ТЭР на предприятиях железнодорожного транспорта, базируется на информационной модели АРМ «Стационарная энергетика», которая разработана на основе структурной схемы. Данная информационная модель отображает как общие вопросы энергопотребления, характерные для общепромышленных предприятий, так и специальные технологические процессы работы железнодорожного транспорта. Нормирование расходов топлива и тепловой энергии потребителями в рамках АРМ "Стационарная энергетика" относится к числу задач, где в связи с большим объёмом обрабатываемой информации (по оценке число объектов составляет 10000-12000, на каждый из которых приходится несколько десятков потребителей топлива и теплоты), особую актуальность приобретает проблема минимизации времени расчётов. Одним из путей ее решения, учитывая групповой характер операций, может служить расчёт необходимых значений не отдельно для каждого потребителя, а для групп потребителей, в зависимости от их классификации (котельные, тепловые сети, моечные машины, здания и сооружения и др.). Это особенно важно при выполнении прогнозных расчетов, позволяющих моделировать топливо-энергопотребление в зависимости от различных факторов. Для повышения скорости проведения расчетов предлагается использовать способ организации вычислений, основанный на групповом выполнении вычислительных операций над моделью данных средствами языка реляционной алгебры. Каждая операция расчета норм расхода тепловой энергии и топлива при таком способе должна быть сведена к одному или нескольким выражениям реляционной алгебры, преобразующим множества с исходными данными в множество, содержащее результат вычислений необходимого значения для каждого потребителя энер-

горесурсов. Например, для одной из групп таких технологических потребителей -«моечные машины» - функция вычисления норм потребления может быть представлена в форме Бэкуса-Науэра:

q=F( п, г2„..г,) =EXTEND(r, JOIN ... JOIN г, )ADD f (аь., ak) AS n) Ц, n] (1), где - множество характеристик моечной машины;

fiai,a2...... a^) - функция расчёта обобщённых характеристик моечной машины;

(Г|,Г2,...., rs) -множество обобщённых характеристик моечных машин различных типов;

- функция расчёта норм расхода тепловой энергии на основе обобщённых характеристик.

В конце главы приведена принципиальная схема развития информационных технологий в стационарной теплоэнергетике отрасли, которая предусматривает на основе АРМ «Стационарная энергетика» разработку информационно-аналитической системы (ИАС) «Стационарная энергетика».

В третьей главе рассматриваются вопросы практической реализации системы автоматизированного расчета и анализа нормативного топливо - энергопотребления и показаны примеры практического применения данного метода.

В начале главы определяются задачи энергетических обследований, они классифицируются по видам. Формулируется подход по формированию нормализованного энергобаланса, в основу которого положены прогрессивные нормативы использования ТЭР.

Предложена следующая схема проведения экспресс-обследования и формирования нормализованного баланса.

На первом этапе собираются и обобщаются данные о теплопотреблении (перечень отапливаемых зданий и их геометрические характеристики, перечень технологического оборудования и режим его эксплуатации, подсобные тепло-потребляющие объекты - прачечные, столовые и т.д.). На втором этапе в соответствии с утвержденными нормативными документами проводятся расчеты по нормативному теплопотреблению за отчетный период, т.е. формируется

«задание» для служб теплоснабжения. На третьем этапе составляется баланс теплоснабжения подразделения. В расходной части баланса рассматривается нормативное значение количества теплоты с учетом отпуска ее на сторону. Приходная часть баланса формируется в общем случае, как сумма: теплота, которая должна быть выработана собственной котельной и теплота, полученная от сторонних производителей. На четвертом этапе формируется нормализованный топливный баланс подразделения, который включает в себя нормативный расход топлива котельной, нормативные расходы топлива на технологические нужды, нормативный расход топлива, отпущенного населению и нормативный расход топлива для отопления вагонов. На пятом этапе сравнивается величина фактического расхода топлива для каждого вида топлива с нормативным расходом, полученным как итоговое значение. Значение фактического расхода берется из отчетности ТХО-3 подразделения за соответствующий период. Разность между этими значениями характеризует эффективность топли-воиспользования в структурном подразделении.

В диссертации приведены примеры расчета энергоэффективности работы - локомотивного депо Лобня Мск.ж.д и Новосибирского стрелочного завода З.-Сиб. ж.д. с использованием инструментария программного обеспечения АРМ «Стационарная энергетика».

В котельной локомотивного депо Лобня установлены три котлоагрегата марки ДЕ 10-14 ГМ. В качестве основного топлива используется природный газ. Теплота, генерирующаяся в котельной, расходуется на: отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение производственных помещений и жилого фонда; технологическое потребление, потери в сетях теплоснабжения.

К технологическому оборудованию в депо относятся: моечные машины ММД-12 Б и для роликоподшипников; пропиточная ванна; комплекс устройств для наружной обмывки вагонов. На основе исходных данных экспресс- обследования выполнен расчет нормативного теплопотребления локомотивного депо Лобня и сформирован нормализованный баланс (рис.2).

Рис.2. Нормализованный расход теплоты в локомотивном депо Лобня Сравнение фактического потребления топлива и нормативного расхода, осуществленное в автоматизированном режиме, показало, что перерасход в целом за год составил около 96 т у.т. или примерно 5%. (рис.3).

рис.3 Экранная форма программы по определению эффективности

потребления ТЭР

Энергетическое обследование Новосибирского стрелочного завода-филиала ОАО «Российские железные дороги» выявило следующее.

В котельной завода установлены 5 котлов КВ-ТСВ-20 , в качестве топлива используется каменный уголь Кузнецкого бассейна с теплотой сгорания Р„р = 6640 ккал/кг, коэффициент загрузки котлоагрегатов за последние годы составил не более 35%. Собственное потребление теплоты обеспечивает нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения завода. Для определения отопительной и вентиляционной нагрузки предприятия был составлен перечень всех отапливаемых зданий и сооружений, определены их площадь застройки, этажность, техническое использование, периметр, процент остекления, толщина стен и материал, из которого они выполнены и ряд других показателей.

В соответствии с предложенной методикой были проведены расчеты по нормативному теплопотреблению. Результаты расчета представлены на рис.4.

Рис.4 Нормализованный баланс Новосибирского стрелочного завода Для оценки эффективности теплоиспользования, определения потенциала энергосбережения необходимо сравнить результаты расчета с данными по форме отчетности ТХО-3. Потребляемое нормализованное количество теплоты составило 85281,5 Гкал, в т.ч. отопление зданий- 46454 Гкал; вентиляция зда-ний-35171 Гкал; горячее водоснабжение - 3656,5 Гкал. Расход теплоты на подогрев мазута- 764,0 Гкал, отпуск теплоты на сторону и потери в сетях- 99923 Гкал. Суммарное нормативное потребление должно составлять - 185969,4 Гкал, а фактическое (по отчетности ТХО-3)- 200722,0 Гкал. Перерасход теплоты со-

ш

ставил- 14752,6 Гкал. Удельная выработка котельной - 179,8 кг у.тУГкал (ТХО-3). Перерасход топлива составил 2 652,5 т у.т.

В четвертой главе рассматриваются вопросы разработки системы автоматизированного расчета и анализа при формировании отпускной цены на генерацию тепловой энергии и ее транспортировки.

Определение затрат проводят в соответствии с утвержденными МПС России нормативными документами, разработанными во ВНИИЖТе (2001-2003 г.г.): «Методика определения стоимости отпускаемой потребителям», «Нормативная база тепло- и топливопотребления стационарных объектов железных дорог», «Методика нормирования расхода теплоты и топлива стационарными установками железнодорожного транспорта» и рядом других документов.

Сформулированы основные требования к программному обеспечению: соответствовать утвержденной методике; обеспечивать возможность проведения расчётов техническими работниками без специальной теплоэнергетической подготовки; обеспечивать выполнение вариантных расчетов при изменении базовых показателей, характеризующих производственные условия; способствовать повышению увеличения уровня информационного обслуживания пользователей.

Сформирована математическая модель и алгоритм расчета стоимости отпускаемой тепловой энергии потребителям, позволяющие проводить анализ, прогноз и расчёт текущих (эксплуатационных) расходов на выработку тепловой энергии и (или) на передачу тепловой энергии и отпускной цены тепловой энергии в зависимости от категории потребителя.

В соответствии с Указанием МПС № П -555у от 11.06.2003 все предприятия железнодорожного транспорта должны были произвести расчеты по определению стоимости тепловой энергии, генерируемой собственными котельными, используя методику и программное обеспечение, разработанное во ВНИИЖТ. В качестве иллюстрации приведены результаты расчетов на выработку тепловой энергии в котельной вагонного депо Горький - Сортировочный

(Владимирский участок) Горьковской ж.д., реализованные посредством электронной версии расчета.

В котельной эксплуатируются 3 паровых котлоагрегата ДКВР-4-13. Было выявлено, что котлоагрегат № 1 находился в эксплуатации практически целый год (8760 часов), котлоагрегат №2 -4840 часов, а котлоагрегат №3 практически находился в резерве -100 часов. В качестве основного топлива используется мазут. Расчетная годовая тепловая нагрузка котельной составила 18500 Гкал.

После заполнения соответствующих полей ввода, а именно, продолжительности нормируемого периода, выбора из перечня типа котлоагрегатов, величины их поверхностей нагрева, вида топлива, режима загрузки и ряда других технико-экономических показателей (стоимость потребляемой воды, электроэнергии, балансовую стоимость оборудования и помещений, нормы амортизационных отчислений, затраты на экологию, налоговые отчисления и ряд других), характеризующих работу.

После активации кнопки «Результаты расчета», формируется выходная форма, фрагмент которой представлен на рис.5.

Время заполнения исходных данных для расчета по варианту составляет 15-20 минут в зависимости от квалификации пользователя. При необходимости в дальнейшем корректировки одного или нескольких показателей требуется не более 2 минут.

В столбце 3 содержатся нормативные данные, которые формируют отпускную цену тепловой энергии при заданной нагрузке 18500 Гкал/год. Анализ показывает, что основными являются затраты на топливо (64,6 %) и на оплату труда (15,9%). В столбце 4 содержатся фактические данные, сложившиеся в условиях эксплуатации конкретной котельной. Столбец 5 предназначен для сравнения фактических расходов с нормативными. В результате расчета нормативная отпускная цена тепловой энергии при нормативе рентабельности 15 % и с учетом уплаты налогов составила 608,81 руб/Гкал. Отпускная цена, сформированная на основе фактических затрат, составляет 607,52 руб/Гкал. Апробация данного программного обеспечения подтвердила соответствие алгоритма рас-

чета утвержденной методике, показала возможность проведения расчетов техническими работниками без специальной теплоэнергетической подготовки и программный продукт позволяет выполнять вариантные расчеты при корректировке нескольких показателей, а также может быть использован для выполнения прогнозных расчетов при модернизации котельных.

Рис.5. Фрагмент выходной формы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Выполнен анализ потребления ТЭР железнодорожным транспортом и на его базе обоснована целесообразность применения автоматизированного подхода к технологии управления потреблением топливно-энергетическими ресурсами, в том числе в стационарной теплоэнергетике. В 2003 г. железнодорожный транспорт израсходовал чуть менее 25 млн. т у.т., в т.ч. электроэнергии -57%, котельно-печного топлива -20%, дизельного топлива -19 % и теплововой энергии со стороны 4% .

2. Создано и реализовано в виде компьютерной программы автоматизированное рабочее место (АРМ) «Стационарная энергетика», которое позволило:

- осуществить автоматизацию расчетов по нормированию и анализу расходов топливно-энергетических ресурсов (тепловой энергии и топлива), потребляемых на уровне структурного подразделения. и организацию прогнозирования его расхода;

- сформировать единый подход для проведения расчетов при одновременной компенсации дефицита инженерно-технических работников с базовым теплоэнергетическим образованием;

- реализовать способ организации вычислений по нормированию расходов ТЭР с использованием единого информационного и технологического пространства для всех структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги»;

- обеспечить оперативность расчёта технико-экономических показателей эксплуатации теплоэнергетического оборудования для своевременного принятия управленческих решений;

- проводить анализ и оценку потенциала энергосбережения на уровне структурного подразделения железнодорожного транспорта с составлением нормализованного баланса потребления тепловой энергии и топлива;

- осуществлять компьютерное моделирование влияния различных факторов на величину потребления ТЭР, позволяющее решить оптимизационную задачу при модернизации или реконструкции объектов, выполнение прогнозных расчетов;

- определять нормативную отпускную цену на генерацию и транспортировку тепловой энергии, которая используется для формирования цены при расчете со сторонними потребителями.

3. Предложено решение по формированию информационно-аналитической системы (ИАС) «Стационарная энергетика» в рамках Единой корпоративной автоматизированной системы управления ТЭР, поддержанное НТС ОАО «Российские железные дороги» (24.05.2004 г.), которое обеспечивает оперативность доступа к информации при одновременном повышении надёжности хранения и обработки данных.

4. Разработана информационная модель АРМ «Стационарная энергетика», в которой набор массивов данных отвечает задачам обеспечения функциональной полноты нормирования и анализа расходов топливно-энергетических ресурсов. В настоящее время базовый вариант АРМ «Стационарная энергетика» по нормированию расходов энергоресурсов используется структурными подразделениями отрасли при оценке энергопотребления в стационарной энергетике.

5. Разработаны и утверждены МПС России (24.12.2001г. и 23.12.2002 г.) методики по нормированию расходов теплоты и топлива стационарными потребителями железнодорожного транспорта, на их базе получены выражения реляционной алгебры для различных потребителей ТЭР, положенные в основу разработки АРМ «Стационарная энергетика».

6. На основе методик по нормированию расходов теплоты и топлива разработана и утверждена МПС РФ (04.01.2001 г.) методика определения стоимости отпущенной тепловой энергии и затрат при ее транспортировке. На основе методики создана и реализована компьютерная программа. В соответствии с Указанием МПС РФ П- №555 от 06.06.2003 г. (п.3.2) все предприятия отрасли проводят расчеты при определении стоимости генерации тепловой энергии в соответствии с методикой и программным обеспечением, разработанным ВНИИЖТ. Время выполнения расчета составляет 0,25-0,3 часа.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Рожицкий Д.Б., Елисеева Т.В., Писаревский Г.Е. Обоснование уровня тарифов на услуги предприятий железных дорог сторонним потребителям. // Бюллетень транспортной информации. 2001.№10, с.18-20

2. Рожицкий Д.Б. Современные методы нормирования расходов тепловой энергии и топлива на предприятиях федерального железнодорожного транспорта с использованием АРМ «Стационарная энергетика». // Энергосбережение 2003. №2. с.26-27

3. В.И. Панферов, Рожицкий Д.Б., Минаев Б.Н. Информационные технологии в нормировании и прогнозировании расходов тепловой энергии и топлива стационарной теплоэнергетикой железнодорожного транспорта // Вестник ВНИИЖТ. 2003. №4.с.3-6

4. Рожицкий Д.Б. Автоматизированная система расчета стоимости выработки тепловой энергии в производственно-отопительных котельных предприятий железнодорожного транспорта // Энергосбережение 2004. №2 с.60-64

5. Минаев Б.Н., Крищенко А.В., Никулина Т.В., Рожицкий Д.Б. Нормирование и прогнозирование расходов топливно-энергетических ресурсов с использованием программного обеспечения АРМ «Стационарная энерге-тика»,Труды ВНИИЖТ Сб. науч. тр. Новое в хозяйстве электроснабжения под ред. А.Б. Косарева, М.: Интекст. 2003 с.62-69

6. Рожицкий Д.Б., Васильев А.Н. Нормирование расходов теплоты и топлива стационарных объектов железной дороги // Энергосбережение в Саратовской области. 2004. № 2 с. 22-23

7. Рожицкий Д.Б., Никулина Т.В., Корочкин В.В. Автоматизированная система расчета стоимости тепловой энергии и планирование ее затрат при производстве на линейных предприятиях железнодорожного транспорта, /Труды ВНИИЖТ. Сб. науч. тр. Экономика жел.дор.транспорта. Проблемы и решения (под ред. Л.А.. Мазо и Г.Е. Писаревского). М.: Интекст. 2004, с.284-289

Рожицкий Дмитрий Борисович

Разработка системы автоматизированного расчета и анализа топливо- энергопотребления в стационарной теплоэнергетике железнодорожного транспорта 05.14.01- Энергетические системы и комплексы

Подписано к печати УД 09 2004 Формат бумаги 60x90.1/16 Объем 1,5 п. л. Заказ Тираж 100 экз

Типография ВНИИЖТ, 3-я Мытищинская ул. д. 10

# 1 6273

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ТОПЛИВО - ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ.

1.1. Структура энергетики железнодорожного транспорта.

1.2. Баланс топливо- энергопотребления по составляющим энергетического хозяйства железнодорожного транспорта.

1.3. Анализ затрат на приобретение и использование топливо- энергетических ресурсов железными дорогами, предприятиями и хозяйствами железнодорожного транспорта.

1.4. Доля стационарной теплоэнергетики в общем потреблении топ-ливно- энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте, а также в затратах на их приобретение и использование.

1.5 Система управления топливно-энергетическими ресурсами на железнодорожном транспорте.

2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АРМ «СТАЦИОНАРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА» ДЛЯ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.

2.1. Цели и задачи разработки системы автоматизированного расчета и анализа нормативного топливо- энергопотребления в стационарной теплоэнергетике железнодорожного транспор- 38 та.

2.2. Составляющие структурной схемы АРМ «Стационарная энерге- 40 тика» для подразделений железнодорожного транспорта.

2.3. Алгоритмы и необходимые массивы данных для расчета нормированных составляющих схемы АРМ «Стационарная энергетика» для подразделений железнодорожного транспорта.

2.4. Способы хранения данных и методы организации скалярных вычислений в задачах с большим объёмом обрабатываемой информации для АРМ «Стационарная энергетика».

2.5. Разработка выражений реляционной алгебры для проведения расчётов норм расхода топлива и тепловой энергии потребителями в рамках АРМ "Стационарная энергетика".

2.6. Разработка реляционной модели данных для вычислений на примере функции «моечные машины».

2.7. Разработка выражений реляционной алгебры для вычислений на примере функции "Моечные машины".

2.8. Пути совершенствования и расширения возможностей автоматизированной системы учета и анализа топливно- энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте.

3 СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА И АНАЛИЗА НОРМАТИВНОГО ТОПЛИВО- ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ В СТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

3.1. Основы нормирования расходов топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте.

3.2. Разработка методики проведения экспресс-обследования подразделений на основе составления нормализованного баланса.

3.3. Оценка эффективности топливопотребления в стационарном хозяйстве на примере локомотивного депо.

3.4. Оценка эффективности теплопотребления на примере промышленного предприятия железнодорожного транспорта.

4. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РАСЧЕТА СТОИМОСТИ ГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ТРАНСПОРТИРОВКИ В СТРУКТУРНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.

4.1 Основные положения по формированию стоимости генерации тепловой энергии и ее транспортировки в котельных железнодорожного транспорта.

4.2. Методика определения эксплуатационных расходов при генерации тепловой энергии.

4.3 Методика определения эксплуатационных расходов при транспортировке тепловой энергии.

4.4 Разработка системы автоматизированного расчета и анализа формирования отпускной цены на тепловую энергию, вырабатываемую котельными железнодорожного транспорта.

Железнодорожный транспорт занимает ведущее место в транспортном комплексе России в силу обширности территории страны, отдаленности мест добычи энергетических и сырьевых ресурсов от промышленных центров, неравномерности и плотности населения по регионам и разнообразия климатических зон, влияющих на специализацию сельскохозяйственного производства. На долю железных дорог на протяжении всего предыдущего периода приходились основные объемы перевозок массовых грузов (80-82%) и значительная часть пассажирских (40-60%).

Осуществляя основные для государства объемы перевозок, железнодорожный транспорт России является одним из самых крупных и стабильных транспортных потребителей энергоресурсов, ежегодно потребляя 5-6% вырабатываемой в стране электроэнергии и до 6% дизельного топлива.

Железнодорожный транспорт является не только потребителем продукции ТЭК, но и технологическим звеном в цепи производства энергии, обеспечивая транспортировку первичных энергоресурсов от места их добычи до источников, воспроизводящих энергию для потребителей, включая и собственно себя.

В общих ежегодных объемах грузоперевозок железными дорогами первичные энергоносители составляют 40-45% в том числе: уголь 28%, нефтеуглеро-ды 15%, сжиженный газ 2,0%, торф 0,02%, горючие сланцы 0,005%.

Поэтому железнодорожный транспорт является неотъемлемой частью энергетики страны и составляет с ней единый технологически связанный комплекс, взаимозаинтересованный в гармоничном развитии его обеих составляющих.

Значительный вклад в решение проблемы совершенствования потребления ТЭР в стране и на железнодорожном транспорте внесли Ф.Я. Аврух, Е.Т. Бартош, Н.И. Белоконь, Г. Ф. Болховитинов, Г.Л. Госпитальник, И.В. Гофман, А.Н. Златопольский, Л.К. Кистьянц, М.Г. Маханько, Б.Н. Минаев, В.Н. Михайловский, B.C. Молярчук, А.Н. Поплавский, C.JI. Прузнер, А.Х. Сальников, H.A. Фуфрянский, JI.A. Шевченко, Е.М. Юдаева и многие другие.

В Энергетической стратегии железнодорожного транспорта на период до 2010 и на перспективу до 2020 гг [1], отмечалось, что наряду с другими аспектами первоочередными задачами отрасли, в частности, являются:

- интенсивная минимизация и оптимизация энергетических затрат в стационарной энергетике железнодорожного транспорта;

- коренное улучшение структуры управления энергетическим комплексом отрасли на основе современных информационных технологий, систем учета и мониторинга энергоресурсов, взаимовыгодных систем взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов отрасли.

Актуальность выбранной темы диссертационной работы определяется необходимостью разработки более совершенной методологии аналитической работы в структурных подразделениях ОАО «Российские железные дороги», так как существующая в настоящее время практика анализа технико-экономических показателей работы теплоэнергетического оборудования обладает рядом существенных недостатков. Основными из них являются недостаточная точность анализа и невысокая оперативность его проведения. Устранение этих недостатков может быть достигнуто за счет использования современных методик расчета, проведения анализа с использованием персональных компьютеров.

Постоянный и интенсивный рост возможностей вычислительной техники стал одним из самых значительных признаков НТП конца 20 начала 21 веков. Увеличение производительности, объема памяти современных ЭВМ при относительно неизменной цене делает возможность применение их в тех областях, задачи в которых традиционно решались ручным и полуавтоматизированным способом. При этом использование ЭВМ особенно эффективно в областях, связанных с хранением, обработкой и представлением больших объемов информации. Большое количество информации делает практически невозможным ее обработку неавтоматизированным методом.

Исходя из этого, для решения задач оперативного и достоверного проведения анализа работы теплоэнергетического оборудования для структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги» необходимы разработка и внедрение АРМ «Стационарная энергетика», который максимально полно позволит использовать возможности средств вычислительной техники. При этом подходы и средства, применяемые при создании АРМ, в большей степени зависят от специфики задач автоматизируемой предметной области, что часто делает невозможным применение только инструментального программного обеспечения общего назначения, в частности электронных таблиц [2,3] и т.д.

Проведенный анализ состояния дел в области информатизации стационарного теплоэнергетического хозяйства железнодорожного транспорта показывает, что программные продукты практически отсутствуют. Известна работа по разработке АРМ энергоаудитора-энергоменеджера [4], которая решает ряд вопросов автоматизации расчетов по нормированию расходов ТЭР промышленными предприятиями. К недостаткам данной работы относится то, что, она ориентирована на профессионально обученных энергоаудиторов, вопросы нормирования реализованы в основном за счет расчетов проектировщиков, т.е. без учета фактически сложившихся условий эксплуатации и, естественно, не учитывает специфику работы предприятий железнодорожного транспорта. В целом можно сделать вывод, что сложившаяся ситуация является следствием недостаточной проработки вопросов, связанных с математическим и программным обеспечением, лежащих в основе комплексов программ расчетов по нормированию расходов тепловой энергии и топлива, отсутствие формального описания большинства методик и алгоритмов, ориентированных на реализацию их на ЭВМ. Все это приводит к тому, что подход к решению многих задач в разрабатываемых системах во многом является копией подходов характерных для ручной обработки информации, традиционно существовавших до широкого применения средств вычислительной техники. Очевидно, что такие подходы часто не обеспечивают требуемого качества решения задач, так как многие из них исходят из ограниченных возможностей в части получения и обработки информации. В связи с этим задача, связанная с разработкой математического и программного обеспечения АРМ «Стационарная энергетика» является актуальной. Целями диссертационной работы являются:

- автоматизация функций расчетов по нормированию и анализу расходов топливно-энергетических ресурсов (тепловой энергии и топлива), потребляемых на уровне структурного подразделения и организация прогнозирования его расхода;

- использование единого информационного и технологического пространства для всех структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги»;

- обеспечение оперативности расчёта технико-экономических показателей для своевременного принятия управленческих решений;

- формирование единого подхода при проведении расчетов с одновременной компенсацией дефицита инженерно-технических работников с базовым теплоэнергетическим образованием;

- проведение анализа и оценка потенциала энергосбережения на уровне структурного подразделения железнодорожного транспорта с составлением нормализованного баланса потребления тепловой энергии и топлива;

- компьютерное моделирование влияния различных факторов на величину потребления ТЭР, позволяющее решить оптимизационную задачу при модернизации или реконструкции объектов, выполнение прогнозных расчетов;

- определение нормативной отпускной цены на генерацию и транспортировку тепловой энергии, которая может быть использована при формировании тарифа при расчете со сторонними потребителями.

Для достижения указанных целей необходимо решить следующие задачи:

- разработать формальное описание методик и алгоритмов расчета;

- разработать информационную модель АРМ «Стационарная энергетика»;

- выбрать структуру хранения данных и получить математические выражения для составления нормализованного баланса по расходу тепловой энергии и топлива для структурных подразделений отрасли;

- разработать программное обеспечение для реализации задач, сформулированных при разработке АРМ «Стационарная энергетика».

В качестве методов исследования используется математический аппарат теории множеств, реляционная алгебра и системные методы построения реляционных моделей данных.

Научная новизна результатов, полученных автором диссертации, состоит в следующем:

• предложен способ организации вычислений по нормированию расходов тепловой энергии и котельно-печного топлива на уровне структурного подразделения всему множеству потребителей, базирующийся на полученных выражениях реляционной алгебры для выполнения скалярных вычислительных операций над реляционной моделью данных

• разработана и реализована в комплексе программ совокупность обобщающих методик, позволяющих проводить расчеты по нормированию расходов тепловой энергии и топлива на уровне структурных подразделений железнодорожного транспорта и на их основе формировать отпускную цену на генерацию и транспортировку тепловой энергии сторонним потребителям;

• впервые на железнодорожном транспорте осуществлена разработка единой автоматизированной технологической и информационной среды по нормированию, анализу и прогнозу расхода топливно-энергетических ресурсов (тепловая энергия и топливо) на уровне структурного подразделения ОАО «Российские железные дороги».

• на основе разработанных требований к автоматизации процессов управления и с учётом их особенностей разработана модель данных и определены алгоритмы системы. При этом рациональная организация массивов данных даёт возможность унификации проведения расчётов по архиву за любой предыдущий год или при выполнении прогнозных расчетов. • разработаны автоматизированные информационные технологии, которые создают предпосылки для реализации нового направления в рациональном использовании ТЭР на основе широкого и оперативного обслуживания пользователей по использованию применяемых государственных и отраслевых стандартов, нормативных документов по различным энергетическим устройствам и методам их эксплуатации. На защиту выносятся: функциональная структура АРМ «Стационарная энергетика», архитектура информационной модели и взаимодействие её элементов, состав информационной модели, состав выходных форм, технология работы системы применительно к структурному подразделению железнодорожного транспорта, информационная модель формирования отпускной цены по генерации и транспортировке тепловой энергии, применительно к объектам железнодорожного транспорта.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработанное программное обеспечение АРМ «Стационарная энергетика» позволяет:

- автоматизировать функции расчетов по нормированию, прогнозированию и анализу расходов топливно-энергетических ресурсов (тепловой энергии и топлива), потребляемых на уровне структурного подразделения;

- использовать единое информационное и технологическое пространство для всех структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги»;

- обеспечить оперативность расчёта технико-экономических показателей теплоэнергетического оборудования для своевременного принятия управленческих решений;

- унифицировать проведение расчетов при одновременной компенсации дефицита инженерно-технических работников с базовым теплоэнергетическим образованием;

- осуществлять анализ и оценку потенциала энергосбережения на уровне структурного подразделения железнодорожного транспорта с составлением нормализованного баланса потребления тепловой энергии и топлива;

- реализовывать компьютерное моделирование влияния различных факторов на величину потребления ТЭР, решать оптимизационную задачу при модернизации или реконструкции объектов, выполнять прогнозные расчеты;

- определять нормативную отпускную цену на генерацию и транспортировку тепловой энергии при расчете со сторонними потребителями.

Внедрение результатов работы.

АРМ «Стационарная энергетика» является составной частью Единой корпоративной системы управления топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте. Входящая в состав АРМ прикладная программа по определению нормативной отпускной цены на генерацию и транспортировку тепловой энергии в соответствии с Указанием МПС № П-555 от 06.06.2003 (п.3.2) внедрена на сети железных дорог.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были изложены и обсуждены на заседании Центральной комиссии ОАО «Российские железные дороги» по ресурсосбережению (2004г), на сетевой школе в локомотивном депо Металлострой Октябрьской железной дороги (2002 г), сетевой школе в локомотивном депо Воронеж-Курский Юго-Восточной железной дороги (2004 г), на Дорожных школах Приволжской, Куйбышевской и Горьковской железных дорогах (2003г). Материалы данного исследования использовались при разработке Энергетической стратегии железнодорожного транспорта до 2010 г и на перспективу до 2020 г., которая была утверждена НТС ОАО «Российские железные дороги» 24 мая 2004 г. По материалам диссертационного исследования опубликовано 7 работ с общим объемом 3,5 п.л. Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертационной работе получены следующие теоретические и практические результаты:

1. Выполнен анализ потребления ТЭР железнодорожным транспортом и на его базе обоснована целесообразность применения автоматизированного подхода к технологии управления потреблением топливно-энергетическими ресурсами, в том числе в стационарной теплоэнергетике. В 2003 г. железнодорожный транспорт израсходовал чуть менее 25 млн. т у.т., в т.ч. электроэнергии -57%, котельно-печного топлива -20%, дизельного топлива -19 % и тепловой энергии со стороны - 4% .

2. Создано и реализовано в виде компьютерной программы автоматизированное рабочее место (АРМ) «Стационарная энергетика», которое позволило:

- осуществить автоматизацию расчетов по нормированию и анализу расходов топливно-энергетических ресурсов (тепловой энергии и топлива), потребляемых на уровне структурного подразделения и организацию прогнозирования его расхода;

- сформировать единый подход для проведения расчетов при одновременной компенсации дефицита инженерно-технических работников с базовым теплоэнергетическим образованием;

- реализовать способ организации вычислений по нормированию расходов ТЭР с использованием единого информационного и технологического пространства для всех структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги»;

- обеспечить оперативность расчёта технико-экономических показателей эксплуатации теплоэнергетического оборудования для своевременного принятия управленческих решений;

- проводить анализ и оценку потенциала энергосбережения на уровне структурного подразделения железнодорожного транспорта с составлением нормализованного баланса потребления тепловой энергии и топлива;

- осуществлять компьютерное моделирование влияния различных факторов на величину потребления ТЭР, позволяющее решить оптимизационную задачу при модернизации или реконструкции объектов, выполнение прогнозных расчетов;

- определять нормативную отпускную цену на генерацию и транспортировку тепловой энергии, которая используется для формирования цены при расчете со сторонними потребителями.

3. Предложено решение по формированию информационно-аналитической системы (ИАС) «Стационарная энергетика» в рамках Единой корпоративной автоматизированной системы управления ТЭР, поддержанное НТС ОАО «Российские железные дороги» (24.05.2004 г.), которое обеспечивает оперативность доступа к информации при одновременном повышении надёжности хранения и обработки данных.

4. Разработана информационная модель АРМ «Стационарная энергетика», в которой набор массивов данных отвечает задачам обеспечения функциональной полноты нормирования и анализа расходов топливно-энергетических ресурсов. В настоящее время базовый вариант АРМ «Стационарная энергетика» по нормированию расходов энергоресурсов используется структурными подразделениями отрасли при оценке энергопотребления в стационарной энергетике.

5. Разработаны и утверждены МПС России (24.12.2001г. и 23.12.2002 г.) методики по нормированию расходов теплоты и топлива стационарными потребителями железнодорожного транспорта, на их базе получены выражения реляционной алгебры для различных потребителей ТЭР, положенные в основу разработки АРМ «Стационарная энергетика».

6. На основе методик по нормированию расходов теплоты и топлива разработана и утверждена МПС РФ (04.01.2001 г.) методика определения стоимости отпущенной тепловой энергии и затрат при ее транспортировке. На основе методики создана и реализована компьютерная программа. В соответствии с Указанием МПС РФ П- №555 от 06.06.2003 г. (п.3.2) все предприятия отрасли проводят расчеты при определении стоимости генерации тепловой энергии в соответствии с методикой и программным обеспечением, разработанным ВНИИЖТ. Время выполнения расчета составляет 0,25-0,3 часа.

1. Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 г. и на перспективу до 2020 г.

2. Долженков В., Колесников Ю. Excel 2000 в подлиннике, СПб, Торгово-издательское бюро BHW, 1999. 1088 с.

3. Шмидт М. Quatro for Windows. Для пользователя, СПб, Торгово-издательское бюро BHW, 1994. 368 с.

4. Аполлонов Ю.С., Директор Л.Б., Зайченко В.М., Майков И.Л., Попель О.С. Разработка автоматизированного рабочего места энергоаудитора-энергоменеджера и электронной формы энергетического паспорта предприятия.// Энергосбережение 2003 .№3. с.64-66

5. Яновский Ф.Б., Михайлов С.А. Энергетическая стратегия и развитие теплоснабжения России. // Энергосбережение. 2003 .№ 6. с.26-32

6. Васильев Т.П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2.// АВОК. 2002. № 4, с. 12-18

7. Яковлев М.Е. Опыт применения тарифа экономического развития для целей энергосбережения.// Энергосбережение. 2003. № 3. с. 13-15

8. Минаев Б.Н., Мокриденко Г.П. Возможности сбережения топливно-энергетических ресурсов.// Железнодорожный транспорт. 1995. №1. с.48-52

9. Минаев Б.Н., Хрунова И.М. Структура потребления топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте. /МИИТ. Вып.978 Вопросы теплоэнергетики и экологии на железнодорожном транспорте. М.: 2001. с.9-16

10. Гофман И.В. Нормирование потребления энергии и энергетические балансы промышленных предприятий, М.-Л.: Энергия, 1966. 320 с.

11. Гофман И.В., Госпитальник Г. Л. Организация и планирование энергохозяйства промышленных предприятий, М.-Л.: Госэнергоиздат,1954. 440 с.

12. Инструктивные указания о порядке составления внутриведомственных форм отчетности по топливу, электроэнергии, теплоэнергии и смазкам / МПС РФ, Управление статистики, М.: 1995. 46 с.

13. Программа энергосбережения на железнодорожном транспорте. Утв. Указанием МПС Б-№ 1166у от 09.10.1998

14. Подпрограмма повышения энергоэффективности работы стационарных теплоэнергетических установок на железнодорожном транспорте Утв. Указанием МПС А-№3012у от 30.12.1999

15. Опыт организации работ по рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов на нетяговые нужды./ Материалы Сетевой школы в локомотивном депо Воронеж-Курский в 2004 г. 24 с.

16. Кистьянц JI.K., Юдаева Е.М. Экономия тепла и топлива в стационарном теплоэнергетическом хозяйстве железнодорожного транспорта, М.: Транспорт, 1977. 222 с.

17. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года //Утверждена распоряжением Правительства РФ от 28 августа 2003 г. № 1234-р

18. Златопольский А.Н., Завадский Н.М. Экономика промышленной теплоэнергетики, М.: Высшая школа, 1975. 328 с.

19. Криворуцкий Л.Д., Массель Л.В. Информационные технологии исследования развития энергетики, Новосибирск.: Наука, 1995. 160 с.

20. СНиП 23-01-99 Строительная климатология и геофизика.

21. Моисеев H.H. Математические методы системного анализа. М.: Наука, 1988.

22. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. М.: Авок-пресс, 2002. 194 с.

23. D. Tsichritzis and P. Lochovsky. Heirarchical Data Base Management // ACM

24. Comput. Surv. 8.1.(Mar) 1976. P.105-123

25. R.W. Taylor R.L. Frank CODASYL Data Base Management Systems // ACM Comput. Surv. 8.1.(Mar) 1976. P.67-103

26. E.F. Codd A Relation Model of Data for Large Shared Data Banks // Commun. ACM 13,6 (lune) 1970. P.377-387

27. Лунева И. H. и др. Реляционная модель данных для научных приложений (современное состояние проблемы). М.: ЦНИИатоминформ, 1996. 31 с.

28. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ.- М.: Мир. 1987. 608 с.

29. E.F. Codd.Relational Completeteness of Data Base Sublanguages// Data Basa System, Courant Computer Science Symposia Series 6.- Englewood Cliffs, N.J.: Prentice- Hall, 1972

30. Darwen H.(writing as Andrew Warden) Adventures in Relationland // C.J. Date. Relations Data Base Writigs 1985-1989.-Reading, Mass.: Addision-Wesley, 1992

31. Ульман Дж. Основы систем баз данных. Пер.с англ. Под ред М.Р. Когаловского, М.: Финансы и статистика, 1983. 548 с.

32. М. Rafanelli Research Topics in Statistical and Scintific Data Base Management: the IV SSDBM // Lecture Notes in Computer Science. 1989.V 339. P.1-18.

33. Аникеев C.B. Дисс. канд. техн. Наук. Рязань: 2001. 242 с.

34. S.P. Ghosh Statistical Relational Model // Lecture Notes in Computer Science. 1989.V 339. P.338-355.

35. Когаловский М.Р. Статистические базы данных // Программирование 1995. №2. с.37-47

36. Аникеев C.B., Маркин A.B., Нечаев Г.И. Организация сбора и передачи информации в распределенной сети областного масштаба // Тез. Докл. межд. научн.-техн. сем. «Проблемы передачи информации в информационно-вычислительных сетях», Рязань, РГРТА, 1997.

37. Аникеев C.B., Маркин A.B., Нечаев Г.И. О вопросах передачи и обработки информации в корпоративных распределенных базах данных.// Вестн. РГРТА, Рязань,1999. с.143-147.

38. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных, пер с англ. М.-СПб.: Изд.дом «Вильяме», 1999. 848 с.

39. Грей П. Логика, алгебра и базы данных. М.: Машиностроение, 1989. 368 с.

40. Бобровский С. Oracle 7 и вычисления клиент сервер М.: «Лори», 1995. 651 с.

41. Смирнов С.Н. Работаем с Oracle M.: Гелиос,1998. 320 с.41. www.oracle.ru Страница корпорации Oracle в Интернете (Россия)42. www.interbase.com Страница в Интернете СУБД Interbase

42. Уинкуп П. Microsoft SQL Server ™ Пер.с англ. Спб.: Торгово-издательское бюро BHW, 1998. 896 с.44. www.microsoft.com/rus/sql/ Страница в Интернете. СУБД SQL

43. Панферов В.И., Рожицкий Д.Б., Минаев Б.Н. Информационные технологии в нормировании и прогнозировании расходов тепловой энергии и топлива стационарной теплоэнергетикой железнодорожного транспорта // Вестник ВНИИЖТ. 2003.№4. с.3-6

44. Рожицкий Д.Б. Современные методы нормирования расходов тепловой энергии и топлива на предприятиях федерального железнодорожного транспорта с использованием АРМ «Стационарная энергетика» // Энергосбережение 2003. №2. с.26-27

45. Сальников А.Х., Шевченко Л.А. Нормирование потребления и экономиятопливно-энергетических ресурсов М.: Энергоатомиздат, 1986. 240 с.

46. Энергоаудит и нормирование расходов энергоресурсов: Сборник методических материалов (под ред. С.К Сергеева); Учебное пособие / НГТУ, НИЦЭ, Нижний Новгород.: 1998. 260 с.

47. Основные положения по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве Утв.пост. Госплана СССР от 17.12.1979, № 199, М.: Атомиздат, 1980. 16 с.

48. Кистьянц Л.К., Юдаева Е.М. Экономия топлива на предприятиях железнодорожного транспорта. М.: Транспорт. 1984. 257 с.

49. Нормирование расходов тепла и топлива для стационарных установок железнодорожного транспорта (поагрегатный и укрупненный методы счета), М.: Транспорт, 1976. 181 с.

50. Методика нормирования расхода теплоты и топлива стационарными установками железнодорожного транспорта. /МПС РФ, ВНИИЖТ. М.-.2002. 93 с.

51. Нормативная база тепло- и топливопотребления стационарных объектов железных дорог./ВНИИЖТ. МПС РФ. М.: 2001.112 с

52. Временные правила проведения энергетических обследований предприятий федерального железнодорожного транспорта. / ВНИИЖТ. МПС РФ. М.:2001. 22 с

53. Багиев Г. Л., Грачев Ю. П., Иванов В.К. и др. Организация и планирование энергохозяйств промышленных предприятий. Л.: Энергия, 1977. 184 с.

54. Вагин Г.Я., Лоскутов А.Б. Экономия энергии в промышленности. Нижний Новгород.: НГТУ, НИЦЭ, 1998. 220 с.

55. Логинов В.И. Нормирование расхода топлива в котельных установках. Москва-Куйбышев: Госпланиздат, 1943. 32 с.

56. Правила выдачи бытового топлива работникам федерального железнодорожного транспорта. Указание МПС РФ В-№1348у от 24.11.1997 г. 46 с.

57. Нормативная база потребления энергии (топлива) на отопление пассажирских вагонов / ВНИИЖТ. МПС РФ. М.:2000.28 с.

58. Временная инструкция по нормированию расхода электрической энергии на заводах по ремонту подвижного состава и производству запасных частей МПС №М-26428 от 23 октября 1961 года, М.: Транспорт, 1962. 32 с.

59. Рожицкий Д.Б., Елисеева Т.В., Писаревский Г.Е. Обоснование уровня тарифов на услуги предприятий железных дорог сторонним потребителям // Бюллетень транспортной информации 2001, №10 с. 18-20

60. Рожицкий Д.Б. Автоматизированная система расчета стоимости выработки тепловой энергии в производственно-отопительных котельных предприятий железнодорожного транспорта // Энергосбережение 2004, №2 с.60-64

61. Cost reductions for the operation of DH Networks // Euroheat and Power: Fernwaerme Int. 1999-Jahrb. S.68-72

62. Sitenko L. Siltuma energijas cenas svärstibas decentraliz ta siltvima razosanä // Latv. J. Phys. and Techn. Sei, 1998, №3 54-56

63. Meiner van Hue. Benchmarking als "kick-off fuer einen gezielten Veraenderungprozess // Euroheat and Power, Fernwaerme Int 1999-Jahrb. 7-8 s.33-34, 36-38,40

64. Белоногова Ю.Н., Костина E.A., Зубкова А.Г. Анализ себестоимости тепловой энергии в системах теплоснабжения // 8-я межд. научн.-техн. конф. студентов и аспирантов. Тезисы докл. Моск.энерг. ин-т. М.: 2002, 85 с.

65. Аврух А.Я. Проблемы себестоимости и ценообразования в электроэнергетике М.: Энергия, 1977. 464 с.

66. Лебедев В.М., Овсянников В.В., Олькова C.B., Гаак A.B. Стационарная теплоэнергетика: состояние и возможности развития // Железнодорожный транспорт 2003. № 7. с.39-42

67. Щелоков Я.М., Евпланов А.И. Показатели функционирования водяных тепловых сетей // Новости теплоснабжения. 2003. №12

68. Ольховский Г.С., Тумановский А.Г., Трембовля В.И. Резервы энерго- и ресурсосбережения в крупных котельных промышленной и коммунальной энергетики // Промышленная энергетика 2004. №1. с.2-16

69. Некрасов A.C., Воронина С.А. Состояние и перспективы развития теплоснабжения в России // Энергосбережение 2004. № 3, с.22-30

70. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов» (вторая редакция), № ВК 477 от 21.06.1999

71. Методические рекомендации по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте, утв. МПС России 26.04.1999

72. О ценообразовании в отношении электрической и тепловой энергии в Российской Федерации. Пост. Правительства №109 от 26.02.2004

73. Налоговый кодекс Российской Федерации, часть П. М.: Дело, 2001.189 с.

74. Методика определения стоимости тепловой энергии, отпускаемойпотребителям / ВНИИЖТ. МПС РФ. М.:2000. 63 с.

75. Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения М.: Велком- Пресс. 2003. 108 с.

76. СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Госстрой России. М.: 1997

77. СНиП 41 -02-2003 Тепловые сети. Госстрой России. М. : 2003

78. ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Госстрой1. России М.: 1997

79. ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. Госстрой России М.: 1997

80. Теплотехнический справочник. Под ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева Т.1.М.: Энергия, 1975. 744 с.

81. Пособие теплоэнергетику железнодорожного транспорта. Под ред. B.C. Молярчука. М.: Транспорт, 1973, 392 с.

82. Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях. РД 34.09.255—97. М., СПО ОРГРЭС, 1998

83. Методика расчета размера платы за услуги по передаче тепловой энергии в системах централизованного теплоснабжения. Постановление ФЭК России от 30.06.2000 № 33/1 М.: Информационный бюллетень ФЭК России 2000. № 17. с.2-23

84. Соколов Е.Я Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергоиздат, 1982, 360 с.

85. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/ В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. М.: Стройиздат, 1988, 432 с.

86. Нормы проектирования тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования электрических станций и тепловых сетей. М.: Госэнергоиздат, 1959.

87. Рябцев В.И. Новая методика анализа технико-экономических показателей тепловых сетей // Энергоэффективность, 2003. №1. с.50-53

88. Методика определения удельных расходов топлива на тепло в зависимости от параметров пара, используемого для целей теплоснабжения: РД 34.09.159-96" (М.: СПО ОРГРЭС , 1997)

89. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Госстрой России М.: 1997

90. Изменение № 1 к СНиП 2.04.14-88 от 31.12.97. "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов" Госстрой России М.: 1998

91. Типовая инструкция по технической эксплуатации тепловых сетей системкоммунального теплоснабжения М., 2001. Утв. Приказом Госстроя России № 285 от 13.12.2000

92. Методические указания по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке. Утв. постановлением ФЭК России от 31 июля 2002г №49-э/8

93. Об основах охраны труда в Российской Федерации. Федеральный Закон № 181-ФЗ от 29.06.1999

94. О страховых тарифах на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваниях на 2000 год. Федеральный Закон № 10-ФЗ от 02.01.2000.

95. Ливчак В.И. Совершенствование систем централизованного теплоснабжения крупных городов России.// АВОК 2004, №5. с.42-49

96. Huang Fei. Анализ цены электроэнергии и стоимости угля для ТЭС, построенных на иностранные средства в Китае. .Elec. Power 2001 № 5.р.302-304

97. Токарев О.П. Совершенствование методики анализа расхода топлива на тепловых электростанциях Дисс. канд .эконом, наук. М.:1996 220 с.