автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Ресурсосберегающие системы энергообеспечения и технические средства управления тепловыми процессами в АПК Сибири

Делягин Валерий Николаевич

На правах рукописи

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ В АПК СИБИРИ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

КРАСНОЯРСК 2005

Работа выполнена в государственном научном учреждении «Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства» Сибирского отделения Россельхозакадемии (ГНУ СибИМЭ СО РАСХН)

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Цугленок Николай Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Саплин Леонид Алексеевич

доктор технических наук, профессор Худоногов Анатолий Михайлович

доктор технических наук, профессор Хомутов Олег Иванович

Ведущая организация — ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет».

Защита диссертации состоится « 23 » декабря 2005 г. в 09.00 на заседании регионального диссертационного совета ДМ 220 037.01 при ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90, КрасГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан

2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Бастрон А.В

114мм

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Общее потребление энергоресурсов в сельском хозяйстве Сибири оценивается величиной порядка 12.16 млн т у. т. Затраты на энергообеспечение сельских районов составляют около 1/6 всех затрат на энергоснабжение народнохозяйственного комплекса региона. Примерно 40% энергоресурсов расходуется в производственной, а 60% — в непроизводственной сфере. Основной потребитель энергоресурсов — тепловые процессы (до 80% по районам Сибири).

Доля энергозатрат в структуре себестоимости продукции растениеводства составляет 30...55%, животноводства — до 13.. 18%. При этом наблюдается устойчивая тенденция к росту данного показателя. Стоимость отпускаемой тепловой энергии достигает 400 .500 р/МДж. Среднегодовой коэффициент использования топлива в сельскохозяйственном производстве не превышает 0,30.. .0,40.

Учитывая предстоящую реконструкцию системы электроснабжения сельских районов, принципиально важным является определение доли электроэнергии в структуре топливно-энергетического баланса тепловых процессов региона

Для достижения требуемого уровня обеспечения продовольствием необходимо в два раза увеличить производство сельскохозяйственной продукции. При существующих технологиях увеличение производства сельскохозяйственной продукции на 1% требует увеличения потребления энергии примерно на 3...4%. Достижение необходимого объема производства сельскохозяйственной продукции, при указанных значениях коэффициентов эластичности между производством продукции и потреблением энергоресурсов, трудноосуществимо.

Изменившиеся социально-экономические условия в стране, переход к рыночной экономике, необходимость реализации ресурсосберегающих технологий, ужесточение требований по экологической безопасности производства требуют пересмотра методической базы по обоснованию параметров систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей и создают проблемную ситуацию, заключающуюся в необходимости увеличения объемов производства сельскохозяйственной продукции до требуемых, при улучшении качества жизни населения, снижении энергопотребления на единицу производства сельскохозяйственной продукции и техногенной нагрузки на экосистему. Поэтому решение научной проблемы— разработка методологии обоснования ресурсосберегающих систем энергообеспечения тепловых процессов, учитывающей социальные и экологические последствия принимаемых решений в рамках всего народнохозяйственного комплекса, является актуальной народнохозяйственной задачей.

В связи с этим, целью диссертационной работы является разработка ресурсосберегающих систем энергообеспечения и технических средств управления тепловыми процессами в АПК Сибири для повышения энергетической эффективности сельскохозяйственного производства и улучшения качества жизни населения.

Объект исследования — системы энергообеспечения тепловых процессов производства и быта населения сельскохозяйственных районов Сибири.

Предмет исследования — закономерности, связывающие параметры систем энергообеспечения технологических процессов сельскохозяйственного производства с показателями энергетической эффективности и качества жизни населения.

Для достижения поставленной в работе цели исследования сформулированы следующие задачи. -

1. Провести технико-экономический анализ существующих систем энергообеспечения сельскохозяйственного производства и быта сельского населения.

2. Разработать методологию обоснования рациональных параметров систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта сельского населения.

3. Обосновать критерии эффективности и разработать математические модели для выбора рациональных систем энергообеспечения сельскохозяйственного производства.

4. Обосновать рациональную структуру потребления энергоносителей в тепловых процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского населения на перспективный период.

5. Провести исследования по обоснованию рациональных режимов энергопотребления тепловых процессов сельскохозяйственного производства и разработать технические средства управления энергопотреблением.

6. Провести оценку эффективности реализации основных результатов исследования.

Методы исследования При выполнении работы применялись основные положения системной динамики, методы многоцелевой оптимизации, теории нечетких множеств, энергетического анализа и имитационного моделирования

Исследования, на основе которых выполнена работа, проведены в СибИМЭ СО РАСХН в соответствии с заданиями 08.01 (1995-2000 гг.) «Разработать теоретические основы построения систем энергообеспечения всех типов сельских товаропроизводителей на основе оптимального сочетания традиционных и альтернативных источников энергии, методику и технические средства электрофизического воздействия на биологические объекты»; 03.01 (2000-2005 гт) «Разработать методы обоснования рациональной структуры потребления энергоресурсов в технологических процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского населения». Научную новизну исследований представляют:

— методология обоснования рациональных систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственного производства, основанная на методах системной динамики;

— обоснование использования критерия «качество жизни населения» при определении рациональных систем энергообеспечения тепловых процессов;

— система математических моделей для обоснования эффективных систем энергообеспечения сельскохозяйственного производства;

— закономерности формирования рациональных режимов работы систем энергообеспечения тепловых процессов и их влияния на эффективность использования энергоресурсов в технологических процессах;

Практическую значимость работы представляют:

— метод обоснования рациональной структуры потребления энергоносителей в тепловых процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского населения, позволяющий определить эффективные объемы потребления энергоносителей по технологическим процессам и обеспечить управление развитием данных систем;

— методика и алгоритмы выбора энергоносителя для тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта сельского населения хозяйствующих субъектов, позволяющие определить наиболее эффективный энергоноситель для тепловых процессов;

— рациональные режимы работы систем теплоснабжения животноводческих помещений, позволяющие на 10... 15% снизить издержки на производство продукции;

— система технических средств для управления рациональными режимами производства и потребления тепловой энергии в технологических процессах сельскохозяйственного производства, защищенная авторским свидетельством.

Реализация результатов исследования.

Разработанные в диссертации методы, модели и результаты оптимизации параметров систем энергообеспечения были использованы в Западно-Сибирском отделении института «Сельэнергопроект» (схемы развития сельских электрических сетей областей Западной Сибири в 1985-2000 гг), Совете по изучению производительных сил при Госплане СССР, зональном институте «СибЗНИИЭПсель-строй», в хозяйственных субъектах пяти областей Сибири.

Материалы диссертационной работы рассматривались и получили положительную оценку на двух научно-технических советах: НТС Российской Федерации — методика обоснования рациональных уровней потребления электроэнергии на тепловые цели и обоснование эффективности переменных режимов потребления энергии в животноводческих помещениях; НТС Молдавской ССР — обоснование рациональной структуры потребления энергоресурсов для АПК; на пяти научно-технических советах субъектов Российской Федерации (Иркутская область, Красноярский край, Кемеровская область, Новосибирская область) — обоснование рациональной структуры потребления энергоресурсов, разработка систем управления режимом энергопотребления (1982-2001 гг)

Результаты работы внедрены на сельскохозяйственных и промышленных предприятиях Новосибирской (постановление № 83 Новосибирского областного совета народных депутатов от 04.09.1986; постановление главы администрации Новосибирской области от 20 03 2002 г. № 273), Кемеровской и Омской областей с суммарной тепловой мощностью более 600 тыс. кВт (1990-2003 гг)

Результаты исследований использованы при подготовке рекомендаций по расчету, проектированию и применению систем энергообеспечения животноводческих ферм и комплексов, утвержденных Министерством сельского хозяйства СССР (в соавторстве с другими научными организациями страны)

Основные положения, выносимые на защиту:

— методология обоснования рациональных ресурсосберегающих систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта сельского населения с использованием векторных критериев, включающая показатели энергетической эффективности производства, мультипликативные показатели качества жизни населения и учитывающая энсргстичсскис, экономические, экологические и социальные последствия принимаемых решений в рамках всего народнохозяйственного комплекса;

— система математических моделей для обоснования рациональных систем энергообеспечения, включающая продукционные модели в растениеводстве и животноводстве, модели энергетических, материальных и инвестиционных потоков, воспроизводства трудовых ресурсов, воздействия выброса вредных веществ на экосистему и оценки эффективности структуры потребления энергоресурсов, учитывающая функциональные связи между параметрами системы энергообеспечения и показателями функционирования моделируемых отраслей производства;

— результаты расчета по оценке влияния параметров энергообеспечения сельскохозяйственного производства на динамику сложных хозяйственных систем, определяемые на основе системных критериев эффективности,

— результаты расчета рациональной структуры потребления энергоносителей на тепловые цели в технологических процессах сельскохозяйственного производства Сибири, учитывающие различные концепции развития систем энергообеспечения посредством изменения приоритета и количественной оценки целей;

— результаты экспериментальных исследований параметров систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей, температурно-влажностных режимов животноводческих помещений и энергопотребления технологических процессов сельскохозяйственного производства;

— принцип построения рациональных систем энергообеспечения животноводческого помещения с учетом формирования генотипа животных в ходе эволюции при переменных температурно-влажностных режимах среды обитания и технические средства для реализации рациональных режимов производства и потребления тепловой энергии

Апробация работы. Основные материалы работы были доложены на научно-технических конференциях по энергообеспечению и энергосбережению в сельском хозяйстве — (ВИЭСХ: 1994, 1998, 2000, 2003, 2004 гг.), всесоюзных конференциях по развитию производительных сил Сибири, секция «Топливно-энергетические проблемы Сибири», (Новосибирск, Якутск, Иркутск), 1981-1989 гг., международных конференциях по инженерным проблемам сельскохозяйственного производства (Китай, 1988г.; Монголия,1999 г.; Казахстан, 2000,2003 г; Санкт-Петербург, 1999 г); годичном собрании Сибирского отделения РАСХН — 2000 г; научной сессии РАСХН (13-14 октября 2003 г., г. Москва)

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 68 научных работах, включая монографию по проблемам энергообеспечения (20 печ. листов).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы и приложений; объем диссертации 350 стр., в том числе 324 стр. основного текста, 107 рисунков, 67 таблиц, список использованной литературы состоящей из 231 источника

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы исследования, краткую характеристику состояния проблемы Сформулированы цель, научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту

В главе 1. «Состояние проблемы, определение путей и методов решения научной проблемы» дан анализ и приведены особенности энергообеспечения сельскохозяйственного производства и быта сельского населения Сибири

Отмечается, что суммарная установленная мощность стационарных тепловых установок в сельской местности примерно в 4 . 5 раз превышает мощности мобильных энергетических средств

К основным особенностям систем энергообеспечения сельских районов Сибири следует отнести следующее:

— суровые природно-климатические условия региона определяют существенно более высокие требования к надежности систем энергообеспечения;

— сравнительно низкие цены на основные ископаемые энергоресурсы (на 20 ..70% ниже чем для центральных районов России) при различном (по отношению к ОЭС Центра) соотношении между ними;

— слабо развитая система газоснабжения сельских районов;

— низкая (в 2...7 раз ниже по отношению к Центральному экономическому району) рекреационная способность биосферы Сибири обуславливает повышенные требования к мероприятиям по охране окружающей среды;

— более высокие затраты на содержание коммунально-бытовой и производственной инфраструктуры на селе (в среднем на 20.. .50%).

В работах В Т. Благих, И.Ф Бородина, В.Е. Вершина, В Т Водянникова, И И Гургенидзе, П Я Пирхавки, В Н Карпова, Н.С. Канакина, В И. Русана, В.Н. Расстригина, С.П Рудобашты, А.П. Коршунова, Н.М Морозова, В.М. Никитина, В.П. Горелова, Д С. Стребкова, В.Н. Суцаченко, JI.A. Саплина, В.И. Сыроватки, A.B. Тихомирова, Ю.А. Меновщикова, A.M. Шувалова были сформулированы основные положения по оценке эффективности использования энергоресурсов в тепловых процессах сельскохозяйственного производства

В работах A.A. Жученко, Ю.Ф Новикова, В.В. Лазовского, А Б Лурье, Н.В. Краснощекова, P.A. Полуэктова, Н.В. Цугленка, Никольского О К и других исследователей сформировались основные принципы системного подхода к исследованию и оптимизации сельскохозяйственных систем.

Существующие методы обоснования рациональных параметров систем энергообеспечения, базирующиеся на стоимостных методах оценки, имеют следующие основные недостатки:

— не позволяют прогнозировать появление новых технологических решений, влияющих на технико-экономические показатели;

— модели корреляционного типа мало приспособлены для долгосрочного периода планирования технико-экономических показателей;

— методы линейного программирования позволяют получить в действительности широкую зону оптимума, в пределах которой находится большое число возможных вариантов, имеющих примерно равные оценки;

— учет неопределенности исходной информации, как правило, связан с субъективной оценкой вероятности появления различного сочетания исходных данных и переборам большего числа вариантов;

— слабо учитывается экологическая безопасность сравниваемых вариантов;

— не учитываются социальные последствия принимаемых решений;

— инфляционные процессы в экономике не позволяют с приемлемой точностью определить основные экономические показатели сравниваемых вариантов.

Для оптимизации структуры потребления энергоресурсов необходимо рассмотреть взаимодействие экономики, энергетики и сельскохозяйственного производства и их влияние на социальную сферу.

Целесообразно использовать показатели эффективности отражающие, в первую очередь, изменение качества жизни населения и энергетическую эффективность производства. Необходимо рассматривать энергетические и материальные потоки в агроэкосистеме, с последующим расширением объекта исследований до всего народнохозяйственного комплекса.

Для обоснования рациональных объемов потребления и условий эффективного использования энергоресурсов требуется уточнить характеристики режимов энергопотребления технологических процессов, которые во многом определяют экономические показатели систем энергообеспечения Необходимо получить оценки среднегодового коэффициента полезного использования топлива (кпи) по полной схеме энергоснабжения, возможные перспективные изменения технологических процессов, влияющие на основные технико-экономические показатели использования топлива и электроэнергии, зависимость продуктивности животных от параметров температурно-влажностного режима помещений.

Вопросы оптимизации режимов энергообеспечения технологических процессов сельскохозяйственного производства рассмотрены в монографиях В А Зеберга, В.Н. Расстригина, Д.С. Схребюова, трудах Ю.Н. Пчелкина, В.П. Горелова, В В. Михайлова, Г Я. Иванова, А.П. Коршунова, О И Хомутова, A.M. Хуцоногова.

Резкое повышение стоимости энергоносителей в настоящее время создало экономические предпосылки для внедрения рациональных режимов потребления.

Оптимизация режимов производства и потребления тепловой энергии позволяет получить технологический эффект как у потребителя тепловой энергии, так и у энергоисточника и является одним из наиболее эффективных энергосберегающих мероприятий, способствующих снижению коэффициента эластичности между производством сельскохозяйственной продукции и энергопотреблением.

Для обоснования рациональных параметров систем энергообеспечения необходимо выполнить междисциплинарные исследования и выявить взаимовлияние сельскохозяйственного производства и энергетики на эффективность функционирования народнохозяйственного комплекса и качество жизни населения.

В заключение главы сформулированы цель и задачи исследования

Во второй главе «Технико-экономический анализ систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственных потребителей» приведены показатели систем энергообеспечения, полученные в результате обследований ряда хозяйств Западной и Восточной Сибири.

Определены значения среднегодового коэффициента использования топлива (рисунок 1), стоимости тепловой энергии для различных систем энергообеспечения

Штатный коэффициент системы электротеплоснабжения (ЭТС) составил величину 5...8, при теплоснабжении от топливной котельной на угле 8 .14, на жидком топливе и газе— 6... 10 чел/МВт. Численность обслуживающего персонала при ЭТС непосредственно в хозяйстве снижается в 4 раза по сравнению с топливной котельной на угле.

Металлоемкость системы теплоснабжения на основе угольной котельной для основных сельскохозяйственных районов Сибири составила 25 65, на газе— 36...157, на жидком топливе— 15...20 кг/кВт.

у = 10 * 0 02 • попги] (х 0 5*5 0 0474342)

у ' 8 * 0,005 • попга! (х 0 285 0 014142«)

'кмЬ:

<0.521 Ю.М1 . . - .

<&50| (0Л41 (ОЛЧ Ц2,Л41 • /Я

■ян схемы энергоснабжение (ги)

газ

у-II '0,02'пот! (я.0,4454» 0£МаС91)

Или схемы энергоснабжения (электроэнергия)

электроэнергия

у - 10 • 0,05 * лплт] («, 0,315, 0,0747217)

сяены энергоснабжения (дистиллят)

ДИСТИЛЛЯТЫ

уголь

Рисунок 1. Распределения кпи топлива систем энергообеспечения при использовании различных энергоносителей

Интенсивность отказов (параметр потока отказов) для централизованных систем ЭТС составила 3,45.. 18,9-Ю-4 1/ч Для централизованной схемы теплоснабжения от топливной котельной интенсивность отказов составила величину 6...3 • КГ31/ч., при децентрализованном ЭТС этот показатель составил 2.. .3 • 10 1/ч.

Одним из основных источников потерь энергии являются неоптимальные режимы работы котлоагрегатов (до 70% всех потерь энергии).

В случае использования твердого топлива в качестве энергоносителя для тепловых процессов систем энергоснабжения выброс пыли в 25 раз, окиси углерода в 4 раза превысил показатели для схемы ЭТС. Выброс двуокиси серы примерно сопоставим с вариантом ЭТС. При использовании небольших топливных котельных практически все выбросы концентрируются в жилой зоне. Переход на схему ЭТС позволит уменьшить выброс пыли на 40, а окиси углерода на 0,58 кг/(г чел).

Метеорологические показатели (температура и влагосодержание наружного воздуха) являются основными факторами, определяющими объем энергопотребления на тепловые цели. Определены параметры распределения температуры наружного воздуха- математическое ожидание шт (-11,18...-14,73°С) и среднеквадратичное отклонение <т (9,33... 11,28) по природно-производственным зонам Сибири.

Продолжительность стояния температуры наружного воздуха в отопительный период описывается уравнением'

АН = (ЛЪ2Л/а 4гж) схр(-(М-'"т)2 )'

2а2

где 4Z,— распределение длительности стояния температуры наружного воздуха; а— среднеквадратичное отклонение распределения температуры воздуха; Ш — температура наружного воздуха; 1пт — среднее значение температуры наружного воздуха (октябрь - март)

Общее выражение для определения влагосодержания наружного воздуха в функции температуры (для диапазона температур 4.. ,-50°С.) имеет вид:

d„ = 220 (4,13- 10Г3 t2m +0,2757- lm +4,8439)/(tm+273), г/м3 (2)

Время использования установленной мощности теплогенерирующего оборудования угольных котельных составило 115...700 ч/г., для варианта электротеплоснабжения 1000.. 1360 ч/г (потребитель молочно-товарные фермы).

Проведен анализ существующих систем технического обеспечения режимов работы теплоэнергетического оборудования Примерно 80% всех отказов элементов системы учета и управления режимом энергопотребления связано с отказом датчиков расхода среды Отказы технологических контроллеров составляют менее 5% всех отказов элементов систем информационного обеспечения

Анализ представленных результатов позволяет определить последовательность проведения энергосберегающих мероприятий. Общий потенциал энергосбережения составляет 10 ..12% от существующего объема производства тепловой энергии

Технико-экономические характеристики систем теплоснабжения на основе угольных котельных имеют значительно большую неопределенность основных показателей, обусловленную более низким уровнем организации процесса, чем параметры ЭТС и систем с использованием дистиллятов и газа.

Для корректного сравнения эффективности различных систем энергообеспечения необходимо учитывать значение дисперсии для среднегодового коэффициента использования и времени использования максимума нагрузки Дисперсии сравниваемых параметров целесообразно принимать по результатам обследования существующих объектов или как неизвестные и неравные (в общем случае). Сравнение стоимостных параметров (себестоимость, прибыль и т д) различных вариантов энергообеспечения целесообразно проводить с использованием специальных методов (f-статистики Велча (Welch)). Для использования принимается вариант, имеющий лучшие показатели и не перекрывающий доверительные интервалы альтернативного.

В третьей главе «Методология обоснования ресурсосберегающих систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственных потребителей» рассмотрена методология решения научной проблемы.

Система энергообеспечения сельскохозяйственного производства (рисунок 2) как по значимости, так и по наличию основных признаков может быть классифицирована как большая производственная система. Оптимизировать поведение данной системы необходимо с использованием системных критериев Обосновано использование показателя качества жизни в качестве подобного критерия. Наиболее важная составляющая показателя «качество жизни»— обеспеченность питанием (калорийность и качество рациона питания человека) — определяется в первую очередь энергетической эффективностью сельскохозяйственного производства.

Формулировка и количественное описание связей и взаимодействий данных отраслей с сельскохозяйственной системой на данный момент возможны лишь с существенными допущениями. В данном случае представления о функциональных связях в системе являются более важными, чем детальная ее модель.

Для определения рациональной структуры и режимов потребления энергоресурсов разработана интегрированная среда энергоэкономического анализа и прогнозирования развития систем энергообеспечения «Мир 33».

Анализ состояния вопроса позволил выработать концептуальную модель системы и на её основе сформировать алгоритм обоснования рациональных параметров энергообеспечения тепловых процессов

Концептуализация системы. Общая методика построения модели для оценки перспективной системы энергообеспечения основывается на идеях, принятых при построении динамической модели развития региона {Meadows, 1974 г) В качестве основных фазовых переменных выбраны- численность населения, общая и сельских районов Р и Pagr; основные производственные фонды, общие и по отраслям К,; объём оставшихся невозобновляемых энергетических ресурсов Np накопленный объем загрязняющих веществ в биосфере 2; уровень производства продовольствия — F; объем потребления энергии по отраслям Е„ энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства Ьек Постановка задачи в общем виде-

модель системы

dY/dt=F/t,Y,U), • (3)

где Y— вектор-функция фазовых переменных; U(t,Y,x— параметры управления) — вектор управлений;

Параметрами управления являются количественные и качественные характеристики системы энергообеспечения сельских районов — структура и объемы потребления энергоносителей, режимы энергопотребления, определяемые концепцией развития систем энергообеспечения, задаваемой системой ограничений на величину используемого энергоносителя и приоритетом целей.

В качестве ограничений признано целесообразным использовать следующие-Z<Z""K — ограничения на максимум загрязнений; M>Kfm — ограничения на минимальный уровень жизни; F>Fmm — ограничения на минимальный уровень питания; dP/dt > ср — темп прироста населения не меньше заданного; Е>Е""" — ограничения на минимальное энергопотребление; Кртмтв,, /Р(Пр,шзво<>ство+имтрт)) > 0,75 — условие продовольственной безопасности,

QLF >c4if— ограничения на минимальный показатель качества жизни; dGDP/dt > cqdp — темп прироста валового внутреннего продукта не менее заданного;

bek > Ьекf"—энергетическая эффективность с/х производства не менее заданного, GDP/ Е > cGdp е — энергетическая эффективность н/х производства не менее заданного.

На каждом шаге моделирования проверяется и корректируется баланс по фондам, труду и потребленным энергоресурсам:

т

(ЛК ) i = 1 — баланс по основным производственным фондам отраслей (;=/ т);

1

т

^(AL) I — баланс по трудовым ресурсам отраслей;

1

Внешняя система (народное хозяйство)

ТРУДОВЫЕ РЕСУРСЫ (модель НАСЕЛЕНИЕ)

ОТРАСЛЬ ПО КОМПЕНСАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ (модель ЭКОЛОГИЯ)

ЭНЕРГЕТИКА И ТОПЛИВНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ (модель ЭНЕРГЕТКА)

ИГОММШ ПШЮТ ТНЧПЛГОЧСГОО ,моип )К01ЮМИК\

*-- фонды ' ~ ' £ — трудовые ресурсы х В, Б—топливо, энергия загрязнения продукты питания изменения трудовых ресурсов приращение уровня загрязнений Л1 г

Рисунок 2 Схема взаимодействия сельскохозяйственной системы и отраслей народного хозяйства 12

т

У {~КЕ) 1=1 — баланс по потребленным энергетическим ресурсам отраслей,

где Л — доля отрасли в фондах, трудовых ресурсов и энергопотреблении.

Используемый математический аппарат — нелинейные дифференциальные уравнения первой степени.

Использованы следующие основные критерии эффективности системы энергообеспечения и их производные: Р— объем производства продуктов питания, ккал (МДж)/год; В— объем потребления энергоресурсов, т у. т.; УУР— валовой внутренний продукт (ВВП), созданный в отраслях материального производства (в том числе сельскохозяйственного), р/год. При исследовании энергообеспечения региона используется валовой региональный продукт (ВРП); УУР Е — эффективность использования энергии, р. ВВП/т у. т.; 2— накопленный объем загрязняющих веществ в биосфере, о. е.; Ьек— энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства, о. е., ОЬР— качество жизни населения, о. е.

Критерий «качество жизни» определяется как мультипликативный показатель, включающий характеристики среды обитания, материального уровня жизни и т. д.:

где Xj — сомножители, определяющие влияние: уровня питания — xh материального уровня жизни (фонды сервисных отраслей на душу населения) — х2, уровня загрязнения — х3, площадь пашни на душу населения — х4, располагаемых невозобновляемых ресурсов — х5, качества питания — х6 на мультипликативный показатель «качество жизни»; д ' — коэффициент приведения; х° —

пп j

базовые значения переменных; п; — показатель степени.

В зависимости от постановки задачи моделирования, используются комбинация указанных критериев или накопленное их значение за период моделирования процесса.

Реализован следующий алгоритм решения задачи:

— на заданном отрезке времени имитации системы (0-7) задавалась структура потребления энергоресурсов, путем определения векторов нижних и верхних ограничений lb и ub\

— исходя из общей концепции развития системы, определялись векторы начальных приближений х0 и формировались векторы целей goal и весовых коэффициентов целей weght-,

— осуществлялась прогонка комплекса моделей и определялись отклики системы по критериям оптимизации;

— методами регрессионного анализа определялись коэффициенты при квадратичных полиномах зависимости критериев системы fun (векторная функция векторного аргумента) от структуры потребления энергоресурсов ¥\

— с учетом полученных векторов х0, goal, weght решалась задача векторной оптимизации по определению рациональной структуры потребления энергоресурсов.

Вектор весовых коэффициентов целей weght = [flt f}?, ,fim] определялся в соответствии с лексикографическим методом.

(4)

Для определения рациональной структуры энергоносителей на конечном этапе использован метод векторной оптимизации — достижения цели, предложенный Gembicki и описываемый соотношениями'

min(y) (5)

yeR.xeO

при ограничениях

F, - <0, у < F,, i =1,2,. .,т,

где a>¡— весовые коэффициенты целей, устанавливаемые исходя из постановки задачи (задание основных целей при рассмотрении концепции энергообеспечения); F, — множество целей; F, — устанавливаемые значения «цели»,

которые целесообразно достигнуть.

Принималась структура потребления энергоресурсов, имеющая по совокупности показателей лучшее значение и приемлемую динамику фазовых переменных

Для оценки целесообразности сельскохозяйственного производства Сибири выступать в роли энергетического «донора» разработана динамическая модель энергетических потоков на многоотраслевой ферме Agro_farm. На основании результатов моделирования и последующего анализа определяется целесообразность производства возобновляемых энергоресурсов на многоотраслевой ферме.

Для выбора рациональной системы энергообеспечения тепловых процессов непосредственно в хозяйствах разработана методика и комплекс программ teo_main. Основное отличие данной методики — в учете неопределенного характера основных показателей систем энергообеспечения. Используются матрицы сочетаний исходных данных, построенные с учетом вероятностно-определенной информации, минимаксные критерии и полученные в ходе исследований функции распределения наиболее значимых параметров систем энергообеспечения

Плотность распределения среднегодового коэффициента использования топлива определена как:

Ф)д»сж» = 1/( а 42л) ехр (- (х -т)2 / (2- а2)) (б)

Математическое ожидание и СКО параметров для различных энергоносителей составили: дистилляты— т = 0,445, а = 0,0568; уголь-— т = 0,315, а = 0,0747; газ т = 0,585, а = 0,0470; электроэнергия — а = 0,0141, т = 0,28.

Функции распределения отклонений затрат в элементы системы электроснабжения Лз,%,описываются как

F(A3) = (1/42 ) ехр (- (Аз - 3,3)2 / (2 422) ) (7) Рассматриваются неблагоприятный Y1, благоприятный Y2 и промежуточные варианты Y3-Y5, представляющие сочетания благоприятных и неблагоприятных значений параметров (среднегодовой коэффициент использования топлива tj, время использования максимума нагрузки Ттах, стоимость топлива Sí_t). Рассчитывается балансовая прибыль Пи и себестоимость тепловой энергии С'„ (s — вариант задания исходных данных, ¿-вариант схемы энергообеспечения). Определяется среднеарифметическое значение балансовой прибыли:

n, = jínis • (8)

При обосновании систем энергообеспечения для независимых хозрасчетных организаций в качестве критерия эффективности системы энергообеспечения использована общая величина прибыли тах(Пср), получаемая за срок службы

При выборе вариантов систем энергообеспечения для внутрихозяйственных целей используется минимуму Среднеарифметической себестоимости единицы отпускаемой энергии:

min С, =min({fjCJ-

»j s=i

При определении стоимости тепловой энергии, отпускаемой предприятием-монополистом, расчет ведется исходя из себестоимости, согласованного уровня рентабельности производства и величины НДС.

При наличии существенной зоны неопределенности стоимостных оценок различных систем энергообеспечения, эффективный вариант определялся путем решения лексикографической задачи оптимизации. Принимается вариант, имеющий лучшую оценку по обобщенному критерию Л

т

i т

ßm>0; ß, > _L У ßjMj, i = m-l,. 2,1, (10) fä i

где 0 <Ml < min {\K,(u ) - K,(v) \}, u, v, € (J K/u ) + K, (v),

M, > max K/u ) - min K,(v), и e U, v G U

где AT, — оценка ;-го критерия; ц , — нижняя оценка минимально возможного увеличения значения /-го критерия; М, — верхняя, максимально возможного увеличения его значения.

В четвертой главе «Разработка математических моделей для выбора рациональных систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей» рассмотрены принципы построения и основные допущения, принятые при разработке математических моделей.

В основу интегрированной системы энергетического и макроэкономического анализа «Мир-33» положена модель с секторами: сельскохозяйственное производство, общее производство, энергообеспечение сельского хозяйства, топливно-энергетический комплекс, социальная сфера и экологии (рисунок 3).

Оценка эффективности систем энергообеспечения осуществляется за счет изменения валового внутреннего (регионального) продукта, определяемого по величине дополнительно отвлекаемых ресурсов (изменения: Д/ — затрат труда, млн чел.-г.; Дк— производственных фондов (основного капитала), млрд р; Де — полезного потребления энергии, млн т у. т.), необходимых для реализации различных вариантов энергообеспечения.

Произведенный валовой внутренний продукт для отраслей материального производства — AGDP при малых приращений переменных, определялся в модели «Экономика» по следующей установленной зависимости

AGDP-1,15 (0,17348 + 0,9112 А! + 0,283 Ак + 0,2138 Ае), (11)

где 1,15— коэффициент, отражающий влияние не идентифицированных факторов.

Рисунок 3 Блок-схема системы Мир-33

В данной модели рассчитываются величина основных производственных фондов А", по отраслям производства и перераспределение параметров Д СИР, Д/, ДА и Ле между секторами модели. Входные параметры модели— располагаемые трудовые ресурсы, величины ущерба от загрязнения окружающей среды, объем потребления энергии, объем экспорта и импорта энергоресурсов и продовольствия Выходные параметры — инвестиции по секторам модели АК„ располагаемый доход домохо-зяйств, величина валового внутреннего (регионального) продукта бОР.

Приводятся основные допущения принятые при построении модели Модель «Агроэкосистема» включает в себя следующие программы расчета производства продукции растениеводства и животноводства, калорийности рациона питания, объема производства ВИЭ.

Входные параметры — трудовые ресурсы, величины ущерба от загрязнения окружающей среды, объем потребления топлива и энергии, объемы инвестиций на развитие отрасли. Выходные параметры — объемы производства сельскохозяйственной продукции по отраслям, калорийность рациона питания, объем производства возобновляемых энергоресурсов (ВИЭ).

При расчетах использованы следующие основные показатели, характеризующие климат и почву по природно-производственным зонам Сибири' максимальная

продуктивность почв Y_max, гуматный гумус почвы G_gg , фульватный гумус почвы G J, доля доступных и полуцоступных форм азота, фосфора и калия в почве от максимально возможного содержания, гидролитическая кислотность почвы Hg, среднегодовое количество осадков R, среднегодовая температура Т.

Урожайность зерновых культур определяется по следующей зависимости:

Yп = foi(A0¡, HF, Capital_ga, Pest_ga, Nilro_ga ,S,CL), кг/га, (12)

где HF— показатель эффективного увлажнения,о.е., S— показатель потенциального плодородия почв,о е , CL — коэффициент благоприятности клима-га,о е ,Pest_ga — дозы внесения пестицидов; Nitrojga -дозы внесения азотных удобрений; A0¡ — коэффициент,учитывающий значения неидентифицированных переменных.

Производство зерна определяется как

Bcrop = fo}(A02,,Y0, Capital_ga, Sga.ASga, En_ga, h_labe,AY0), кг, (13)

где Sga — площадь, занятая под зерновыми культурами, га; Asga — потери сельскохозяйственных земель из-за ухудшения параметров среды, вызванного увеличением производства энергоресурсов, га; AY0— потери потенциальной урожайности зерновых культур из-за ухудшения параметров среды, вызванного увеличением потреблением энергии, кг/га; h_labe — трудозатраты, чел -ч/га; Enjga— энергообеспеченность в растениеводстве, кВт/га; А0?— коэффициент, учитывающий значения неидентифицированных переменных.

Подмодель производства продукции животноводства включает следующие расчетные блоки B_an¡: производство молока, производство говядины, производство свинины. В качестве основных параметров модели используются показатели, уровень кормления ud_corm, фондовооруженность Capitalan, затраты труда hjabejm, затраты энергии Еп_ап.

В_ап,=/оз(А„3, Capital_an„ B_an¡, Еп_ап„ h_labe_an¡,ud_cormJ, кг/га. (14)

При построении модели приняты следующие допущения:

— выбытие пашни из сельскохозяйственного оборота определяется объемом и эффективностью потребления и производства энергоресурсов (в том числе);

— увеличение продукции растениеводческого блока создает предпосылки для увеличения численности населения и объема используемых ВИЭ;

— увеличение пашни сопряжено с затратами энергии, труда и капитала;

— увеличение производства сельскохозяйственной продукции и энергии приводит к увеличению накопления загрязняющих веществ в биосфере;

— увеличение уровня загрязнений приводит к потере потенциальной продуктивности в растениеводстве и животноводстве, дополнительному изъятию земель из оборота;

— потеря потенциальной продуктивности сельскохозяйственного сектора приводит к уменьшению калорийности рациона питания человека и, в конечном счете, к снижению численности трудоспособного населения и качества жизни.

Модель «Энергообеспечение» (рисунок 5) включает в себя программы расчета: структуры потребления энергоресурсов (народное хозяйство), потребления энергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского населения, технологического эффекта от рациональной структуры потребления энергоресурсов, оптимальной структуры потребления энергоресурсов сельских районов.

Входные параметры — трудовые ресурсы, объемы инвестиций на развитие отрасли. Выходные параметры — объемы потребления топлива и энергии для отраслей сельскохозяйственного производства, величины выброса вредных веществ в биосферу, загрязнения окружающей среды

Предварительная оценка рациональной структуры потребления энергоресурсов проводилось на основе методов нелинейного программирования в М-постановке.

п т

£ XM(St_gkal[ij]) XfiJJ -> min, (15)

п J 1

%M(r¡ (rl[i,j])X[i,j]+t(ai)*Wi=M(beq[i]), 1=1.2. ..m; (16) J m

lb[j] < X ШЛ ^ ub[j] , j=I,2, ,n; (17)

l

XfiJJ >o, i=l,2,...,n,j=l,2...,m ,

где t(a¡) — нормированное значение случайной величины, которое с вероятностью a¡ не превысит i-e ограничение; a¡ — заданная вероятность, с которой должно быть выполнено г-е ограничение;

fV¡ — величина дополнительного ресурса, который требуется вследствие вероятностных исходных данных,

w, = (t +а>*,])050 , (1 8)

а ф) — среднеквадратичное отклонение параметра r¡, определяемое исходя их результатов обследования существующих систем энергообеспечения; X[ij] — потребление у-го энергоресурса в i'-m технологическом процессе, St_gkal[ij] — стоимость у'-го энергоресурса в i-м технологическом процессе; beq[i] — вектор-столбец тепловых нагрузок по технологическим процессам, lb[ij],ub[ij] — вектора нижних и верхних ограничений на используемые ресурсы, t¡[ij] — среднегодовой коэффициент использования топлива;

Стоимость тепловой энергии для топливного варианта С и ЭТС Cel

Са =fi(Klls, Qrn„Lsht¡s,StJ, t/¡s, Tmaxs, t, R) (19)

Cel „ =f:(K2¡!,Lshtls,St_e, r]w Tmaxs, r,Lw, gamma_pls, delta_gamma¡s) (20) где Kl — удельная стоимость кВт мощности; Qrn — низшая теплотворноя способность топлива; Lsht— штатный коэффициент схемы; R— расстояние транспортировки топлива; г — режим потребления тепловой энергии; Lw — длина BJT ЮкВ; gamma_р— плотность электропотребления; delta_gamma— прирост плотности электропотребления района; St_e — стоимость электроэнергии; I— вид энергоносителя; s — вариант задания (сочетания) исходных данных При построении модели приняты следующие допущения'

— объем производства топлива и электроэнергии определяется величиной производственных фондов, затратами труда и энергии, эффективностью преобразования, темпом добычи первичных энергоресурсов;'

— увеличение производства энергоресурсов создает предпосылки для увеличения отпуска качественного топлива и электроэнергии для сельскохозяйственных потребителей и создает предпосылки для экспорта;

— рост экспорта энергоресурсов приводит к увеличению ВВП;

внешнеторговое сальдо

Рисунок 5. Блок-схема модели «Энергообеспечение»

— увеличение экспортного потенциала приводит к увеличению инвестиций в отрасли ТЭК и их уменьшению в другие отрасли народного хозяйства;

— уменьшение инвестиций в экономику приводит к снижению объема производства ВВП и ухудшению качества жизни;

/

— увеличение объема производства и потребления энергоресурсов приводит к увеличению уровня загрязнений и времени полураспада загрязнений Т,

— увеличение загрязнений биосферы приводит к уменьшению численности населения, ухудшению качества жизни и потере производственного потенциала

Модель «Экология» предназначена для оценки ущерба от хозяйственной деятельности человека в сельскохозяйственном производстве и энергетике

Входные параметры— объемы производства сельскохозяйственной продукции и использования удобрений и пестицидов, энергоресурсов, численность и структура населения, объемы инвестиций на развитие отрасли по компенсации загрязнений Выходные параметры: ущерб от загрязнения биосферы.

Ущерб от ухудшения экологических показателей среды обитания определяется как сумма потери сельскохозяйственного производства, располагаемых трудовых ресурсов и потери ВВП.

Модель «Население» рассчитывает возрастной состав населения, ожидаемую продолжительность жизни Lmida, численность трудоспособного населения Входные параметры — располагаемый доход домохозяйств, величины выброса вредных веществ в биосферу, уровень питания населения. Выходные параметры — численность населения и трудовые ресурсы, продолжительность жизни населения

Оценка устойчивости разработанных моделей проводилась с использованием критерия Уилкоксона Чувствительность разработанных моделей определялась по оценке влияния структуры и объемов потребления энергоресурсов на эффективность народнохозяйственного производства Проверка адекватности моделей осуществлена по ретроспективным данным развития экономики

В пятой главе «Рациональные системы энергообеспечения и структуры потребления энергоресурсов в тепловых процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского населения» рассмотрены результаты исследований эффективных параметров систем энергообеспечения.

Структура потребления энергоносителей в технологических процессах сельскохозяйственного производства определялась в ходе вычислительного эксперимента. Задавались различные первоначальные значения коэффициента эластичности энергопотребления по ВВП (от 3,5 до 0,5%/%, варианты А-Е), производству сельскохозяйственной продукции и энергопотреблению— высокий, средний и низкий уровень.

Расчеты позволили оценить рациональные параметры систем энергообеспечения сельскохозяйственного производства: динамику структуры потребления энергоносителей на тепловые цели, удельное топливо- и электропотребление во взаимосвязи с макроэкономическими показателями развития страны и регионов Сибири (рисунок 5). Результаты вычислительного эксперимента позволили оценить масштабы наступления кризисных явлений— снижение численности и качества жизни населения, при условии сохранения в развитии сельского хозяйства, энергетики и экономики страны негативных тенденций периода 80-х. 90-х годов- эффективность использования энергоресурсов на уровне 1,5 долл/кг у т, уровень выброса вредных веществ в биосферу — 7 т/чел в год, соотношение между ростом потребления энергоресурсов и ВВП 3%/% и т д

Во всех случаях в рамках допущений, принятых в модели, после относительно коротко периода развития— 15...20 лет— происходит ухудшение состояния моделируемой системы по всем показателям Реализация рациональных параметров систем энергообеспечения позволяет уменьшить последствия ожидаемых кризисных явлений.

н&1#4ональный доход

|

■«а***

аитг» .........

ео |— I —»— вариант а еориакт В 0 ввривнт.С вариант О я*»тт>

численность нас ©пения

Рисунок 5 (1) Динамика основных показателей моделируемой системы

21

30 40 50 60 70

динамика стрктуры потребления энергоресурсов ■тепле вые п

30 40 50

запасы эиергоресурсое

йф«*»* ■Лияввя

шшш ЗЭЙЙЗйй

1 > I 1

производство энергоресурсов

потребление энергоресурсов (сельские районы} по вариантам

! .¿Ььчал Щ4ИГ-

мшш

Рисунок 5 (2) Динамика основных показателей моделируемой системы

I

I

ср годовой коэффициент использования топлива(сельские районы)

рз / *

яааяияш

Рисунок 5 (3) Динамика основных показателей моделируемой системы

уровень загрязнений

Для сельских районов удельное топливопотребление по умеренному варианту плавно увеличивается со среднегодовым темпом роста примерно 0,35...0,45%/год, для альтернативного варианта темп роста составил около 1%/год

Потребление качественного энергоресурса — электроэнергии — увеличивается в сельских районах с 0,45 до 1,4.. .2-10 кВт-ч/чел,

Рост производства продуктов питания составляет от 0,8 до 1,5%/год для умеренных вариантов развития.

Производство зерна в начальный период имитации составляет 450 кг/(чел. год) Для вариантов «Е» и «В» на временном отрезке 15. .22 лет происходит уменьшение производства зерна с 450 до 380 кг/(чел год) и далее происходит плавный рост во всем диапазоне со среднегодовым темпом около 1%/год Калорийность рациона питания увеличивается с 2600 до 3200 ккал/(чел /год)

Уровень накопления вредных веществ в биосфере при высоких темпах роста энергопотребления увеличивается к 40-му году имитации 70-кратно по сравнению с первоначальным значением. Среднегодовой темп накопления вредных веществ составил 5%/год.

Для умеренного варианта сокращение численности населения на конец периода моделирования составило 35. 40%.

Интегральный показатель качества жизни (рисунок 6) имеет устойчивую тенденцию к снижению во всем диапазоне.

Рациональный темп роста топливопотребления в сельском хозяйстве составил 0,35.. 0,45%/год и электропотребления — 1,6 1,7%/год (с учетом повышения среднегодового коэффициента использования топлива) При данных значениях указанных показателей достигается компромисс между материальным уровнем жизни, качеством окружающей среды, темпом исчерпания запасов энергоресурсов.

Влияние удельных объемов потребления энергии, с учетом временного фактора, на качество жизни представлено на рисунке 7.

Зависимость производства продуктов питания от удельного потребления антропогенной энергии на 1 га пашни представлена на рисунках 8...9. Увеличение энергопотребления— более 12... 14 ГДж/га пашни— практически не приводит к повышению производства продуктов питания. Это свидетельствует об исчерпании энергетического фактора, обуславливающего рост качества жизни и необходимости перехода на новые технологии в сельскохозяйственном производстве

Рисунок 7 Влияние объемов потребления конечной энергии на качество жизни

24

Влияние удельного энергопотребления на энергетическую эффективность — отношение энергетического эквивалента произведенных продуктов питания (продукция животноводства и растениеводства) за год к суммарным затратам энергии — представлено на рисунках 8, 9. Во всех рассмотренных вариантах развития сельскохозяйственного производства наблюдается устойчивое снижение энергетической эффективности производства продуктов питания с 0,8 . 0,7 до 0,14 при увеличении суммарного потребления конечной энергии с 7 до 42 ГДж/га пашни

у*-1 42419*3 091*8'* 2 973е7'хЛ2*1 05е6*хЛ3-17609 46*хл4+112 479-х"5+вря

Рисунок 8 Влияние удельного потребления совокупной энергии на уровень производства продуктов питания /*■

у-0 6В7+0 041 *х О 007*хЛ2+0*хяЗ 6 Э52е-в*хя4*4 344е-в*х*5«-ерв

7 32 25 27 42.85

еп_(1ет_5ит_5

Рисунок 9 Влияние удельного потребления энергии на энергетическую эффективность производства продуктов питания

При учете энергетических, экономических и экологических факторов, включая затраты на энергообеспечение бытовых потребителей, предельная величина совокупных энергозатрат по показателю объема производства продуктов питания составит 24.. .26 ГДж/га пашни.

Необходимо использование ресурсосберегающих и экологически более чистых технологий производства сельскохозяйственной продукции, обеспечивающих не превышение указанных пороговых значений удельного энергопотребления

Оценка динамики структуры топливно-энергетического баланса (ТЭБ) сельских районов Сибири осуществлялась с использованием вышеприведенных методики и алгоритмов расчета.

Вектор целей (вариант) принят как goal = [ L0 Ро VVP0 1/Z0 F0 bek0] (L0 — средняя ожидаемая продолжительность населения, Ьек0 — прогнозируемый уровень энергетической эффективности сельскохозяйственного производства).

Изменяя структуру потребления энергоносителей в регионе у, при соблюдении требуемых ограничений, определяли отклик модели по вышеуказанным показателям.

L =Ш, Р =Ш, VVP =Ш, Z =Ш, F =f,(v). bekro (21)

Далее решалась задача векторной оптимизации по определению рациональной структуры потребления энергоресурсов методом достижения цели для каждого временного отрезка.

В результате расчетов определены условия вовлечения в топливно-энергетический баланс тепловых процессов различных энергоносителей и рациональные объемы потребления энергоресурсов по технологическим процессам сельскохозяйственного производства при различных вариантах задания концепции энергообеспечения.

При отсутствии ограничений и равенстве критериев для районов Западной Сибири, доля газа изменяется с 85 до 80%, угля с 15 до 8%, электроэнергии с 10 до 20%. При ограничении доли газа (10%), доля угля изменяется с 60 до 50%, дополнительно в ТЭБ вовлекается биомасса лесов — до 18.. .20%.

При задании вектора целей weght =[3 223 2 1] как наиболее вероятного варианта и сохранении ограничений на объемы использования газа, потребление электроэнергии становиться незначительным. Доминирующую роль будет играть уголь — от 90 до 60% в конце расчетного периода. Использование биомассы лесов увеличивается до 20.. .25%.

Аналогичные расчеты проведены для условий Восточной Сибири. При отсутствии значимых объемов поставок газа доля угля изменяется с 98 до 58% . Доля биомассы лесов в оптимальном плане в начале увеличивается до 30%, затем уменьшается до 20...25% Доля возобновляемых источников энергии увеличивается с 0 до 15% к концу периода.

При жестких ограничениях на объемы выброса вредных веществ объемы использования ВИЭ увеличиваются с 3 до 40.. .45%. Доля угля уменьшается до 40%

При приоритете показателей качества жизни рациональная структура потребления выглядит следующим образом: доля угля во второй половине расчетного периода (после 15-го года имитации) уменьшается с 85 до 70%. Доля биомассы лесов в оптимальном плане увеличивается до 28%.

Условием вовлечения в ТЭБ тепловых процессов возобновляемых источников энергии {ветровая и солнечная энергия) является увеличение в 3 раза веса критерия «произведение численности населения на среднюю ожидаемую продолжительность жизни» по сравнению с другими критериями.

Вариант динамики рациональной структуры потребления энергоресурсов представлен на рисунке 10.

Произведена оценка влияния увеличения стоимости энергоносителя (уголь, газ, электроэнергия и дистилляты) на рациональную структуру ТЭБ тепловых процессов.

Пример рациональной структуры потребления в размере «технологический процесс — энергоресурс — объемы потребления» представлен на рисунке 11.

S в 7 в II<1H1]1IIIIIII»IS1II!1

системное время

Рисунок 10. Динамика структуры ТЭБ тепловых процессов Восточной Сибири (стоимость

единицы тепловой мощности для возобновляемых источников 25% от существующего уровня), матрицы ограничений- lb = [0 0 0 0 0 ], иЬ = [ 1 0,1 1 1 1], вектор весов критериев weght = [3 2 2 3 2 1], вектор целей goal = [ 74; 150,0; 300000, 2,50; 145000, 1,50 ])

Рисунок 11 Рациональная структура потребления энергоресурсов сельских районов Западной Сибири (вариант)

Выполнены расчеты по выбору рациональной системы энергообеспечения типовых хозяйств. Зависимости затрат в систему энергообеспечения от параметров режима энергопотребления представлены на рисунке 12 (координаты «мощность тепловой установки — расстояние транспортировки топлива») с учетом вариантов задания исходной информации у1 и у2.

В зависимости от условий энергоснабжения, максимальной установленной мощности и времени использования максимума нагрузки определяется стоимость тепловой энергии для вариантов ЭТС и теплоснабжения от топливной котельной на угле. На рисунке 12: А1 — зона эффективного использования угля, АЗ — зона эффективного использования электроэнергии, А2 — зона неопределенности.

тепловая мощность,кВт

♦ 1=10 км,у2 «• »=50 и. У2 »V 1=100 и му2 ф 1=200 км у2 *Ж 1=400 км у2 • 1=10 км у1 + 1=50 км,у1

- 1=100 км у1 ~ 18200« му1 1=400 ю му1 - - ЭТС у2 .-л» ЭТС у1

Рисунок 12 Зависимость стоимости тепловой энергии от тепловой мощности

и расстояния транспортировки для бурого угля и ЭТС (молочнотоварная ферма)

Сравнительные анализ результатов расчета для варианта ЭТС и теплоснабжения от топливной котельной на угле показал следующее:

Наиболее эффективным энергоносителем для тепловых процессов коммунально-бытовых потребителей является газ во всем исследуемом диапазоне нагрузок.

Для производственных потребителей (молочно-товарные фермы) вариант электротеплоснабжения предпочтительнее варианта теплоснабжения от угольной котельной для предприятий с максимальной потребляемой мощностью до 200 кВт. В диапазоне 200... 1400 кВт данные варианты равноэффективны. Использование жидкого топлива (дистиллятов) для теплоснабжения наименее эффективно по сравнению с традиционными вариантами энергообеспечения тепловых процессов.

Децентрализованные источники тепловой энергии работающие на угле, более эффективны, чем вариант электротеплоснабжения во всем исследуемом диапазоне тепловой мощности для коммунально-бытовых потребителей Вариант теплоснабжения от угольной котельной с развитой структурой тепловых сетей является менее эффективным, чем электротеплоснабжение коммунально-бытовых потребителей.

Для производственных потребителей наиболее эффективным энергоносителем для тепловых процессов является газ, следующим по эффективности энергоносителем является электроэнергия. Электротеплоснабжение и теплоснабжение от угольной котельной молочнотоварных ферм в исследуемом диапазоне равноэффективно.

Сравниваемые показатели систем энергообеспечения имеют широкую зону неопределенности выбора эффективной схемы. В качестве критериев для принятия решений в зоне неопределенности А3 использованы показатели: штатный коэффициент схемы Ц1}, интенсивность отказов ¿¿2/.металлоемкость Ь{3}, суммарные потери энергии Ц4) Рас-

четы показали, что при задании сравнительной важности критериев, таких как ЦЗ}Ц1}Ц2}Ц4},ЦЗ}Ц1}Ц4}Ц2},ЦЗ}Ц2}Ц1}Ц4}МЗ}Ц2}Ц4}Ц1}МЗ}Ц4} Ц1}1{2},ЦЗ}Ц4}Ь{2}Ц1}, эффективной будет схема энергоснабжения от топливной котельной на угле. Значение РУ(Г) / Ри(Э) = 1,36... 1,94. При задании сравнительной важности критериев в последовательности Ц4}Ь{3}Ц!Щ2) и Ц4}Ь{3}Ь{2}Ц1} схемы энергоснабжения ферм следует принять равноэффек-тивными' Ру(т/ Р и(э)= 0,78...0,90, т.е. в пределах погрешности определения основных показателей. Для остальных вариантов задания сравнительной важности критериев ЭТС является наиболее эффективным.

Аналогичные расчеты проведены для всех групп потребителей тепловой энергии основных сельскохозяйственных районов региона

В шестой главе «Рациональные режимы энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственного производства и технические средства для их реализации» рассмотрены вопросы организации рациональных режимов работы потребителей тепловой энергии, позволяющих существенно улучшить эффективность систем энергообеспечения.

Анализ режимов потребления сезонных потребителей тепловой энергии (рисунок 13) позволил предположить эффективность создания единого теплоэнергетического центра сельскохозяйственного предприятия. Результаты расчета эффективности энергоснабжения сезонных потребителей от единого теплоэнергетического центра позволяют сделать вывод о существенном снижении стоимости тепловой энергии (примерно в 1,5-2 раза).

в 7 месяцы года

10 11 12

Рисунок 13 Режимы потребления тепловой энергии

Рациональные режимы работы вентиляционно-отопительных установок.

Анализ температурно-влажностн^гх (Ыр) режимов среды обитания животных, на которых сформировался их генотип, показал, что животные более адаптированы не к постоянным, а к переменным значениям параметров <р режима

Нами была сформулирована следующая научная гипотеза' генотип домашних животных сформировался в ходе эволюционного развития на фоне суточных и сезонных колебаний температуры и влажности воздуха среды обитания Следовательно, оптимальным, с точки зрения поддержания резистентной способности организма животного, а может быть, и его продуктивности будут не постоянные, а переменные температурно-влажностныережимы.

Исследование влияния повышения относительной влажности воздуха в помещении на продуктивность животных (таблица 1) проводили при следующих допущениях. максимальное время повышения относительной влажности до 85 % не более 4 часов, температура воздуха в помещении 4 = 10 С, &„= + 1 С. В качестве критерия использована следующая /-статистика:

/ = !х, -Х2 // (<т,2/п, +а22/п2)

05

(22)

Таблица 1 Результаты экспериментальной проверки влияния переменных <р режимов на продуктивность коров

Показатель Контроль Эксперимент

Общее число животных, гол 362(7!,) 390(л>)

Средняя продуктивность,кг.гол 9,25(Л7) 10,12 (Х2)

С К О продуктивности животных, кг/тол 1,71(0/) 3,43(04)

Получено: ¿12,05 =0,641 < 2,179 , следовательно, нуль-гипотеза о независимости продуктивности животных при кратковременном повышении относительной влажности воздуха до 85% и постоянной температуре воздуха в помещении /А =10°С по результатам экспериментов не отвергается.

Для нахождения оптимальных уровней относительной влажности при введении переменных температурно-влажностных режимов в животноводческом помещении были построены зависимости суммарного эффекта и его составляющих- Эим — уменьшение суммы выплат за электроэнергию потребляемую ЭВОУ, Эк —то же при необходимом увеличении термического сопротивления ограждающих конструкций, ^— то же при увеличении относительной влажности воздуха на период ограничений и затрат на увеличение теплоизоляции зданий Зя (рисунок 14).

79 81 83 85

относительная влажность воздуха

Рисунок 14. Зависимость составляющих экономического эффекта

от влажности воздуха в животноводческом помещении

Анализ полученных зависимостей Э„ = /({д<„) и данных экспериментальных исследований позволил сделать следующий вывод' расчетный минимальный экономический эффект при реализации оптимальных значений параметров внутреннего воздуха (переменные режимы) составляет от 260 до 350 р/(голтод) (при расчетной /„ = -39°С),т.е. обеспечивает снижение выплат за электроэнергию (тепловые процессы) до 20...25%. При средних затратах на дополнительную тепловую изоляцию помещений и фактическом удорожанию электроэнергии на 40%, эффект увеличивается до 600 р/(гол год).

Для организации рационального режима энергообеспечения тепловых процессов при ограничениях на максимальную потребляемую мощность рассмотрена зависимость максимальной нагрузки элементов системы электроснабжения от температуры наружного воздуха (рисунки 15, 16).

В ходе исследований фиксировались' температура наружного воздуха /,„ максимальная электрическая нагрузка трансформаторной подстанции Рт Получено следующее уравнение-

Рисунок 16. Зависимость нагрузки РТП 110/35/10 кВ от температуры наружного воздуха

Рт = 0,3497/(1 - 0,973 exp(-0,000369) t„).

(23)

Данная зависимость была использована для управления режимами работы электрифицированных тепловых установок животноводческих ферм на базе микропроцессорных устройств, реализующих переменные температурно-влажностные режимы в зависимости от нагрузки системы электроснабжения и ожидаемого технологического ущерба предприятия.

Анализ режимов потребления и производства энергоресурсов сельскохозяйственного предприятия проведен с целью определения возможности сельскохозяйственных предприятий выступать в качестве поставщиков на рынке энергоресурсов применительно к биоклиматическим условиям сельскохозяйственной зоны Сибири.

Динамика коэффициента энергетической эффективности, полученная в результате моделирования материальных и энергетических потоков в агроэкоси-стеме в течение ряда лет, представлена на рисунке 17

|—Ш—ВЕК —»— ВЕКЗ —А—ВЕК CRP |

Рисунок 17 Динамика коэффициента энергетической эффективности

Общий экспорт электроэнергии, обусловленный отсутствием емкостей для хранения, составляет 40 ..50% ее производства (теплое время года). Обеспеченность электроэнергией за счет собственных энергоресурсов составляет около 50%.

Коэффициент энергетической эффективности животноводства составил 0,02 ..0,055, при учете дополнительной энергии, заключенной в отходах производства, 0,07... 0,12.

Энергетическая эффективность растениеводческого сектора фермы составила 3,18 Изъятие органических отходов производства на энергетические цели приводит к потере плодородия почв и снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Учет энергетических затрат в коммунально-бытовой сектор и сопряженные отрасли приводит к постепенному снижению коэффициента энергетической эффективности многоотраслевой фермы до 1,54 Следовательно, выращивание сельскохозяйственных культур для получения топлива нельзя назвать перспективным направлением в решении проблемы энергообеспечения региона.

Технические устройства для реализации рациональных режимов энергообеспечения. Для реализации переменных температурно-влажностных режимов разработано устройство управления режимами энергопотребления животноводче-

ских ферм. Данное устройство выполняет следующие функции- управление производительностью вентилятора и мощностью калорифера, реализацию переменных 1-<р режимов с учетом технологического и энергетического эффекта, распределение отключаемой мощности при введении переменных ¡-<р режимов между потребителями тепловой энергии, управление вспомогательными потребителями энергии и контроля загрузки питающей трансформаторной подстанции (ас №1176415,Н02 13/00,01.07 83,30.08.85. Способ управления электрической нагрузкой районной трансформаторной подстанции).

Устройство управления энергопотреблением состоит из следующих основных частей- центральной ЭВМ, технологических контроллеров (управление мощностью калорифера и вентилятора в автономном режиме и при оптимизации режима энергопотребления фермы), электрифицированных вентиляционно-отопительных установок, тиристорных шкафов управления (рисунки 18-19)

Разработанный блок автоматического управления пленочным теплообменником-осушителем (рисунок 20) отличается тем, что его основное действие направлено на обеспечение рационального режима конденсации влаги на охлажденной поверхности теплообменника Данное устройство позволяет в два раза снизить энергозатраты на обеспечение ¡-¡р режимов в сравнении с традиционными системами

При изменении температуры наружного воздуха от 0 до -16°С с помощью регулировочной заслонки блок управления осуществляет регулирование расхода приточного воздуха, при этом на поверхности осушителя поддерживается режим получения максимального количества конденсата При температуре ниже -16°С в работу включается теплообменник, который за счет утилизации тепла вент-выбросов позволяет понизить критическую температуру до значения -20°С.

Разработан и прошел производственную проверку базовый вариант программно-технического комплекса (ПТК) по оптимизации режима производства и потребления тепловой энергии, включающий автоматизированную систему учета и управления потреблением энергоресурсов, систему оптимизации режима производства тепловой энергии и программное обеспечение

Новизна данной работы заключается в разработке программного обеспечения для сформулированных задач управления производством тепловой энергии в котельных сельскохозяйственного назначения. Элементы разработанной системы представлены на рисунках 21-23.

Комплекс состоит из систем трех уровней. Первый уровень — датчики параметров энергоносителя (газ, вода, пар) и количества тепловой энергии (рисунок 21) Второй уровень— специализированные контроллеры (учет расхода газа, учет тепловой энергии и теплоносителя). Третий уровень — автоматизированные рабочие места на основе персональных ЭВМ Связь между котроллерами и рабочими местами поддерживается по шине 115485 с использованием программного обеспечения. Решаются следующие задачи: сбор информации с первичных датчиков; расчет текущих значений расхода энергоносителей; создание часовых и суточных архивов измеренных и рассчитанных значений; обнаружение и фиксация нештатных (аварийных) ситуаций; оперативный контроль за работой отдельного котлоагрегата и котельной; расчет и визуализация кпд котлов.

Разработан блок управления котлоагрегатом, алгоритм которого построен на основе качественных соотношений между величинами подачи воздуха в топку, выработанной тепловой энергии, потерь тепла с уходящими газами и разности

отклонения указанных параметров первого и

ггорого порядка.

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.Некрвууг

•8 МО ш '

'»ч I ' ■ »*

Рисунок 18 Центральный пульт устройства управления режимами энергопотребления животноводческой фермы

Рисунок ¡9 Приемный блок устройства управления режимами энергопотребления

Рисунок 20 Блок автоматического управления пленочным теплообменником-осушителем

Рисунок 21 Счетчик тепловой энергии со съемными устройствами индикации и накопителя (технологический учет)

Рисунок 22 Блок управления котлоагрегатом использующий лингвистические правила управления процессом производства тепловой энергии

Автоматизированное место оператора-машиниста

Оперативный

контроль

* „

Расчет ТЭП

Техническая диапюстнка

Функции ПТК

Рисунок 23 Программно-технический комплекс по оптимизации производства и потребления тепловой энергии

В седьмой главе «Оценка эффективности внедрения рациональных систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей» приведены оценки эффективности результатов исследования Эффективность реализации рациональной структуры потребления энергоносителей в тепловых процессах рассмотрена в пятой главе. В данной главе дополнительно рассмотрена эффективность реализации рациональной структуры потребления энергоносителей в тепловых процессах по традиционным критериям эффективности (таблицы 2, 3)

Таблица 2 Расчетный экономический эффект от внедрения рациональной структуры потребления энергоносителей в районах Сибири

Параметр % к общему Значение

Экономия трудовых ресурсов, тыс. чел 3 ..7% 4 10

Экономия первичных энергоресурсов, млн тут 5 10% 1,0 2,0

Экономия затрат на теплоснабжение, млн р/г 3 9% 80 240

Уменьшение выброса вредных веществ, кг/(чел г) 5 11% 3,5 7,8

Увеличение эффективности использования энергоресурсов, р/ кг у т 0,8 1,2

Таблица 3. Эффективность внедрения технических средств управления режимом производства и потребления тепловой энергии

Наименование разработки Срок окупаемости капвложений, лет Экономический эффект, р/г

ПТК по оптимизации режима производства

и потребления тепловой энергии 5,72 90900

Устройство управления режимами

энергопотребления животноводческих ферм 0,33 184820

Блок автоматического управления пленочным

теплообменником-осушителем 0,09 86430

Теплоэнергетический центр хозяйства 5,6 420000

Расчет экономического эффекта осуществлен в соответствии с «Методикой определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники», (МСХ РФ, 1998 г.).

Основные результаты внедрения представлены в таблице 4.

Таблица 4 Характеристики и основные результаты внедрения

Наименование Место внедрения Организация, утвердившая документ

1 2 3

Эффективность элекгротепло-снабжения при создании микроклимата в сельскохозяйственном производстве Программно-технический комплекс по оптимизации режимов производства тепловой энергии в котельных Технико-экономическое обоснование применения электроэнергии на цели теплоснабжения колхозов и межхозяйственных объединений Молдавской ССР ЗСО «Сельэнергопроект». Рациональные объемы потребления электроэнергии на тепловые цели в сельхозпроизводсгае Котельные хозяйств и предприятий Западной Сибири с суммарной мощностью 600 тыс. кВт (Кудряшовский свинооткормочный комплекс на 216 тыс голов, котельная Опытного завода СибИМЭ, котельные СОРАСХНидр) Молдавское отделение «Сельэнергопроект». Методика выбора рационального энергоносителя на цели теплоснабжения и рациональная структура ТЭБ сельхозпредприятий НТС РЭУ Красноярского края НТС научно-технического департамента АПК Новосибирской области ГУППЭТССОРАСХН ООО «Энергоавтоматика» НПФ «Скиф» НТС Госагропрома Молдавской ССР

Окончание табл 4

__1__

Система управления производством и потреблением тепловой энергии

Методика обоснования рациональных уровней потребления электроэнергии на тепловые цели Рациональные объемы потребления энергоресурсов в сельхозпроизводстве

Обоснование эффективности переменных режимов потребления энергии в животноводческих помещениях Предложения по использованию электроэнергии в сельском хозяйстве Сибири и Дальнего Востока

Рекомендации по расчету, проектированию и применению систем электротеплоснабжения животноводческих комплексов (в соавторстве)

Энергетические объекты СО РАН с суммарной установленной мощностью 350 МВт Системы организации рационального режима работы котлоагрегагов Учет производства тепловой энергии и потребления энергоресурсов Проектные организации МСХ РФ Управления (департаменты) АПК субъектов РФ Региональные инсппуш «Сельэнергопроект» Методические рекомендации Рациональные объемы потребления энергоресурсов в сельхозпроизводстве Проектные организации МСХ России Методические рекомендации

Государственные плановые органы

Проектные организации России Методические рекомендации

ГУП «УЭиВ СО РАН» ООО

«Энергоавгомагака» НПФ «Скиф» Администрации Новосибирской области Постановление № 273 от 20 03 2002 года НТСМСХРФ, Новосибирский областной Совет народных депутатов, НТС с/х управлений и РЭУ Кемеровской, Новосибирской, Иркутской областей

НТСМСХРФ

СОПС при Госплане СССР

МСХ СССР

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Анализ сельскохозяйственных систем показывает, что с увеличением объема производства сельскохозяйственной продукции до требуемого при сложившихся коэффициентах эластичности между производством и энергопотреблением существенно возрастает техногенная нагрузка на агроэкосистему, что может привести к необратимым последствиям

2 Реализация разработанной методологии обоснования ресурсосберегающих систем энергообеспечения тепловых процессов, использующей векторные критерии и учитывающей последствия принимаемых решений в рамках всего народнохозяйственного комплекса, позволяет повысить энергетическую эффективность сельскохозяйственного производства, качество жизни населения и существенно снизить негативные воздействия на агроэкосистему

3 Проведенный технико-экономический анализ позволил получить количественные и качественные оценки параметров функционирования систем энергообеспечения — среднегодового коэффициента использования топлива, металлоемкости, штатного коэффициента схемы, времени использования максимума нагрузки — обосновать новый методический подход к решению задачи выбора эффективного энергоносителя для тепловых процессов, учитывающий неопределенность основных исходных показателей

4 Разработанные математические модели, основанные на принципах системной динамики, позволяют реализовать системный подход при разработке ресурсосберегающих систем энергообеспечения сельскохозяйственного производства Для достижения народ-

нехозяйственного эффекта предложено использование критерия «качество жизни», определяемый как мультипликативный показатель, включающий характеристики материального уровня жизни, обеспечения продуктами питания, качества среды обитания

5 Проведенные исследования по оценке влияния уровня энергопотребления на устойчивость хозяйственных систем позволили определить, что взаимосвязь энергетика - система энергообеспечения сельскохозяйственного производства - обеспеченность населения продовольствием - состояние окружающей среды - качество жизни населения является наиболее существенной из рассмотренных взаимосвязей и во многом определяет устойчивость развития сельскохозяйственных территорий и производства в целом

Обоснованы возможные пути улучшения показателей и динамики исследуемой системы

— изменение приоритетов при выборе концепции энергообеспечения переход от стоимостных категорий (прибыль, срок окупаемости) к показателям, определяющим качество жизни населения,

— внедрение ресурсосберегающих систем энергообеспечения и рациональной структуры потребления энергоресурсов в аграрном секторе, способствующих снижению коэффициента эластичности между валовым внутренним продуктом и потреблением энергии до величин 0,6 0,8 и уменьшению суммарной энергетической нагрузки до значений менее 26 ГДж/га пашни,

- использование рациональных режимов энергопотребления и технических средств для их реализации, обеспечивающих снижение выброса основных поллютантов на объектах сельской энергетики в 2 3 раза и повышение коэффициента использования топлива на 10 15% за счет внедрения интеллектуальных технологических контроллеров;

— вовлечение в топливно-энергетический баланс эффективных объемов потребления возобновляемых источников энергии (биомасса лесов, энергия ветра)

6 Результаты исследований позволили сформулировать концепцию развития систем энергообеспечения тепловых процессов для сельскохозяйственных районов Сибири, включающую следующие основные положения

— наиболее эффективным топливом будет природный газ, однако возможные темпы ввода систем газоснабжения в сельских районах Сибири не позволяют ориентировать потребителей на данное топливо, основным энергоресурсом до конца 2030 г будут уголь и его производные;

— удельные объемы потребления первичных энергоресурсов составят 2. Зтут/ (чел год), электроэнергии - 1800 2600 кВт ч/(чел год) при среднегодовых темпах роста топливопотребления в размере 0,35 0,45, электропотребления 1,5 1,7%/год, потребление электроэнергии на тепловые цели составит от 5 до 30%

При выборе системы энергообеспечения тепловых процессов необходимо учитывать следующие положения

— для производственных потребителей мощностью до 200 кВт вариант децентрализованного ЭТС предпочтительнее варианта теплоснабжения от угольной котельной, в диапазоне 200.. 1400 кВт данные варианты равноэффективны;

— децентрализованные источники тепловой энергии, работающие на угле, для ком-мунапьно-бытовых потребителей более эффективны, чем вариант ЭТС,

вариант теплоснабжения коммунально-бытовых потребителей от угольной котельной с развитой структурой тепловых сетей является менее эффективным, чем ЭТС

7 Исследования по определению рациональных режимов энергопотребления тепловых процессов сельскохозяйственного производства позволили сформулировать новый подход к формированию рационального микроклимата животноводческих помещений — использование переменных температурно-влажностных режимов Амплитуда, частота и длительность последних должны соответствовать параметрам среды обитания, при которых сформировался генотип животных Экономический эффект в данном случае составит около 600 р/(гол год).

Существенное снижение себестоимости тепловой энергии (в 1,3 3 раза) возможно при энергоснабжении сезонных потребителей от единого энергетического центра сельскохозяйственного предприятия.

8 Разработанные технические средства для реализации рациональных режимов производства и потребления энергоносителей в тепловых процессах сельскохозяйственного

прои ¡водства, включающие приборы учета и управления потреблением энергоносителей в технологических процессах, управления вентиляционно-отопительными установками помещений, программно-технический комплекс по учету производства и потребления тепловой энергии, создают условия для реализации эффективных ресурсосберегающих технологий сельскохозяйственного производства

9. Внедрение рациональной структуры потребления энергоресурсов позволит уменьшить отрицательное воздействие на биосферу, сократить потребность в первичных энергоресурсах на 5 10%, трудовых ресурсах на 3 7% и снизить затраты на оплату энергоносителей для сельхозпредприятий на 20 25%

Разработанные технические средства управления внедрены на предприятиях Новосибирской, Кемеровской и Омской областей с суммарной тепловой мощностью более 600 тыс кВт и показали высокую эффективность Экономический эффект от внедрения систем управления режимом производства тепловой энергии составляет от 10 до 40 р/МДж

Основные публикации по диссертации

1 A.c. 1176415 СССР, МКИ4 Н 02 13/00. Способ управления электрической нагрузкой районной трансформаторной подстанции / ВН Делягин, ЕГ Порсев, ЮА Меновщиков — (СССР) — № 3612980/24-07 заявлено 01 07 83, опубл 30 08 85, Бюл № 32 — 12 с

2 Делягин В.Н. Рациональное энергообеспечение сельскохозяйственного производства Западной Сибири на электроэнергетической основе метод рекомендации / подг В Н Делягин / Новосибирск ВАСХНИЛ Сиб отд-ние —Новосибирск, 1982 —46 с

3 Пирховка П.Я. Рекомендации по расчету, проектированию и применению систем электротеплоснабжения животноводческих ферм и комплексов рекомендации / П я Пирховка, Н С Канакин, Н И Расстригин, В Н Делягин, [и др ] / М, МСХ СССР, ВАСХНИЛ, Главсельстройпроект — М , 1983 — 47 с.

4 Делягин В.Н. Обоснование способа управления нагрузкой районной питающей подстанции потребителями-регуляторами / В Н Делягин // Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства сб науч тр / Новосибирск СО ВАСХНИЛ СибИМЭ — Новосибирск, 1985 — С 23-26

5 Делягин В.Н. Устройство для реализации функции потребителя-регулятора электротепловыми вентиляционно-отопительными установками / В H Делягин, Е Г Порсев, Н И Делягина, Ю А Меновщиков // Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства сб науч тр /Новосибирск СО ВАСХНИЛ, СибИМЭ —Новосибирск, 1985 — С 15-20

6 Делягин В.Н. Обоснование эффективности систем электротеплоснабжения сельскохозяйственных потребителей метод рекомендации /В Н Делягин Новосибирск ВАСХНИЛ Сиб отд-ние СибИМЭ — Новосибирск, 1986 — 53 с

7 Автоматизированная система управления режимами электропотребления животноводческих ферм/BH Делягин [и др ]//Журн Промышленная энергетика —1986 —№ 10 —С 15-16

8 Бочаров В.И. Влияние конструктивных параметров пленочного теплообменника-осушителя на эффективность его работы / В И Бочаров, В Н Делягин // Электрификация сельскохозяйственного производства Сибири науч техн бюлл / ВАСХНИЛ Сиб отд-ние — Новосибирск, 1986 — Вып №39 — С. 16-21.

9 Делягин В.Н. Энергоснабжение сельского хозяйства Сибири / В Н Делягин, ЮА Меновщиков//Энергетика и энергоснабжение'сб науч тр /Иркутск СЭИ —Иркутск, 1985 — С. 34-37.

10 Делягин В.Н. Моделирование энергетических потоков в схемах энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей / В Н Делягин // Электрификация технологических процессов сельскохозяйственного производства сб науч тр / Новосибирск ВАСХНИЛ Сиб отд-ние — Новосибирск, 1988 —С. 24-27

11 Методические вопросы развития энергетики сельских районов / В М Никитин, В Н Делягин [и др ] — Иркутск' Изд-во Сибирского энергет. ин-та, 1989. — 160 с

12 Lasovsky V.V. Ecological and technological principles of devolopment of agriculyure in the Sibina / V V Lasovsky, О G Habarova, V N Deljagin. // Potentialities of agricultural engineering in rural development Proceedings of International Symposium on Agricaltural Engineering 89-ISAE — Beijing, 12-15 September 1989 — Beijing, 1989. — P. 1159-1160

13 Делягин В.Н. Проектирование многоотраслевой фермы с замкнутым технологическим циклом метод рекомендации / В Н Делягин, Н.И Делягина, А П. Комаров, В.В. Лазовский, [и др ] / Новосибирск ВАСХНИЛ Сиб отд-ние СибИМЭ — Новосибирск, 1990.— 78 с

14 Делягин В.Н. Определение уровня электрификации тепловых процессов при оптимизации структуры топливно-энергетического баланса (ТЭБ) сельскохозяйственных потребителей / В H Делягин // Электрификация и автоматизация технологических процессов в сельском хозяйстве Сибири сб науч тр / Новосибирск. ВАСХНИЛ Сиб отд-ние. — Новосибирск, 1990 —С 13-17

15 Делягин В.Н. Программно-технический комплекс по оптимизации режимов производства тепловой энергии в котельных мощностью до 100 Гкал/ч / В H Делягин // Энергосбережение в сельском хозяйстве- Докл на междунар науч -техн конф M, 5-7 октября 1998 г ВИЭСХ — M, 1998 — 4 1 — С 209-211

16 Делягин В.Н. Энергетика и электрификация технологических процессов сельскохозяйственного производства Сибири / В H Делягин // Сельскохозяйственная наука Сибири (1969-1999) сб науч тр / Новосибирск РАСХН Сиб отд-ние —Новосибирск, 1999 —С 501-508

17 Делягин В.Н. Оптимизация режимов производства тепловой энергии / В H Делягин // Энергосбережение в сельском хозяйстве Тр 2-й Междунар науч -практ конф M, 3-5 октября 2000 г ВИЭСХ —М.2000 — Ч 2 —С 180-183

18 Делягин В.Н. Обоснование оптимальной структуры энергетических потоков в агроэкосистеме / В H Делягин // Энергосбережение в сельском хозяйстве Труды 2-й Междунар Науч -техн конф M, 3-5 октября2000г ВИЭСХ — М.2000 — Ч 1 — С 63-68

19 Делягин В.Н. Оптимизация структуры энергетических потоков на многоотраслевой ферме с использованием методов динамического моделирования продукционных процессов / В H Делягин // Экология и сельскохозяйственная техника — Т 3- Экологические аспекты электрстехнологий, мобильной энергетики и технический средств, применяемых в сельскохозяйственном производстве Материалы 2-ой науч-практич конф. СПб ,25-27апреля 2000г СЗНИИМЭСХ — СПб,2000 — С 13-17

20 Делягин В.Н., Оптимизация структуры энергетических потоков в агроэкосистеме / В H Делягин, ИГ Чиркова II Аграрная наука Сибири— сельскому хозяйству Материалы годич общ собр и науч сессии СО РАСХН Новосибирск 1-2 февраля 2001 г РАСХН Сиб отд-ние — Новосибирск, 2001 — С 196-204

21 Делягин В.Н. Оценка влияния энергопотребления на динамику сложных хозяйственных систем / В H Делягин // Аграрная наука Сибири, Моноголии, Казахстана и Башкортостана сельскому хозяйству Труды 6-й международной научн -практической конференции Павлодар, 9-10 июля 2003 г РАСХН Сиб отд-ние —Новосибирск, 2003 — С 194-204)

22 Делягин В.Н., Автоматизированная система оперативного контроля работы котельной сельскохозяйственного назначения / В H Делягин, В Я Батищев, В И Бочаров // Журн Достижения науки и техники АПК —2003 — №9 — С. 27-28.

23 Делягин В.Н. Оценка эффективности вовлечения возобновляемых энергоресурсов в топливно-энергетический баланс сельских районов / В H Делягин // Общие проблемы энергосбережения Труды 3-й Международной науч -техн. конф М., 14-15 мая 2003 г ГНУ ВИЭСХ — M ГНУ ВИЭСХ, 2003 — Ч 1 — С 115-118

24 Делягин В.Н. Определение рациональных темпов роста энергопотребления сельскохозяйственного производства / В H Делягин // Проблемы энергообеспечения и энергосбережения Труды 4-й Международной науч -техн M , 12-13 мая 2004 г, ГНУ ВИЭСХ — M ГНУ ВИЭСХ, 2004 — 41 — С 80-85

25 Делягин В.Н. Обоснование рациональных температурно-влажностных режимов животноводческих помещений / В H Делягин // Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике Труды 4-й Международной науч-техн конф М, 12-13 мая 2004 г ГНУ ВИЭСХ — M ГНУ ВИЭСХ, 2004 — Ч 3 —С 250-255

26 Делягин В.Н. Обоснование рациональных параметров и режимов работы систем энергообеспечения тепловых процессов / В H Делягин // Журн Достижения науки и техники АПК — 2004 — № 10 — С 27-38

27 Делягин В.Н. Рациональные температурно-влажностные режимы животноводческих помещений / В H Делягин // Журн Сибирский вестник сельскохозяйственной науки — 2005 — № 4 — С 141-145

28 Делягин В.Н. Энергосберегающая система обеспечения температурно-влажностных режимов животноводческих помещений / В H Делягин, В И Бочаров // Журн Сибирский вестник сельскохозяйственной науки — 2005 —№4 —С 138-140

29 Делягин В.Н. Оптимизация параметров систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей (тепловые процессы) / В H Делягин — Новосибирск- РАСХН Сиб отд-ние СибИМЭ, 2005 —300 с

30 Делягин В.Н. Определение рациональных темпов роста энергопотребления сельскохозяйственного производства на основе методов системной динамики / В H Делягин // Вести Краснояр гос аграр ун-та —Красноярск, 2005 —№9 —С 41-46

Подписано в печать 21 11.2005 г Формат 60x84 Печ л 2,0 Тираж 100 экз Заказ №419

ИПЦ «Юпитер» 630501, Новосибирская область, пос Краснообск

M

г"

u

Р23 9 43

РНБ Русский фонд

2006-4 27319

А

Введение.

1 .СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТЕЙ И

МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ НАУЧНОЙ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Общая постановка проблемы повышения эффективности энергообеспечения сельскохозяйственного производства.

1.2. Состояние энергообеспечения сельскохозяйственного производства и быта сельского населения.

1.3. Методы исследования систем энергообеспечения сельских районов.

1.4. Обзор исследований по оценки эффективности управления режимами энергопотребления. ф 1.5. Выводы и постановка задач исследования.

2.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

2.1. Технико-экономические показатели систем энергообеспечения.

2.2. Энергетические и экологические показатели систем энергообеспечения.

2.3. Параметры режимов работы систем энергообеспечения.

2.4. Анализ технических средств обеспечения режимов потребления тепловой энергии.

2.5. Анализ результатов исследования технико-экономических показателей систем энергообеспечения.

3. МЕТОДОЛОГИЯ ОБОСНОВАНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ

ПРОЦЕССОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

3.1. Обоснование системы энергообеспечения сельскохозяйственного Ф производства как самостоятельного объекта исследования и оптимизации в рамках народнохозяйственного комплекса страны

3.2. Методология обоснования рациональных систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей. j 3.3. Методика выбора систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта сельского населения.

4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

4.1. Основные допущения и ограничения принятые при построении математических моделей.

4.2 Моделирование воздействия сельскохозяйственного производства и энергетики на макроэкономические показатели системы.

Ф 4.3. Обоснование и построение модели "Энергообеспечение".

4.4. Обоснование и построение модели "Агроэкосистема".

4.5. Моделирования воздействия сельскохозяйственного производства и энергетики на численность и структуру населения.

4.6. Моделирования воздействия сельскохозяйственного производства и энергетики на окружающую среду.

4.7. Оценка устойчивости, чувствительности и адекватности используемых моделей.

5. РАЦИОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ И СТРУКТУРЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В ТЕПЛОВЫХ

• ПРОЦЕССАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И

БЫТА СЕЛЬСКОГО НАСЕЛЕНИЯ.

5.1. Исследование влияния параметров и структуры потребления энергоресурсов на динамику сложных хозяйственных систем.

5.2. Оценка динамики рациональной структуры топливноэнергетического баланса сельских районов Сибири.

5.3. Результаты расчета по определению эффективного энергоносителя для тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта сельского населения.

5.4. Рациональные структуры потребления энергоресурсов в технологических процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского населения (тепловые процессы).

6. РАЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ.

6.1. Комплексное использование систем энергообеспечения сезонными потребителями тепловой энергии.

6.2. Исследование режимов производства и потребления энергоресурсов на многоотраслевых сельскохозяйственных фермах.

6.3. Обоснование целесообразности использования переменных температурно-влажностных режимов в животноводческом помещении.

6.4. Исследования зависимости режимов работы систем энергообеспечения сельскохозяйственных предприятий от температуры наружного воздуха.

6.5. Обоснование метода управления режимом производства тепловой энергии.

6.6. Технические устройства для реализации оптимальных режимов работы систем энергообеспечения тепловых процессов.

6.6.1. Обоснование структуры и параметров программно-технических систем по реализации рациональных режимов работы тепловых установок.

6.6.2. Устройство управления режимами энергопотребления животноводческих ферм.

6.6.3. Блок автоматического управления энергосберегающей системой обеспечения температурно-влажностного режима животноводческого

4 помещения.

6.6.4. Программно-технический комплекс по оптимизации режимов производства и потребления тепловой энергии.

7. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

Актуальность темы. Общее потребление энергоресурсов в сельском хозяйстве Сибири оценивается величиной порядка 12. 16 млн т у.т. Затраты на энергообеспечение сельских районов составляют около 1/6 всех затрат на энергоснабжение народнохозяйственного комплекса региона. Примерно 40% энергоресурсов расходуется в производственной, а 60% - в непроизводственной сфере. Основной потребитель энергоресурсов - тепловые процессы (до 80% по районам Сибири).

Доля энергозатрат в структуре себестоимости продукции растениеводства составляет 30.55%, животноводства - до 13. 18%. При этом наблюдается устойчивая тенденция к росту данного показателя. Стоимость отпускаемой тепловой энергии достигает 400.500 р/МДж. Среднегодовой коэффициент использования топлива в сельскохозяйственном производстве не превышает 0,30.0,40.

Учитывая предстоящую реконструкцию системы электроснабжения сельских районов, принципиально важным является определение доли электроэнергии в структуре топливно-энергетического баланса тепловых процессов региона.

Для достижения требуемого уровня обеспечения продовольствием необходимо в два раза увеличить производство сельскохозяйственной продукции. При существующих технологиях увеличение производства сельскохозяйственной продукции на 1% требует увеличения потребления энергии примерно на 3.4%. Достижение необходимого объема производства сельскохозяйственной продукции, при указанных значениях коэффициентов эластичности между производством продукции и потреблением энергоресурсов, трудноосуществимо.

Изменившиеся социально-экономические условия в стране, переход к рыночной экономике, необходимость реализации ресурсосберегающих технологий, ужесточение требований по экологической безопасности производства требуют пересмотра методической базы по обоснованию параметров систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей и создают проблемную ситуацию, заключающуюся в необходимости увеличения объемов производства сельскохозяйственной продукции до требуемых, при улучшении качества жизни населения, снижении энергопотребления на единицу производства сельскохозяйственной продукции и техногенной нагрузки на экосистему. Поэтому решение научной проблемы - разработки методоло-(Ф гии обоснования ресурсосберегающих систем энергообеспечения тепловых процессов, учитывающей социальные и экологические последствия принимаемых решений в рамках всего народнохозяйственного комплекса, является актуальной народнохозяйственной задачей.

В связи с этим, целью диссертационной работы является разработка ресурсосберегающих систем энергообеспечения и технических средств управления тепловыми процессами в АПК Сибири для повышения энергетической эффективности сельскохозяйственного производства и улучшения качества жизни населения.

Объект исследования - системы энергообеспечения тепловых процессов производства и быта населения сельскохозяйственных районов Сибири. ® Предмет исследования - закономерности, связывающие параметры систем энергообеспечения технологических процессов сельскохозяйственного производства с показателями энергетической эффективности и качества жизни населения.

Для достижения поставленной в работе цели исследования сформулированы следующие задачи.

1. Провести технико-экономический анализ существующих систем энергообеспечения сельскохозяйственного производства и быта сельского населения.

2. Разработать методологию обоснования рациональных параметров систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта сельского населения.

• 3. Обосновать критерии оценки эффективности и разработать математические моI дели для выбора рациональных систем энергообеспечения сельскохозяйственного производства.

4. Обосновать рациональную структуру потребления энергоносителей в тепловых процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского населения на перспективный период, ф 5. Провести исследования по обоснованию рациональных режимов энергопотреб, ления тепловых процессов сельскохозяйственного производства и разработать технические средства управления рациональным энергопотреблением. 6. Провести оценку эффективности реализации основных результатов исследования.

Методы исследования. При выполнении работы применялись основные положения системной динамики, методы многоцелевой оптимизации, теории нечетких множеств, энергетического анализа и имитационного моделирования.

Исследования, на основе которых выполнена работа, проведены в СибИМЭ СО РАСХН в соответствии с заданиями 08.01 (1995-2000 гг.) «Разработать теоретические основы построения систем энергообеспечения всех типов сельских товаро производителен на основе оптимального сочетания традиционных и альтернативных источников энергии, методику и технические средства электрофизического воздействия на биологические объекты»; 03.01(2000-2005 гг.) «Разработать методы ® обоснования рациональной структуры потребления энергоресурсов в технологических процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского населения». Научную новизну исследований представляют:

- методология обоснования рациональных систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственного производства, основанная на методах системной динамики;

- обоснование использования критерия «качество жизни населения» при определении рациональных систем энергообеспечения тепловых процессов;

- система математических моделей для обоснования эффективных систем энергообеспечения сельскохозяйственного производства;

Ф - закономерности формирования рациональных режимов работы систем энергообеспечения тепловых процессов и их влияния на эффективность использования энергоресурсов в технологических процессах.

Практическую значимость работы представляют:

- метод обоснования рациональной структуры потребления энергоносителей в тепловых процессах сельскохозяйственного производства и быта сельского насеф ления, позволяющий определить эффективные объемы потребления энергоноси-, телей по технологическим процессам и обеспечить управление развитием данных систем;

- методика и алгоритмы выбора энергоносителя для тепловых процессов сель-,0 скохозяйственного производства и быта сельского населения хозяйствующих субъектов, позволяющая определить наиболее эффективный энергоноситель для тепловых процессов;

- рациональные режимы работы систем теплоснабжения животноводческих помещений, позволяющие на 10. 15% снизить издержки на производство продукции;

- система технических средств для управления рациональными режимами * производства и потребления тепловой энергии в технологических процессах сельскохозяйственного производства, защищенная авторским свидетельством.

Реализация результатов исследования. а w Разработанные в диссертации методы, модели и результаты оптимизации параметров систем энергообеспечения были использованы в Западно-Сибирском отделении института «Сельэнергопроект» (схемы развития сельских электрических сетей областей Западной Сибири в 1985-2000 гг.), Совете по изучению производительных сил при Госплане СССР, зональном институте «СибЗНИИЭПсельстрой», в хозяйственных субъектах пяти областей Сибири.

Материалы диссертационной работы рассматривались и получили положительную оценку на двух научно-технических советах: НТС Российской Федерации - методика обоснования рациональных уровней потребления электроэнергии на тепловые цели и обоснование эффективности переменных режимов потребления энергии в животноводческих помещениях; на НТС Молдавской ССР - обоснование рацио-ь нальной структуры потребления энергоресурсов для АПК; на пяти научно-технических советах субъектов Российской Федерации (Иркутская область, Красноярский край, Кемеровская область, Новосибирская область) - обоснование рациональной структуры потребления энергоресурсов, разработка систем управления режимом энергопотребления (1982-2001 гг.). ф Результаты работы внедрены на сельскохозяйственных и промышленных пред приятиях Новосибирской (постановление №83 Новосибирского областного совета народных депутатов от 04.09.1986; постановление главы администрации Новосибирской области от 20.03.2002 г. № 273), Кемеровской и Омской областей с суммарной тепловой мощностью более 600 тыс. кВт (1990 - 2003 гг.).

Результаты исследований использованы при подготовке рекомендаций по расчету, проектированию и применению систем энергообеспечения животноводческих ферм и комплексов, утвержденных Министерством сельского хозяйства СССР (в соавторстве с другими научными организациями страны).

Основные положения, выносимые на защиту:

- методология обоснования рациональных ресурсосберегающих систем энергообеспечения тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта сельского населения с использованием векторных критериев, включающая показатели энергетической эффективности производства, мультипликативные показатели качества жизни населения и учитывающая энергетические, экономические, экологические и социальные последствия принимаемых решений в рамках всего народнохозяйственного комплекса;

- система математических моделей для обоснования рациональных систем энергообеспечения, включающая продукционные модели в растениеводстве и животноводстве, модели энергетических, материальных и инвестиционных потоков, воспроизводства трудовых ресурсов, воздействия выброса вредных веществ на экосистему и оценки эффективности структуры потребления энергоресурсов, учитывающая функциональные связи между параметрами системы энергообеспечения и показателями функционирования моделируемых отраслей производства;

- результаты расчета по оценке влияния параметров энергообеспечения сельскохозяйственного производства на динамику сложных хозяйственных систем, определяемые на основе системных критериев эффективности;

- результаты расчета рациональной структуры потребления энергоносителей на тепловые цели в технологических процессах сельскохозяйственного производства Сибири, учитывающие различные концепции развития систем энергообеспечения посредством изменения приоритета и количественной оценки целей;

- результаты экспериментальных исследований параметров систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей, температурно-влажностных ре

9 жимов животноводческих помещений и энергопотребления технологических про-^ цессов сельскохозяйственного производства;

- принцип построения рациональных систем энергообеспечения животноводческого помещения с учетом формирования генотипа животных в ходе эволюции при переменных температурно-влажностных режимах среды обитания и технические средства для реализации рациональных режимов производства и потребления тепловой энергии.

Апробация работы. Основные материалы работы были доложены на научно-технических конференциях по энергообеспечению и энергосбережению в сельском хозяйстве - (ВИЭСХ: 1994, 1998, 2000, 2003, 2004 гг.); всесоюзных конференциях ® по развитию производительных сил Сибири, секция "Топливно-энергетические проблемы Сибири", (Новосибирск, Якутск, Иркутск), 1981- 1989 гг.; международных конференциях по инженерным проблемам сельскохозяйственного производства Китай, 1988 г.; Монголия, 1999 г.; Казахстан, 2000, 2003 г.; Санкт-Петербург, 1999 г.); годичном собрании Сибирского отделения РАСХН - 2000 г.; научной сессии РАСХН (13-14 октября 2003 г., г. Москва).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 68 научных работах, включая монографию по проблемам энергообеспечения (20 печ. листов).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы и приложений; объем диссертации ® 350 стр., в том числе 324 стр. основного текста, 107 рисунков, 67 таблиц, список использованной литературы состоящей из 231 источника.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Анализ сельскохозяйственных систем показывает, что с увеличением объёма производства сельскохозяйственной продукции до требуемого, при сложившихся коэффициентах эластичности между производством и энергопотреблением, существенно возрастает техногенная нагрузка на агроэкосистему, что может привести к необратимым последствиям.

2. Реализация разработанной методологии обоснования ресурсосберегающих систем энергообеспечения тепловых процессов, включающей разработку концепции и определение рациональных параметров функционирования, использующая векторные критерии эффективности, учитывающая последствия принимаемых решений в рамках всего народнохозяйственного комплекса, позволяет повысить энергетическую эффективность сельскохозяйственного производства, качество жизни населения и существенно снизить негативные воздействия на агроэкосистему.

3. Проведенный технико-экономический анализ позволил получить количественные и качественные оценки параметров функционирования систем энергообеспечения -среднегодового коэффициента использования топлива, металлоемкости, штатного коэффициента схемы, времени использования максимума нагрузки. Среднеквадратичное отклонение указанных параметров для различных систем энергообеспечения отличается в 3.5 раз. Разработанная методика выбора систем энергообеспечения для тепловых процессов сельскохозяйственного производства позволяет принимать решения в условиях неопределенности исходных показателей.

4. Для обоснования рациональных параметров энергообеспечения созданы математические модели основанные на принципах системной динамики и включающие продукционные модели в растениеводстве и животноводстве, энергетических и инвестиционных потоков, воспроизводства трудовых ресурсов, воздействия выброса вредных веществ на экосистему и оценки эффективности структуры потребления энергоресурсов. На базе указанных моделей разработана интерактивная среда для энергоэкономического анализа и прогнозирования развития систем энергообеспечения «Мир 33», позволяющая реализовать системный подход при разработке ресурсосберегающих технологий энергообеспечения сельскохозяйственного производства. Для достижения народнохозяйственного эффекта предложено использование критерия «качество жизни», определяемый как мультипликативный показатель, включающий характеристики материального уровня жизни, обеспечения продуктами питания, качества среды обитания.

5. Проведенные исследования по оценке влияния уровня энергопотребления на устойчивость хозяйственных систем позволили установить, что взаимосвязь энергетика-система энергообеспечения сельскохозяйственного производства — обеспеченность населения продовольствием - состояние окружающей среды — качество жизни населения является наиболее существенной из рассмотренных взаимосвязей и во многом определяет устойчивость сельскохозяйственных территорий и производства в целом.

Определены возможные пути улучшения показателей и динамики исследуемой системы:

- изменение приоритетов при выборе концепции энергообеспечения: переход от стоимостных категорий (прибыль, срок окупаемости) к показателям, определяющим качество жизни населения;

- внедрение ресурсосберегающих систем энергообеспечения и рациональной структуры потребления энергоресурсов в аграрном секторе, способствующих снижению коэффициента эластичности между валовым внутренним продуктом и потреблением энергии до величин 0,6.0,8 и уменьшению суммарной энергетической нагрузки до значений менее 26 ГДж/га пашни;

- использование рациональных режимов энергопотребления и технических средств для их реализации, обеспечивающих снижение выброса основных поллютантов на объектах сельской энергетики в 2.3 раза и повышение коэффициента использования топлива на 10. .15% за счет внедрения интеллектуальных технологических контроллеров.

- вовлечение в топливно-энергетический баланс рациональных объемов потребления возобновляемых источников энергии (биомасса лесов, энергия ветра).

6. Результаты исследований позволили сформулировать концепцию развития систем энергообеспечения тепловых процессов для сельскохозяйственных районов Сибири, включающую следующие основные положения:

- наиболее эффективным топливом будет природный газ, однако возможные темпы ввода систем газоснабжения в сельских районах Сибири не позволяют ориентировать потребителей на данное топливо, основным энергоресурсом до конца 2030 г. будет уголь и его производные;

- энергоносителями эффективно замещающие уголь при задании различной степени важности используемых критериев эффективности являются (в порядке приоритета) -биомасса лесов, ветровая энергия и электроэнергия;

- удельные объемы потребления первичных энергоресурсов составят 2.3 т у.т./ (чел.-год) а электроэнергии - 1800.2600 кВт-ч/(чел.-год) при среднегодовых темпах роста топливопотребления в размере 0,35.0,45, электропотребления 1,5. .1,7%/ год;

- возобновляемые источники энергии могут составить от 15 до 40.45% в структуре потребления тепловых процессов в случае ужесточения требований к выбросу вредных веществ в окружающую среду или при приоритете критериев, характеризующих качество жизни населения;

- использование возобновляемых источников энергии для районов Сибири становиться эффективным, при прочих равных условиях, в случае снижении стоимости кВт установленной мощности в 2.4 раза по сравнению с уровнем 2002 года (с учетом технического прогресса в энергетике и 100% дублирования мощности для ВИЭ);

- объёмы использования электроэнергии на тепловые цели составят от 5 до 30% ;

- использование продуктов растительного происхождения в качестве энергоносителя для тепловых процессов не эффективно, ввиду низкого биоклиматического потенциала территории Сибири (почвы, климат).

При выборе системы энергообеспечения тепловых процессов необходимо учитывать следующие положения:

- для производственных потребителей мощностью до 200 кВт вариант децентрализованного ЭТС предпочтительнее варианта теплоснабжения от угольной котельной, в диапазоне 200. 1400 кВт данные варианты равноэффективны;

- децентрализованные источники тепловой энергии работающие на угле для коммунально-бытовых потребителей более эффективны, чем вариант ЭТС.

- вариант теплоснабжения от угольной котельной с развитой структурой тепловых сетей является менее эффективным, чем ЭТС коммунально-бытовых потребителей.

7. Исследования по определению рациональных режимов энергопотребления тепловых процессов сельскохозяйственного производства позволили сформулировать новый подход к формированию рациональных температурно-влажностных режимов животноводческих помещений - использование переменных температурно-влажностных режимов. Амплитуда, частота и длительность последних должны соответствовать параметрам среды обитания, при которых сформировался генотип животных. Экономический эффект в данном случае составит около 600 р/(гол-год).

Существенное снижение себестоимости тепловой энергии (в 1,3.3 раза) возможно при энергоснабжении сезонных потребителей от единого энергетического центра сельскохозяйственного предприятия.

8. Разработанные технические средства для реализации рациональных режимов производства и потребления энергоносителей в тепловых процессах сельскохозяйственного производства, включающие приборы: учета и управления потреблением энергоносителей в технологических процессах, управления вентиляционно-отопительными установками помещений, программно-технический комплекс по учету производства и потребления тепловой энергии, позволили реализовать эффективные ресурсосберегающие технологии сельскохозяйственного производства.

9. Внедрение рациональной структуры потребления энергоресурсов позволит уменьшить отрицательное воздействие на биосферу, сократить потребность в первичных энергоресурсах на 5. 10%, трудовых ресурсах на 3. .7% и снизить затраты на оплату энергоносителей для сельхозпредприятий на 20.25%.

Разработанные технические средства управления внедрены на предприятиях Новосибирской, Кемеровской и Омской областей с суммарной тепловой мощностью более 600 тыс. кВт и показали высокую эффективность. Экономический эффект от внедрения систем управления режимом производства тепловой энергии составляет ]п 10 до 40 р/МДж .

1. Василенко, В.А. Экология и экономика: проблемы и поиски путей устойчивого развития /В.А. Василенко - Новосибирск: Аналитический обзор. РАН СО, 1997. -122 с.

2. Развитие энергетического сектора Сибири ( материалы к энергетической стратегии Сибири): цикл работ/ Отв.ред.Н.Л. Добрецов и др.. Новосибирск: ИЭ и ОПП АН СССР. Сиб.отд-ние, 1997. - 204 с.

3. Чурашов, В.Н. Экономические аспекты развития энергетики Сибири/В.Н. Чурашов. Новосибирск :ИЭ и ОПП АН СССР. Сиб. отд-ние, 1997. - 178 с.

4. Методические вопросы развития энергетики сельских районов: сб.ст./ Под ред. В.М. Никитина. Иркутск: Изд-во Сибирского энергет. ин-та,1989. - 160 с.

5. Расстригин, В.Н. Основы электрификации тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве/ В.Н. Расстригин. -М.: ВО Агропромиздат, 1988.-255 с.

6. Методические указания выбора энергоносителей для тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта сельских районов: сб.ст./ Под ред. Н.С. Канакина. -М.:Сельэнергопроект, 1976. 156 с.

7. Форрестор, Дж. Мировая динамика/ Дж. Форрестор- М.: Наука, 1974.-120 с.

8. Meadows, D.L. е.а. Dinamics of growth in a finite world/ D.L. Meadows-Cambridg:Mass Wright-Allen Press Inc, 1974.-350 c.

9. Messarovic, M. Mankind at the turning point/ M. Messarovic, E. Pestel In: Second report tj the Club of Roma, N.Y.: E. P. DUTTO and C. Inc. Readers Didgest Press. 1974-340 c.

10. Системный подход при управлении развитием электроэнергетики: сб.ст./Отв. ред. Л.С. Беляева. Новосибирск: Наука, 1980 - 156 с.

11. Волькенау, И.М. Экономика формирования электроэнергетических систем/ И.М. Волькенау.-М.: Энергия, 1981.-321 с.

12. Делягин, В.Н. Обоснование эффективности систем электротеплоснабжения сельскохозяйственных потребителей: метод.реком./ В.Н. Делягин. Новосибирск. ВАСХНИЛ Сиб.отд-ние.СибИМЭ.-Новосибирск, 1986. 53 с.

13. Саплин, Л. А. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников: автореф. дис. докт. тех.наук: 05.20.02/ Саплин Леонид Алексеевич. СПб.,1999. - 41с.

14. Уточнились ли экономические оценки с развитием методологии?/ A.C. Астахов// Журн. Экономика и математические методы-2000. -Т.36, №4. -С.36-47.

15. Глобальные проблемы и общечеловеческие ценности: Пер. с англ. и франц./ Л.И. Василенко и др.. М.: Прогресс, 1990. - 495 с.

16. Расстригин, В.Н. Достижения и развитие сельскохозяйственной теплоэнергетики / В.Н. Расстригин, Л.Н. Сухарева// Труды ВИЭСХ. М.,2000. - Т.87. - С.91-102.

17. Практические рекомендации по оценки эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в энергетике (с типовыми примерами)/ РАО "ЕЭС России". М.,1999. -68 с.

18. Определение экономической эффективности проектов в электроэнергетике и управление энергопотреблением (анализ американского опыта) // Экономика топливно-энергетического комплекса России: темат. сб./ ВНИИОЭНГ. М.,1993-260 с.

19. Никитин, В.М. Методы исследования и пути рационализации энергопотребления в сельских районах и агропромышленном комплексе: автореф. дис. докт. тех. наук: Д 144.05.03/ Никитин Вячеслав Михайлович Иркутск,1992. - 56 с.

20. Инструментальные средства для количественного исследования взаимосвязей энергетики и экономики/ A.A. Макаров // Журн. Экономика и мат.методы. -2002. Т.38, №1. - С.45-56.

21. Китайгородский, В.И. Моделирование экономического развития с учетомневозобновляемых энергетических ресурсов/ В.И. Китайгородский, В.В. Котов,-М.:Наука,1990.- 166 с.

22. Настенко, А.Д., Прогнозирование отраслевого и регионального развития/ А.Д. Настенко, Т.В. Васина. М.: Гелиос АРВ, 2002. - 144 с.

23. Неотложные технико-экономические проблемы сельской электрификации/ А.П. Коршунов//Журн. Техника в сельском хозяйстве.-1993. -№2.-С.23-24.

24. О критериях оценки эффективности сельской техники/А.П. Коршунов// Журн. Техника в сельском хозяйстве-1993. -№2.-С.30-34.

25. Системный подход к оценке эффективности электромеханизации сельского хозяйства/А.П. Коршунов// Журн. Техника в сельском хозяйстве. 1999. - №3. -С.27-31.

26. Свентицкий, И.И. Принципы энергосбережения в АПК: Естественнонаучная методология./ И.И. Свентицкий.- М.: ВИЭСХ, 2001.-260 с.

27. Карпов, В.Н. Введение в энергосбережение на предприятиях АПК./ В.Н. Карпов. -СПб.:- СПб ГАУД999. 72 с.

28. Математические модели глобального развития, критический анализ моделей природопользования/ В.А. Егоров и др. СПб.: Гидрометеоиздат,1980. - 190 с.

29. Зеберг, В.А. Режимы тепло и топливоснабжения сельского хозяйства/ В.А. Зеберг.-Рига: ЗИНАТНЕД979. - 141 с.

30. Расстригин, В.Н. Основы электрификации тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве/В. Н. Расстригин- М.:ВО АГРОПРОМИЗДАТ, 1988.-255 с.

31. Горбачев, B.C. Методические рекомендации по оптимизации тепло-генерирующих установок для сельскохозяйственного производства: метод.реком./ B.C. Горбачев, H.H. Елисеев. М. ВИЭСХ.- М.,1978. 28 с.

32. Моделирование сезонных колебаний в промышленности СССР/ A.A. Френкель, Т.А. Андреева// Журн. Экономика и мат. методы. Т.28, №1. - С.101-112.

33. Пчелкин, Ю.Н. Методические рекомендации по расчету теплопотребления на обеспечения микроклимата животноводческих помещений/ Ю.Н. Пчелкин. — Запорожье, 1979. 29 с.

34. Гордеев, В.И. Регулирование максимума нагрузки промышленных электрических сетей/ В.И. Гордеев. -М.:Энергоатомиздат,1986. 182 с.

35. Управление электропотреблением на предприятиях США/ В.Ф. Антоневич, Ю.М. Федотов, Г.В. Мазурин// Журн. Энергохозяйство за рубежем. 1981. - №4. -46 с.

36. Делягин, В.Н. Оптимизация режимов производства тепловой энергии/ В.Н. Делягин// Энергосбережение в сельском хозяйстве: тр.2-й Междунар.науч. — практ.конф. М.,3-5 окт. 2000г. ВИЭСХ.-М.,2000. -Ч.2.-С. 180-183.

37. Автоматизированная система управления режимами электропотребления животноводческих ферм/ В.Н. Делягин и др..// Журн. Промышленная энергетика. 1986. - № 10.-С. 15-16.

38. Бородин, И.Ф. Источники энергии и энергосбережение/ И.Ф. Бородин// Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: тр. 3-й Междунар. науч.-техн. конф. М., 14-15 мая 2003г. ВИЭСХ. М.: ВИЭСХ,2003. -Ч.З-С.3-17.

39. Временная типовая методика определения экономической эффективностиосуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды/ М., 1983.-96 с.

40. Чепурин, Г.Е. Инженерно-техническая система обеспечения устойчивого развития АПК Новосибирской области: / реком. подг. Г.Е.Чепурин, В.Н. Делягин и др.. Новосибирск СО РАСХН, 2000 - 98 с.

41. Разработать рекомендации по расчету и применению систем электротеплоснабжения животноводческих ферм и комплексов крс в зоне Сибири: отчет о НИР (закл.): № 0.5121.02.20/ СибИМЭ СО РАСХН; рук. Ю.А. Меновщиков -Новосибирск, 1985.-25 с.

42. Делягин, В.Н. Рациональное энергообеспечение сельскохозяйственногопроизводства Западной Сибири на электроэнергетической основе: метод, реком./ подг. В.Н. Делягин. Новосибирск. ВАСХНИЛ Сиб.отд-ние Новосибирск,!982. -46 с.

43. Делягин, В.Н. Делягин, В.Н. Эффективность некоторых схем теплоснабжения в условиях Сибири/ В.Н. Делягин: научно-техн. бюл./ СО ВАСХНИЛ. -Новосибирск, 1979. Вып. № 7 - С.24-25.

44. Кононов, Ю.Д. Энергетика и экономика (проблемы перехода к новым источникам энергии)/Ю.Д. Кононов-М.: Наука,1981 188 с.

45. Снижение затрат потребителей на электроэнергию при многотарифном учете/ Д.С. Стребков, А.Е. Мурадян, В.П. Конечный// Журн. Техника в сел. хоз-ве-1999. №2- С.23-25.

46. Системный подход при управлении развитием электроэнергетики/ В.П. Беляев и др..-Новосибирск: Наука, 1980.-237 с.

47. Вершин, В.Е. Энерго-экономический анализ и модели экономических систем/ В.Е. Вершин.-М.:РИНКЦЭ,1998. 208 с.

48. Качество энергии в условиях научно-технического прогресса/ Под ред. Б.А. Константинова и др..- Л.: ЛИЭИД975. 130 с.

49. Орловский, С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации/ С.А. Орловский М.: Наука, 1981. - 206 с.

50. О дифференцированном учете электроэнергии для сельских потребителей/ А.П. Коршунов// Журн. Техника в сел. хоз-ве 2002. - №3. - С. 15-18.

51. Экологически безопасные методы использования отходов/ Р.П. Воробьева и др. Барнаул: Изд.-во Алт. ун-та,2000. - 554 с.

52. Барабир, Ф. Ущерб окружающей среде от использования ископаемых топлив/ Ф. Барабир, Т. Визирогл, Х.Дж. Плас// Hydrogen Energy. 1990- Т.15, Т.10.1. С.739-749.

53. Исследование влияния управления на глобальную модель Форрестора/ В.А. Геловани и др..// Вопросы математической экономики 1984 - С. 187-223.

54. Концепция энергетического обеспечения сельского хозяйства России/ Д.С. Стрелков и др.. М.:Россельхозакадемия,1995. - 40 с.

55. Сельскохозяйственные системы /Пер. с англ. А.С. Каменского, Ю.Ф. Смирнова, Э.Е. Хавкина// Под ред. и с предисл. JI.O. Карпачевского М.: Агропромиздат, 1987.-223 с.

56. Моделирование роста и продуктивности сельскохозяйственных культур /Пер. с англ. О.Д. Сиротенко// Под ред. Ф.В.Т. Пеннинга, Х.Х.ван JIaapa- JL: Гидроме-тиоиздат, 1986. 320 с.

57. Brockington, N.R. Computer Modelling in Agriculture Oxford Science Publishers/ N.R.Brockington-Clarendon Press, 1979 -230 p.

58. Spedding, C.R.W. The Biology of Agricultural Systems/ C.R.W.Spedding.-London: Academic Press, 1975. 134 p.

59. Spedding, C.R.W. An Introduction to Agricultural Systems/ C.R.W.Spedding-Applied Science Publishers, Essex, 1979.-20 p.

60. Patten, B.C. The Cybernetic nature of ecosystems/ B.C.Patten, E.P.Odum.- Am.Nat. 118:886-895, 1981.-370 p.

61. Lockeretz, W. Energy inputs for nitrogen, phosporus, and potash fertilizers. In Handbook of Energy Utilization in Agriculture/ W.Lockerttz, D. Pimentel ed.// CRC Press, Boca Raton.-Florida 1980.-P. 23-24.

62. Pimentel, D. Handbook of Energy Utilization in Agriculture/ D.Pimentel ed.// CRC Press, Boca Raton Florida, 1980.- 767 p.

63. Природа моделей и модели природы./Отв. ред. Д.М. Гвишиани, И.Б. Новик, С.А. Пегов М.:Мысль,1986. - 270 с.

64. Сверижев, Ю.М. Математическое моделирование биологических систем/ Ю.М. Сверижев, Е.Н. Елизаров-М.: Наука,1972. 159 с.

65. Практические рекомендации по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов в электроэнергетике (с типовыми примерами). Официальноеиздание. -М., 1999. -470 с.

66. Методика расчета технико-экономических характеристик электростанций, в условиях рыночной экономики (на примере солнечной фотоэлектростанции) /ВИЭСХ. М., 1998. - 31 с.

67. Прогноз предельных цен на топливо в России/М.М. Албегов, A.B. Хорьков// Журн. Экономика и мат. методы-1999. Т.35, №2. - С. 61-70.

68. Цены на топливо и энергию. Инвестиции. Бюджет/ В.А. Волконский, А.И. Кузовкин// Журн. Экономика и мат. методы,- 2001. Т.37, №2. - С.22-37.

69. Исследование устойчивости цен самофинансирования на природный газ/ Н.И. Илькевич и др.// Журн.Экономика и мат. методы 2002. - Т.38, №3 - С.25-29.

70. Макаров, A.A. Методы исследования и оптимизации энергетического хозяйства/А.А. Макаров, J1.A. Мелентьев. Новосибирск, 1973. - 275 с.

71. Морозов, Н.М. Резервы энергосбережения в животноводстве/ Н.М. Морозов, J1.M. Цой// Энергосбережение в сельском хозяйстве: тр. 2-й Междунар. науч — техн.конф. М., 3-5 окт. 2000г. ВИЭСХ. - М.,2000. - Ч.1.-С.35-38.

72. Ларинов, И.С. Технико-экономическая эффективность энергоблоков/ И.С. Ларинов и др.. Новосибирск: ТЭС НГТУ,1998. - 29 с.

73. Прогнозирование массостоимостных показателей паровых турбин на предпроектных исследованиях и ранних стадиях проектирования/ Н.Г. Буланов, Л.Н. Моисеева, А.О. Пешковский, О.Л. Голованов// Журн. Энергомашиностроение. 1980. - №3. - С.36-38.

74. Ноздренко, Г.В. Эффективность применения в энергетике КАТЭКа экологически перспективных энерготехнологических блоков электростанций с новыми технологиями использования угля/ Г.В. Ноздренко.- Новосибирск: НЭТИ,1992. -249 с.

75. Расчеты тепловых схем ТЭС: методические указания / Г.В. Ноздренко, В.М. Гурджиянц, Ю.В. Овчинников, Ю.И. Шаров. Новосибирск: НЭТИ,1991. - 62 с.

76. Шифрин, И.В. Методы определения стоимости проектируемого паротурбинного оборудования/ И.В. Шифрин// Труды. ЦКТИ: сб.науч.тр./ 1968. Вып. 83-С.32-41.

77. Делягин, В.Н. Обоснование оптимальной структуры энергетических потоков в агроэкосистеме/ В.Н. Делягин// Энергосбережение в сельском хозяйстве: тр.2-й Междунар. науч.-техн.конф. М., 3-5 окт., 2000г. ВИЭСХ-М.,2000.-Ч. 1.-С.63-68.

78. Макаров, A.A. Мировая энергетика и Евроазийское энергетическое пространство/ A.A. Макаров. М.: Энергоатомиздат,1998. - 280 с.

79. Иванова, Т.И. Прогнозирование эффективности удобрений с использованием математических моделей/ Т.И. Иванова. М.:Агропромиздат,1989. - 238 с.

80. Коныгин, A.A. Фермерское хозяйство США/ A.A. Коныгин. М.: Колос, ВО Агропромиздат,1989. - 207 с.

81. Авроз O.E., Мороз З.М. Использование соломы в сельском хозяйстве/ O.E. Авроз, З.М. Мороз. Л.: Колос,1979. - 199 с.

82. Миниш, Г. Производство говядины в США: мясное скотоводство/Г. Миниш, Д. Фокс. М.:Агропромиздат,1986. - 478 с.

83. Сельскохозяйственные экосистемы. -М.,ВО: Агропромиздат,1987. С.122-123.

84. Обоснование системы технологий и машин для животноводства/ Л.П. Кормановский, Ю.М. Морозов, Л.П. Цой// Журн. Аграрная наука. М.: ИК "Родник", 1999.-228 с.

85. Концепции опытного дела и развитие современных методов исследования в агрономии и агрофизике/ P.A. Полуэктов, Э.И. Смоляр, В.П. Якушев// Журн. Вестник с/х науки.-1999.- №2. С.15-17.

86. Технологии будущего в сельском хозяйстве/Ю. Моисеев, И. Чухляев, Н. Родина// Журн. Науч. обеспечение АПК-2000.-№2. -С.56-62.

87. Медков, В.М. Демография/ В.М. Медков. Ростов на Дону: Феникс,2002. - 448 с.

88. Экология и сельское хозяйство (Материалы к 1 Всесоюз. конф.). М., 1989. -144 с.

89. Хефлинг, Г. Тревога в 2000 году: Бомбы замедленного действия на нашей планете / Г. Хефлинг, Пер. с нем. Осиновой М.С. М.: Мысль, 1990. - 270 с.

90. Последствия ядерной войны. Воздействие на экологию и сельское хозяйство.1. М.: Мир,1988. 551 с.

91. Тепло- и холодоустойчивость животных. Эколого-генетическая природа различий/ Отв.ред. Ю.О. Раушенбах// АН СССР. Сиб.отд-ние. Новосибирск: Наука,1975. - 354 с.

92. Раушенбах, Ю.О. О специфике терморегуляции у крупно-рогатого скота при низкой температуре среды/ Ю.О. Раушенбах и др.// Реф. докладов 3-й Всес. конференции по экол., физиол., биохим., и морфол. Новосибирск, 1967. -183 с.

93. Электрохимические датчики кислорода в схемах контроля и автоматизации процесса горения/ В.А. Деянов, A.M. Будницкий и др.// Журн. Электрические станции-1975. -№6. -С.21-24.

94. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники./ МСХ и Прод. России. М.,1998 - 219 с.

95. Шефер,Э.Д. Некоторые оценки надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей в Новосибирской области/ Э.Д.Шефер, В.Н. Делягин, Н.И. Делягина: научно-техн. бюл./ СО ВАСХНИЛ. Новосибирск, 1978. -Вып. № 8 - С.33-40

96. Затраты на развитие сетей при передаче дополнительной электроэнергии/ Н.С. Канакин// Журн. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. М.,1972. -№10- С.32-35.

97. Сравнительная эффективность способов теплоснабжения сельских потребителей/ Н.С. Канакин// Журн. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. М.,1976. - №2. - С.4-8.

98. Делягин, В.Н. Проектирование многоотраслевой фермы с замкнутым технологическим циклом: метод.реком./ В.Н. Делягин, Н.И. Делягина, А.П. Комаров, В.В. Лазовский, и др./ Новосибирск. ВАСХНИЛ Сиб.отд-ние.-Новосибирск,1990.-78 с.

99. Делягин, В.Н. Региональные системы ведения агропромышленного производство в Сибири на 2001-2005 гг.: концептуально-метод. реком./ Отв.ред. В.Н. Делягин и др.. Новосибирск. СО РАСХН-Новосибирк, 2000. - 98 с.

100. Кузнецов, О.Л. Устойчивое развитие: научные основы проектирования в системе природа-общество-человек/ О.Л. Кузнецов, Б.Е. Большаков// Гуманистика. -СПб., М. -Дубна, 2001. - 616 с.

101. А.С. 1176415 СССР, МКИ4 Н 02 J 13/00, Способ управления электрической нагрузкой районной трансформаторной подстанции/ В.Н. Делягин, Е.Г. Порсев, Ю.А. Меновщиков (СССР).-№ 3612980/24-07 заявлено 01.07.83;опубл.30.08.85, Бюл. № 32. -12 с.

102. Свинтицкий, И.И. Природные механизмы энергоэкономичности и энергосбережение/ И.И. Свинтицкий// Энергосбережение в сельском хозяйстве: тр. междунар. науч.-техн. конф. М., 3-5 окт. 2000г. ВИЭСХ. М.,2000. - Ч.1.-С.95-101.

103. Цугленок, Н.В. Имитационные модели пространственно распределенныхэкологических систем/ H.B. Цугленок, A.B. Лабо, Г.И. Цугленок. Новосибирск: Наука, 1999. -205 с.

104. Биоэнергетическая концепция формирования технологических комплексов АПК/ Н.В. Цугленок// Журн. Вестник Краснояр.гос.аграр. ун-т. 1998 г. Красноярск,1998.-№ 3.-С.9-12.

105. Энерготехнологическое прогнозирование структуры АПК/ Н.В. Цугленок// Журн. Вестник Краснояр.гос.аграр. ун-та. 2000 г.- Красноярск,2000. № 5.-С.1-8.

106. Рудобашта, С.П. Энергосбережение в системах отопления и вентиляции животноводческих помещений/ С.П. Рудобашта и др.// Энергосбережение в сельском хозяйстве: тр. междунар. науч.-техн. конф. М., 3-5 окт. 2000г. ВИЭСХ. М.,2000. -Ч.1.-С.38.

107. Делягин, В.Н. Результаты исследования схем теплоснабжения молочно-товарных ферм в Красноярском крае/ В.Н. Делягин, Ю.А. Меновщиков: научно-техн. бюл./ СО ВАСХНИЛ. Новосибирск,1980. - Вып. № 6.- С.7-10.

108. Делягин, В.Н. Энергоснабжение сельского хозяйства Сибири/ В.Н. Делягин, Ю.А. Меновщиков// Энергетика и энергоснабжение: сб.науч.тр./ Иркутск. СЭИ. -Иркутск, 1985.-С.34-3 7.

109. Делягин, В.Н. Электротеплоснобжение сельскохозяйственного производства/ В.Н. Делягин, Ю.А. Меновщиков// Проблемы теплоснабжения в условиях Крайнего Севера : сб.науч.тр./ Якутск. ИФТПС. Якутск, 1984.-С.72-78.

110. Делягин, В.Н. Определение оптимальных режимов работы электротепловых установок в сельскохозяйственном производстве при энергоэкономических ограничениях/ В.Н. Делягин: научно-техн. бюл./ СО ВАСХНИЛ. -Новосибирск, 1984. Вып.№33.-С.23-26.

111. Делягин, В.Н. Система инженерно-технического обеспечения агрокомплекса Новосибирской области до 1990 года/ В.Н. Делягин и др.. Новосибирск. СО ВАСХНИЛ, 1986.- 79 с.

112. Делягин, В.Н. Автоматизация управления режимами сельскохозяйственных электропотребителей/ В.Н. Делягин// Применение микроэлектроники в сельском хозяйстве: сб.науч.тр./ Рига, 1985. -С.83-84.

113. НО.Теплоэнергетика. Физико-технические и экологические проблемы, новые технологии, технико-экономическая эффективность: сб. науч. тр./ Отв.ред. В.Е. Накоряков. -Новосибирск: НГТУ,2000. -237 с.

114. Козлова, Н.П. Методические рекомендации по расчету режимов работы отопительно-вентиляционных систем животноводческих ферм и комплексов: метод.реком./ Козлова Н.П. и др.. Л. НИПТИМЭСХ НЗ. Л., 1987. - 54 с.

115. Делягин, В.Н. Комплекс управления режимами электропотребления электрифицированными технологическими процессами (АСУ РЭП)/ В.Н. Делягин, В.Ф. Маханько: докл. Всесоюз. науч.-практ. конф. Новосибирск, 1989. - М.,1989 - С.98-99.

116. Бродянский, В.М. Эксергетический метод и его приложения./В.М. Бродянский, В. Фратшер, К. Михалек. М.: Энергоатомиздат,1988. - 288 с.

117. Руководство по оценке воздействия промышленности на окружающую среду и природоохранные критерии для размещения предприятий: Пер.с англ./ Программа ООН по окружающей среде// Отдел промышленности и окружающей среды. — Новосибирск, 1989.-193 с.

118. Попырин, Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок/ Л.С. Попырин. -М., 1978. 416 е.;

119. Чепурин, Г.Е. Научное обеспечение агропромышленного комплекса Сибири до 2005 года. Концепция и программа фундаментальных и приоритетных исследований/ Г.Е. Чепурин, В.Н. Делягин и др..-РАСХН Сиб. отделение-Новосибирск, 1995- 150 с.

120. Делягин, В.Н. Энергетика и электрификация технологических процессов сельскохозяйственного производства Сибири/ В.Н. Делягин// Сельскохозяйственная наука Сибири (1969-1999): сб.науч.тр./ Новосибирск. РАСХН.Сиб.отд-ние. -Новосибирск, 1999. С.501-508.

121. Чиркова, И.Г, Определение полных энергозатрат при энергоснабжении сельских районов/ И.Г. Чиркова, В.Н. Делягин. Новосибирск, РАСХН Сиб. отд-ние-Новосибирск, 2002. С.50-60 с.

122. Делягин, В.Н. Оценка влияния энергопотребления на динамику сложных хозяйственных систем/ В.Н. Делягин// Аграрная наука Сибири, Моноголии, Казахстана и Башкортостана сельскому хозяйству: тр. 6-й Междунар. научн.-практ. конф.

123. Павлодар,9-10 июля 2003г. РАСХН.Сиб. отд-ние.-Новосибирск,2003. С. 194-204.

124. Делягин, В.Н. Обоснование структуры энергетических потоков в технологических процессах е.- х. производства/ В.Н. Делягин: докл. Всесоюз. науч.-практ. конф. -Новосибирск, 1989 г. M., 1989. - С.214-216.

125. Делягин, В.Н Контроллер для реализации оптимальных режимов производства тепловой энергии в сельскохозяйственных котельных/ В.Н. Делягин и др.: тр. 8-ой Международной науч.-техн. конф., Барнаул,26-28 июля 2005г.- Барнаул, 2005.-С. 356-359.

126. Методические рекомендации по определению технико-экономических показателей использования топлива и энергии в животноводстве. М.: ВАСХНИЛД980. -78 с.

127. Агропромышленный комплекс Российской федерации в 1992 г. М.: Республиканский информационный центр. 1983.-90 с.

128. Надежность энергоснабжения и стоимость электроэнергии основные проблемы беспокоящие промышленность и сферу нематериального производства США/ Генри Уолтер// Журн. Мировая электроэнергетика. - 1994. - №2. - С.33-38.

129. Рекомендации по подготовке оценки воздействия на окружающую среду: реком.// Государственный комитет по охране природы. Главная государственная экологическая экспертиза. 1990. - 230 с.

130. Ларионов, B.C. Технико-экономические расчеты и обоснования в электроэнергетике/ B.C. Ларионов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1996. - 30 с.

131. Шахназаров А.Г. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования: метод.реком./ подг. А.Г. Шахназаров и др. М., 1994. - 80 с.

132. Попырин, Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок/ Л.С. Попырин. -М., 1978. 416 с.

133. Рекомендации по подготовке оценки воздействия на окружающую среду: реком.// Государственный комитет по охране природы. Главная государственная экологическая экспертиза. 1990. -240 с.

134. Чередниченко, B.C. Экологически перспективные системы и технологии/ B.C. Чередниченко: сб.науч.тр./Новосибирск. НГТУ.-Новосибирск, 1997-№ 1.-154 с.

135. Макаров, A.A. Методы исследования и оптимизации энергетического хозяйства/ A.A. Макаров, Л.А. Мелентьев. Новосибирск, 1973. - 274 с.

136. Мелентьев, JI.А. Системные исследования в энергетике/ Л.А. Мелентьев. М.: Наука, 1983.-455 с.

137. Ф 177.Анализ эффективности различных способов приобретения сельскохозяйственной техники/ Ю.И. Бершицкий// Журн. Вестник РАСХН.- 2003. №3. - С.23-24.

138. Продовольственная безопасность России: состояние и проблемы/ В. Коровкин, И. Ленчевский, Е. Хлебутин// Журн. Международный с-х. журнал. 2003. - №3. -С.38^15.

139. Автоматизированная система прогнозирования макроэкономических показателей/ А.М.Тейтельбаум, В.А.Миронова// Журн. Приборы и системы. Управление, кон9 троль, диагностика. 2000. - №2. - С.82-86.

140. Энергетическая оценка воспроизводства плодородия почвы/ A.C. Миндрин//

141. Журн. Международный с-х журнал. 1996. - №4. - С.33-37. 184.Тенденции производства калорий, белка и лизина в мировом земледелии/ В.Г.

142. Рядчиков // Журн. Вестник РАСХН. 2002. - №1.-С.25-29. 185.Энергетические эквиваленты производства продовольствия/ A.C. Миндрин// Ш Журн. Международный с-х журнал. - 1996. - №2. - С.42-45.

143. Устойчивое развитие (теоретико-методологический анализ)/ В.И. Данилов-Данильян// Журн. Экономика и математические методы. 2003. - Т.39, №2. -С. 123-125.

144. Семин, М.В. Производительность труда и её измерение/ М.В. Семин.-М.: Финансы и статистика, 1997. 140.ср 188.Использование растительных материалов в качестве биотоплива для , теплогенераторов/ В.И. Анискин, A.B. Голубкович, К.К. Курбанов// Доклады

145. Моделирование демографических изменений при экономических ограничениях/

146. Морозов, Н.М. Концепция развития механизации и автоматизации животновод* ства/ Н.М. Морозов// Экология и сельскохозяйственная техника: Материалы 3-йнауч.прак.конф. СПб., 5-6 июня 2002г. СЗ НИИМЭСХ.- СПб., 2002. Т.1. - С.55-62.

147. Новожилов, В.В. Проблемы измерения затрат и результатов при оптимальном планировании/ В.В. Новожилов. М.: Наука,1972. - 433с.

148. Повышение эффективности энергетического хозяйства: сб.тр./ ЛИЭИ им. П.• Тольятти /Отв.ред. Б.Л. Айзенберг и др..- Л.: ЛИЭИ им. П. Тольятти, 1975-Вып. 114.-200 с.

149. Нечепоренко, О.Л. Экологическое регулирование в экономике/ О.Л. Нечепоренко. -СПб, 1992. -87 с.

150. М.:ФГНУ Росинформагротех, 2004. -104 с.

151. Методические вопросы развития энергетики сельских районов/ Х.З. Барабанер идр. Иркутск: СЭИ, 1989.-87 с.

152. Шапот, Д.В. Методы исследования взаимосвязей экономики и энергетики/ Д.В. Шапот, В.З. Беленький, A.M. Лукацкий// Изв. РАН. Энергетика- 1995. -№6.-С. 10-20.

153. Батищев, В.Я. Программное обеспечение блока автоматического управления горелкой на жидком топливе/ В.Я. Батищев, Г.П. Бобрышев, В.Н. Делягин, В.И. Бочаров// АГРОИНФОРМ-2003: материалы Междунар. науч.-практ. конф.

154. Новосибирск, 22-23 окт. 2003г. РАСХН.Сиб. отд.-ние-Новосибирск, 2003 Ч.2.-С.365-367.

155. Автоматизированная система оперативного контроля работы котельной ® сельскохозяйственного назначения/ В.Н. Делягин, В.Я. Батищев, В.И. Бочаров//

156. Журн. Достижения науки и техники АПК. 2003.-№9. -С.27-28.

157. Власенко, В.А. Экология и экономика: проблемы и поиски путей устойчивого развития/ В.А. Власенко. Новосибирск: Аналитический обзор. СО РАН.—1. Новосибирск, 1997- 122 с.

158. Россельхозакадемия, 2001.-36 с.

159. Жученко, A.A. Энергетический анализ в сельском хозяйстве/ A.A. Жученко, В.Н. Афанасьев-Кишинев: Штиница,1988.-367 с.

160. Новиков, Ю.Ф. Методические рекомендации по биоэнергетической оценке технологических процессов в сельском хозяйстве: метод.реком./ подг. Новиков

161. Ю.Ф., Базаров Е.И. и др.. Запорожье: ЦНИПТИМЭЖ.- Запорожье, 1982. -120 с.

162. Делягин, В.Н. Определение оптимального энергоносителя и режимов электропотребления на молочно-товарных фермах Сибири/ В.Н. Делягин, Ю.А.

163. Меновщиков// Рациональные системы энерго и теплоснабжения микроклимата и использования лучистой энергии на животноводческих фермах и комплексах: сб.науч.тр./ Новосибирск, 1981.-С.З-20.

164. Делягин, В.Н. Эффективность использования электроэнергии дляэлектротеплоснабжения/ В.Н. Делягин, В.И. Бочаров: науч.-техн. бюл./ -Новосибирск: СО ВАСХНИЛ.- Новосибирск, 1981. № 20.- С5-7.

165. Пугач, Л.И. Энергетика и экология/ Л.И. Пугач-Новосибирск: Изд-во НГТУ,2003 .-504 с.

166. Делягин, В.Н. Оптимизация параметров систем энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей (тепловые процессы)/ В.Н. Делягин- Новосибирск: РАСХН Сиб. отд-ние. СибИМЭ, 2005.- 300 с.

167. Делягин, A.B. Оценка эффективности использования водоугольного топлива в тепловых процессах сельскохозяйственного производства/ A.B. Делягин, В.Н. Делягин: тр. 8-ой Международной научно-техн. конф. Барнаул,26-28 июля 2005 г-Барнаул, 2005 С. 360-363.

168. Рациональные температурно-влажностные режимы животноводческих помещений/ В.Н. Делягин// Журн. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2005. - №4. - С. 141-145.

169. Энергосберегающая система обеспечения температурно-влажностных режимов животноводческих помещений/ В.Н. Делягин, В.Н. Бочаров// Журн. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2005. - №4. - С.138- 140.

170. Орсик, Л.С. Энергообеспечение и энергосбережение в сельскохозяйственном производстве/ Л.С. Орсик// Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: тр. 3-й Междунар. науч.-техн.конф. М., 14-55 мая 2003г. ВИЭСХ.-М. 2003.-Ч.1.-С. 13-18.

171. Никифоров, А.Н. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве/А.Н. Никифоров.-М.:ВИМ,1995.-95 с.227.3акс, Л. Статистическое исследование/Л. Закс. -М.: Статистика, 1976.-598 с.

172. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники/ МСХ и Прод. России. М.,1998. - 219 с.

173. Безруких, П.П. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии/П.П.

174. Безруких, Д.С. Скребков.-М.:ГНУ ВИЭСХ,2005.-264 с.

175. Дьякоиов, К.В. Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества при сельскохозяйственном использовании и интенсивном окультуривании почв: метод.реком./К.В. Дьяконов. М.: ВАСХНИЛ.-М., 1984.-81 с.