Электротехнический портал Элекаб - справочник электрика, энергетика.

О проекте
Авторам
Реклама на портале

 
Главная | Справочник | Схемотека | Нормативы | Форум | Статьи | Новости | Выставки | Пресс-релизы |




Главная >> Обзоры. Статьи. Информация. >> Электротехника. >> Возможности потребителей в задачах экономии энергоресурсов.

Возможности потребителей в задачах экономии энергоресурсов.

Принятие технических решений, связанных с развитием и эксплуатацией больших производственных систем связано с учётом того, что исследуемые системы незамкнуты, не могут рассматриваться в целом и проектируются и исследуются по частям, а создаются, эксплуатируются и развиваются с учетом взаимосвязей их с другими энергетическими, технологическими и социальными системами. Решения по их развитию и функционированию принимаются в условиях недостатка и неопределенности исходной информации, точность которой крайне низка. Оптимизационные расчеты в таких условиях или невозможны, или нецелесообразны. Для энергетических, в том числе и электроэнергетических систем (ЭЭС) эти особенности наиболее характерны в задачах принятия решений с учетом надежности, так как общество в конечном счете интересует надежная и экономичная работа потребителей энергии.

Поскольку в рассматриваемых системах невозможно учесть все реальные связи, необходимо ввести и затем учесть ряд ограничений, в качестве которых предлагается граница реального затухания возмущения, возникающего в энергосистеме и распространяющегося по потребителям. Однако чем выше уровень иерархии ЭЭС, на котором рассматривается решаемая задача развития системы, тем сложнее учесть требования потребителя, с одной стороны, и тем выше затраты на повышение надежности ЭЭС - с другой. Принятие решений, обеспечивающих минимум недоотпуска энергии или минимизацию затрат при заданной надежности энергоснабжения вынуждает либо априорно устанавливать величину затрат на развитие ЭЭС, либо принять допущение об обобщении и уравнивании требований потребителей к надежности.

Попытки установить обобщенную оценку ожидаемых потерь потребителя от недостаточного уровня надежности энергоснабжения, сводились к допущению, что недополученная при возникновениях дефицитов мощности в ЭЭС энергия безвозвратно потеряна для потребителя и неизбежно ведет к недовыпуску товарной продукции. Однако в действительности учет суточной, недельной, и сезонной неравномерности энергопотребления обеспечивает возможность ЭЭС увеличить выдачу энергии потребителям после ликвидации аварийного дефицита и восстановления отказавших объектов ЭЭС.

Системы потребления энергии в подавляющем большинстве также обладают избыточностью (временной, структурной, нагрузочной), за счет которой можно ликвидировать или значительно уменьшить возможные последствия нарушения нормального режима их работы и не допустить разрыва внешних производственных связей с поставщиками сырья и потребителями готовой продукции предприятий, участвующих в процессе регулирования энергопотребления.

Таким образом, при решении комплексных задач создания, размещения и использования мощностей в системах энергетики, прежде, чем говорить о необходимости введения дополнительных генерирующих мощностей, необходимо решить задачу рационального использования имеющихся, включая и резервы потребителей энергии. Совместное и рациональное использование избыточности ЭЭС и потребителей основано на направленном подборе таких производственных объектов, управление режимом работы которых приводит к эффективному использованию энергоресурсов и минимуму экономических потерь. Исследования, проведенные с учетом технологических особенностей промышленных производств разных отраслей промышленности показали, что реальные потери (ущерб) конкретных потребителей определяются тремя основными составляющими:

  • от неуправляемого останова объектов производства вследствие отключения электроприемников;
  • от незапланированных остановов и пусков объектов производства;
  • от разрушения технологических связей между отключенным и другими объектами производственной системы.

Анализ аварий, сопровождающихся отключением нагрузки потребителей и прогнозирование аналогичных ситуаций показывает, что при отказах оборудования электрических станций и питающих сетей для недопущения нарушения устойчивости ЭЭС и полной утраты работоспособности вполне достаточно отключать не более 20% суммарной нагрузки системы. Это может быть обеспечено большим количеством способов, реализация которых определяется выбором состава отключаемых присоединений. Изменение его, при сохранении величины отключаемой мощности, существенно влияет на величину потерь потребителя, которые могут различаться на порядок и более. Поэтому должна проводиться предварительная подготовка ликвидации возможных дефицитов в ЭЭС, что позволяет сократить ожидаемые экономические и ресурсные потери до минимума.

Принятие решений при прогнозировании развития ЭЭС с учетом надежности и энергоэффективности возможно на основе соответствующих нормативов. При этом надежность рассматривается как один из ограничивающих факторов, который диктуется экономическими требованиями потребителей. Поскольку создание эффективных моделей для оценки количественных показателей нормативов для каждого потребителя практически нереально, предлагается учитывать результаты экспертного опроса специалистов, которые в состоянии более или менее объективно судить о возможных и целесообразных значениях требуемых нормативов для совокупности потребителей [2]. Однако необходимо учитывать, что специалисты-эксперты, которых можно привлечь для выработки оценок разрабатываемых нормативов, на сегодня имеют значительно меньшую информированность и компетентность, чем это было ранее, поскольку возросла неопределенность технико-экономического состояния и развития как ЭЭС, так и потребителей энергии. Это связано с непрогнозируемым изменением спроса мощности и энергии потребителями, а ретроспективный анализ энергопотребления сейчас не может обеспечить получение достоверных оценок ожидаемых в ближайшие годы нагрузок. Аналогичная ситуация и с прогнозированием возможных ущербов. Кроме того, при реформировании хозяйственно-экономического управления энергетикой России, проводимом в настоящее время, остается неясным, на каком иерархическом уровне ЭЭС должны формироваться нормативы надежности.

Реализация процесса управления надежностью и эффективностью энергоснабжения должна основываться на его многоэтапной организации. Смысл ее состоит в адаптации перспективных планов к постепенно уточняемым условиям развития ЭЭС. При этом все предлагаемые мероприятия по перспективам развития ЭЭС должны многократно фильтроваться с точки зрения влияния на изменение показателей ее надежности и эффективности в ближайшей и отдаленной перспективе, пересматриваться по составу и корректироваться по срокам реализации по мере уточнения условий их осуществления.

Необходима также и разработка полномасштабной законодательной базы в современной энергетике включающей Российский и региональные законы о топливно-энергетическом комплексе, предусматривающие разделы

  • нормативной и правовой регламентации взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов;
  • тарифного регулирования и льгот;
  • плату за надежность энергоснабжения;
  • регламентацию управления режимами генерации, покупки и потребления энергии в нормальных и аварийных условиях;
  • основы договорных отношений производителей и потребителей энергоресурсов;
  • условия компенсации срыва договорных обязательств;
  • обеспечение условий безопасного функционирования ТЭК.

Еще одна проблема, связана с возможным нарушением баланса между генерируемой и потребляемой мощностью при отказах объектов ЭЭС. Задержка с восстановлением соответствия между выработкой и потреблением мощности может привести к нарушению устойчивости и живучести и, как следствие, полному нарушению нормальной жизнедеятельности всей совокупности питаемых потребителей. Единственный путь избежать столь катастрофических последствий это отключить часть нагрузки. Поэтому обоснованность создания и использования систем САОН, АЧР, графиков отключений и графиков ограничений в ЭЭС не вызывает сомнения. Хотя в директивных указаниях и в ряде литературных источников, посвященных решению рассматриваемой проблемы отмечается, что выбор отключаемых присоединений должен обеспечивать минимальный ущерб потребителя, оперативные службы ЭЭС стремятся решать задачи отключения присоединений наиболее удобным способом. Как правило, отключается минимальное число наиболее доступных присоединений, что приводит к глубокому разрушению систем потребления энергии вплоть до возникновения опасности жизнеобеспечения. Считается вполне допустимым отключение всей нагрузки потребителя за исключением электроприемников, внезапное отключение которых может сопровождаться катастрофическими последствиями (аварийная броня) и электроприемников, которые необходимы для завершения технологического процесса (технологическая броня). Однако проведенными исследованиями установлено, что даже в задачах сохранения живучести ЭЭС возможны рациональные решения, принятие которых позволяет минимизировать возможные технико-экономические последствия. При этом одним из условий допустимости ожидаемых или возможных вариантов отключения потребителей должна быть минимизация вероятности разрыва внешних производственно-технологических связей.

Для определения экономических последствий нарушений электроснабжения необходимо построение экономико-математических моделей срыва производственного процесса с учетом влияния вероятностных факторов и неполноты исходной информации на конечный результат расчета - величину ожидаемого ущерба. Разработка их велась в двух направлениях:

  1. моделирование последствий для конкретных видов производства и отдельных отраслей промышленности;
  2. создание универсальных моделей, отражающих общие закономерности влияния нарушений электроснабжения на ход производственного процесса потребителей.

При этом проблема исследования ущерба формулируется как:

  • задача априорного анализа, которая заключалась в оценке ожидаемых последствий нарушения электроснабжения и их составляющих;
  • задача синтеза, заключающаяся в минимизации этого ущерба за счет правильной организации работы потребителя и энергоснабжающей организации.

Результаты проведенных исследований показали, что реальные возможности снижения нагрузок потребителей при условии сохранения выпуска продукции на запланированном (договорном) уровне во многих случаях перекрывают потребности ЭЭС и позволяют уже сейчас перейти к их учету при обосновании принятия решений в задачах прогнозирования развития и эксплуатации систем энергетики. Поэтому выявление, оценка и обоснование предельных величин отключаемых мощностей и параметров технологических процессов позволит так априорно планировать возможные отключения нагрузки, что они минимально отразятся (или даже не отразятся) на результатах работы потребителя.

Разрешение поставленных задач управления нагрузкой представляло и представляет большие трудности из-за недостатка исходной информации о параметрах, входящих в расчетные выражения для вычисления составляющих и суммарной величины ожидаемого ущерба [1, 3]. Это связано с многообразием и особенностями технологических процессов производства продукции, пренебрежением к метрологическому обеспечению их.

Определенные сложности связаны с несогласованностью интересов ЭЭС и потребителей. Поскольку основные потери несет потребитель, у ЭЭС нет прямой заинтересованности в их снижении, а руководство ЭЭС опасается, что выявление сведений об ущербах приведет к требованиям потребителей возместить их потери. Руководство систем, потребляющих энергию также не заинтересовано в выявлении экономических и технических возможностей снижения потребляемой мощности своими предприятиями. По их мнению, решение этой задачи позволит диспетчерским службам ЭЭС более часто, более длительно и более глубоко отключать нагрузку конкретного потребителя.

Расширение хозяйственной самостоятельности предприятий и их объединений обусловило необходимость создания эффективных систем технико-экономической поддержки решений по обеспечению их надежного функционирования. Полномасштабное использование регулировочной способности потребителей требует изменения существующей системы взаимоотношений между энергопредприятием-поставщиком и предприятием-потребителем энергии на основе рыночных отношений. Степень участия потребителей в управлении режимом электропотребления должна задаваться не директивно, а приниматься добровольно, самими потребителями, на основе анализа их технической возможности и сравнения увеличения издержек производства при регулировании с экономическими льготами, предлагаемыми ЭЭС.

При переходе к рыночной экономике, имеющей склонность на сегодняшнем этапе жертвовать интересами будущего ради прибыльных, популистских краткосрочных мероприятий, увеличивается опасность рассогласования интересов субъектов рыночных отношений с макроэкономическими и социальными целями всей системы хозяйствования. Поэтому возрастает роль стратегического планирования экономических последствий эффективного энергоснабжения потребителей и прогнозирования состояния ЭЭС, которые должны опираться на комплекс исследований, проводимых, на всех уровнях территориальной и временной иерархии. Основная цель, которая при этом преследуется - выявление связей систем энергетики, экономики и потребления энергии. При этом особо следует учитывать возможность изменения критериев экономической эффективности альтернативных вариантов управления развитием энергетики, изменения структуры и иерархии управления, усиление экономической, социальной и политической независимости субъектов энергетического рынка и возможность несовпадения их интересов. Такая постановка проблемы приводит к необходимости анализа не только вертикальной иерархии, но и горизонтальных связей, которые по сути и формируют энергетический рынок региона. При этом используются и государственные управляющие воздействия, которые состоят в

  • выработке законодательных актов, регулирующих и ограничивающих действие рыночных механизмов (нормативы, регулирование цен, антимонопольные меры);
  • экономическом воздействии на производителей и потребителей энергии (тарифами, налогами, кредитами, дотированием).

Переход к рыночной экономике в энергетике выдвигает ряд новых проблем, связанных с совершенствованием учета экономических аспектов в задачах, решаемых с учетом надежности и возможностей экономии энергоресурсов:

  • разработки условий договорных отношений производителей, продавцов и потребителей энергии;
  • поиска путей и методов энергосбережения на всех уровнях производства, распределения и потребления энергии;
  • заключения договоров со страховыми компаниями и обоснования величин страховых взносов;
  • разработки территориально дифференцированных по уровням напряжения, надежности, сезонам года, дням недели и времени суток тарифов;
  • реформирования хозяйственно-экономического управления энергетикой;
  • выбора источника электроснабжения в условиях федерального рынка электроэнергии (мощности) и создаваемых региональных энергетических рынков;
  • разработки организационных мер по изменению режимов энергопотребления (сдвиг начала рабочих смен и обеденных перерывов по отношению к максимуму энергосистемы, разнесение выходных дней у разных потребителей, веерные отключения);
  • поиска оптимальной структуры инвестиционных механизмов;
  • распределения прибыли между субъектами управления нагрузкой, возникающей при изменении режимов энергопотребления.

Для поддержания необходимых ЭЭС режимов энергоиспользования (за исключением критических ситуаций) должны использоваться только экономические методы, стимулирующие потребителей к повышению как уровня надежности энергосистемы, так и своего собственного. Одним из таких стимулов является разработка системы льгот по оплате потребляемой энергии тем потребителям, которые дают согласие на отключение или ограничение своей нагрузки при возникновении дефицитов мощности в энергосистеме. Аналогичная система льгот может быть предложена и при добровольном снижении заявленного максимума нагрузки.

При выработке шкалы тарифных скидок и надбавок, предоставляемых ЭЭС потребителям возможны два направления:

  1. плата за использование электроэнергии возрастает с ростом требований потребителя к надежности его энергоснабжения;
  2. плата снижается, если потребитель при заключении договора дает согласие на управление его нагрузкой в заранее оговоренных пределах.

Особо отметим, что решение задачи управления электропотреблением в нормальных и аварийных режимах ЭЭС включает выяснение величины ожидаемого экономического эффекта и выработку решений о распределении его между ЭЭС и потребителями. При этом прибыль потребителей от изменения режимов должна не только покрывать потери (ущерб), но и создавать стимулирующие условия для оперативного персонала непосредственно занятого в изменении режимов энергоиспользования.

Широкое использование выдвинутых предложений возможно лишь при максимально глубоком исследовании возможностей потребителя по управлению нагрузкой. Если ЭЭС определит условия, при которых она сможет обеспечить те или иные показатели надежности энергоснабжения, потребитель осуществит проверку возможности их выполнения с экономической оценкой возможных последствий их реализации. Анализ предельных параметров возможных состояний реальных производственных систем позволяет выработать требования к надежности их внешнего энергоснабжения с учетом длительности введения режима регулирования, периодичности его, глубины ограничения. Это служит основанием для согласованного изменения графика нагрузки с одновременной минимизацией экономических последствий изменения нормального режима энергопотребления [4].

Развертывание работ по рациональному управлению нагрузкой выдвигает задачу организации специальных служб для проведения маркетинговых исследований. Знание технологических особенностей производственных систем и условий функционирования ЭЭС позволит находить взаимосогласованные варианты решений, удовлетворяющие и ЭЭС и потребителей. При этом обе стороны будут заинтересованы в их реализации. Решать такие задачи возможно лишь при наличии информации о технико-экономических последствиях, связанных с управлением объектами энергетики в аварийных и нормальных условиях эксплуатации и базы данных показателей энергоиспользования, соответствующих различным режимам работы производства, формируемых на единой методической основе. Это позволяет приступить к решению следующих задач:

  • формирования состава показателей для решения задач контроля и управления режимами энергопотребления;
  • разработки процедур сбора, установления источников и способов получения информации;
  • разработки способов обработки, форм и средств представления, методов использования;
  • переноса имеющейся информации на объекты-аналоги, когда отсутствует возможность ее непосредственного получения;
  • уточнения исходной информации по мере реализации мероприятий по управлению режимами энергоиспользования;
  • расчета ожидаемых и (или) фактических последствий введения режимов управления нагрузкой;
  • прогнозирования показателей по ожидаемым последствиям реализаций управления режимами энергопотребления.

Наличие подобной базы данных подготовит условия для заключения с каждым потребителем трехстороннего договора с участием производителя и оператора регионального энергорынка. Реализация предлагаемых правил принятия решений для конкретных потребителей позволит обоснованно установить договорные значения максимумов мощности и управлять фактической нагрузкой, а также устанавливать допустимую и целесообразную степень участия потребителей в разгрузке ЭЭС при возникновении в ней аварийных ситуаций и при прохождении суточных и сезонных максимумов.

ВЫВОДЫ

Решение комплекса задач учета экономических требований потребителей энергии к эффективности работы систем энергетики в условиях несовершенства принципов и технических средств, недостаточной координации действий диспетчерских служб энергетиков и технологов, возможных ошибок прогноза и ошибок оперативного персонала, сложности структуры управления энергопотреблением необходимо рассматривать как одну из важнейших проблем современной энергетики.

Действенность механизмов экономического управления эффективным энергоснабжением обеспечится лишь при условии развития и совершенствования рыночных отношений в энергетике, отраслях промышленного производства и социальной сфере.

Расширение возможностей принятия технико-экономических решений, отражающих взаимовлияние производителей и потребителей энергии, существенно повысит эффективность энергоиспользования.

Папков Б.В.
Нижегородский государственный технический университет


Бренд Legrand на ЭлектроПрофи

Ждём вас за покупками со скидкой -20% в "АВС-электро" вашего города.

Перейти на сайт