Методика комплексного определения электрических нагрузок на основе кластерного и ценологического анализа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Иваничев, Александр Валерьевич

• Иваничев, Александр Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Иваничев, Александр Валерьевич

Введение.

Глава 1. Черная металлургия как потребитель электрической энергии и тенденции её развития.

1.1. Ожидаемое развитие черной металлургии в ближайшие годы и проблемы обеспечения отрасли электроэнергией (мощностью).

1.2. Определение параметров электропотребления на начальных стадиях инвестиционного процесса.

1.3. Электрическое хозяйство промышленного предприятия и повышение эффективности его работы.

1.4. Цели и задачи исследования.

Глава 2. Современный математический аппарат определения параметров электропотребления промышленных потребителей.

2.1. Анализ существующих методов определения электрических нагрузок и норм расхода по уровням производства.

2.2. Ценологические (характеристические) показатели основных металлургических переделов.

2.3. Выделение пусковых комплексов крупных металлургических объектов методом кластерного анализа.

2.4. Структурно-топологическая динамика изменения удельных и общих ' расходов электроэнергии по производствам.

Глава 3. Разработка методики определения параметров электропотребления на основе кластерного и ценологического анализа.

3.1. Определение характеристических показателей //-распределений по генеральной совокупности предприятий черной металлургии за 1970 — 1990 гг. и металлопроизводящим регионам за 1990 - 2010 гг.

3.2. Классификация предприятий черной металлургии по производствам на основе кластерного анализа.

3.3. Показатели электропотребления при технико-экономическом обосновании модернизации и ввода мощных комплексов на примере доменных, конвертерных, электросталеплавильных и прокатных производств.

3.3.1 Анализ показателей электропотребления доменных производств после пуска крупных технологических комплексов.

3.3.2 Анализ показателей электропотребления электросталеплавильных производств после пуска крупных технологических комплексов.

3.3.3 Анализ показателей электропотребления конвертерных производств после пуска крупных технологических комплексов.

3.3.4 Анализ* показателей электропотребления, прокатных производств после пуска крупных технологических комплексов.

3.4. Ценологический анализ основных электрических показателей электрического ¿хозяйства промышленных предприятий.

Глава^ 4. Определение параметров электропотребления проектируемого металлургического завода в целом и методическое обеспечение принятия решений на предпроектной стадии.

4.1. Методика принятия решения по определению параметров электропотребления на предпроектных стадиях.

4.2. Выбор и применение программно-вычислительных средств для определения параметров^ электропотребления с учетом разработанной методики.

4.3. Практическая реализация методики определения электрических нагрузок на примере Южной Якутии и г. Шимановска Амурской области.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика комплексного определения электрических нагрузок на основе кластерного и ценологического анализа»

Проблема энергетической безопасности и необходимость энергосбережения, неизбежность инвестиционной модернизации страны требует определения на перспективу 10 — 30 лет величины выработки и электропотребления по Российской Федерации и отдельным регионам, а также электрической мощности по отраслям экономики. Одновременно локально и во времени необходимо прогнозировать параметры электропотребления по отдельным предприятиям, цехам, по крупным пусковым комплексам, требующим значительных инвестиций,, для реализации инновационных предложений. Требования к электрообеспечению должны быть сформулированы до выделения средств, до принятия решения о начале строительства: Для определения электрической нагрузки важное что расчет осуществляется в начале, на первой; стадии; инвестиционного проектирования электроснабжения, до обращения потребителя к субъекту электроэнергетики для согласования решений: по внешнему электроснабжению: объекта инвестирования.

Черная (и цветная) металлургия была и остается^ базовой- отраслью народного хозяйства, занимая по величине выпуска металла одно из первых мест, в мире. Для отрасли актуальны пообъемные решения, определяющие величину электропотребления и требования к внешнему, электроснабжению.

Металлургия существенно влияет на развитие электроэнергетики (особенно региональной). В 1960 г. потреблено 235 млрд кВтч; ' в том, числе промышленностью 183 ~ млрд кВтч (черная металлургия 18% общепромышленного). В 1985 г. черная металлургия потребила 17,4% промышленного потребления электроэнергии, что составило 138 млрд кВтч; в

1990 г. - 147 млрд кВтч (пик — 1988 г. 149,2 млрд кВтч). Металлургия и электроэнергетика корреляционно прореагировали на дефолт 1998 г. Что касается кризиса 2008 — 2009 гг., то черная металлургия по динамике выпуска продукции упала на 37%, с восстановлением до минус 10%; электроэнергетика

- до минус 13%. В первом полугодии 2010 г. черная металлургия выросла по 5 сравнению с предыдущим периодом на 16%, электроэнергетика вдвое меньше. Сравнение говорит о сложных связях, но позволяет сделать вывод, что электроэнергетика и металлургия корреляционно зависимы, но электроэнергетика более инерционна. Поэтому она реагирует на динамику промышленности с отставанием (как при падении производства; так и при его росте).

Однако при инвестиционном проектировании актуально не столько электропотребление по стране и отрасли, сколько величина электроэнергии и мощности по проектируемому объекту. Исторически эта проблема восходит к началу индустриализации» (1926 г. — решение о создании Гипромеза — Государственного института по проектированию металлических заводов: все заводы черной металлургии, а также Сталинградский тракторный, Уралмаш, Ростсельмаш, Новомосковский "Азот" и др.), когда была осознана необходимость создания институтов инновационного проектирования (к концу 80-х годов их было около 1800), включая-, специализированные (Тяжпромэлектропроект, Электропроект, Гипрокислород).

Перед проектировщиками для целей проектирования индустриальных объектов в металлургии, (см-., например, Урало-Кузнецкий комбинат [2, 14]) с самого начала встал вопрос об определение нагрузок для строительства ТЭЦ, мощность которой рассчитывалась на полное строительство завода и рабочих поселков» (переросших в моногорода). Важно, что единой энергосистемы не было и ТЭЦ (ГРЭС) должна была покрывать всю нагрузку. "Размер заводской электростанции строго очерчен нуждами завода и поселка для рабочих, и в ближайшем будущем нет оснований рассчитывать на изменение этого положения" [51], которое просуществовало вплоть до начала 60-х годов (1962 г.

- организация* Министерства энергетики и электрификации СССР), когда приказом Непорожнего П. С. решение о строительстве заводских ТЭЦ взяло на себя и Минэнерго. Оно запретило, в частности, Гипромезам заниматься решениями по ТЭЦ, возложив это на Теплоэлектропроект. Возможность строить собственную генерацию появилась у потребителя после 2003 г., когда 6 были внесены соответствующие изменения в закон "Об электроэнергетике" (Магнитогорский комбинат на 90% удовлетворяет потребности в электроэнергии за счет собственной генерации).

Рабочие чертежи всех цехов вначале отсутствовали, как и перечень отдельных электроприемников, на основе которых можно было бы выполнить расчет электрических нагрузок. Поэтому, используя опыт американских и немецких проектировщиков, Гипромез в 1926-1931 гг. стал рассчитывать нагрузку по удельной электроемкости вначале по отношению к выпуску чугуна, со временем по стали и по прокату: вся продукция, ко всему электропотреблению по заводу (региону). На практике реализовывался подход, который получил со временем название комплексного метода расчета электрических нагрузок [34, 44, 58] и охватил около 500 заводов, построенных в 30-е годы как цель и индустриализация всей страны [14, 21, 68]. Истоки метода восходят к середине 30-х годов, когда стало очевидным, что существует заводское электроснабжение (и электроснабжение поселка, как потребителя) и внешнее электроснабжение. В 1934 г. Электропром Наркомтяжпрома, рассмотрел методику определения мощности подстанций для питания распределенных" на плоскости нагрузок, дав определение подстанций для питания пространственных сетей. Ростовская школа ученых (Либерман А. С. и др.) и Электропром (Баринов М. П., Суховальский М. Д.,Поляков Б. А.) рассмотрели с этих позиций особенности электроснабжения потребителей, включая завод, вспомогательные объекты инфраструктуры — водозабор, поселок и нашла отличие от подхода энергосистем к проектированию, заключающейся в необходимости проектировании малых подстанций и распределенных (ценологических) сетей. Вопросы коммутации, оборудования и конструирования подстанций малой мощности, сетей высоковольтных 3, 6, 10 кВ и низковольтных 380 В и 500 В составили содержание работы "Подстанции малой мощности в электроснабжении промышленных предприятий" [48].

Работа была согласована с ГУПО НКВД СССР и Главэнерго НКТП СССР и явилась констатацией самостоятельности области проектирования, 7 строительства, преподавания в высших и средних учебных заведениях (электрики как специфической дисциплины).

Для первых предварительных расчетов электроемкость по чугуну бралась для Урало-Кузнецкого комбината 250-300 кВтч/т (завода с полным циклом). По окончании строительства предполагалось выпускать 31,9 млн т чугуна, для чего требовалось 90-100 млрд кВтч, 5-16 млн кВт установленной мощности. Величина этой мощности предусматривает создание всей инфраструктуры, включая транспорт и строительство рудников, дополнительных вспомогательных заводов и т. д. (Магнитогорский, Кузнецкий, Нижнетагильский комбинаты и ряд других заводов). На 1 т электростали для соответствующего (Минусинского - эта идея сейчас реализуется Евразхолдингом со сроком окончания строительства 2014 г.) завода в целом электроемкость принималась 1000 кВтч/т, для ферросплавных заводов (Новокузнецкий) 8000 кВтч/т. Отраслевая удельная электроемкость по чугуну в 2007 г. составила 666 кг ут/т, по стали 539.

Государственные решения по величине основных технологических и технических показателей, энергетических параметров и др. давало основу для выпуска документа "Проектного задания завода" [51], в котором давались сведения по цехам и другим объектам. Основное внимание уделялось центральной электрической станции (так называлась ТЭЦ, долгое время не контролируемая заводом). Высоковольтная сеть по Магнитогорскому металлургическому заводу, в данном случае, состояла из 32 фидеров, выполненных освинцованными кабелями 120 и 50 мм и питающих подстанции типа Т, ТП, ТМ. Для каждого из приведенного перечня основных цехов приводилось общее количество электроприемников с разбивкой по напряжениям, мощностям, роду тока и конструкции. Общее количество электродвигателей на полное развитие определено 1337 ед., средней мощностью 44 кВт (фактически было установлено на 01.01. 1986 г. 82145 шт. средней мощностью 39,9 кВт).

Этот порядок документальной части проектирования сохранился до 60-х годов и существенно изменился лишь во время реформ, намечавшихся А. Н. Косыгиным, во время которых было принято решение о разработке перспективных народнохозяйственных планов на 5, 10, 20 лет по каждой отрасли, включая отдельное рассмотрение всех значимых предприятий. Тогда же для заводов' (комбинатов) было принято решение о выполнении Технических проектов, ориентированных на рассмотрение текущего положения и полного развития, намечавшегося через 10-20 лет. В.составе ТП решались все вопросы развития энергосистемы, для чего для крупных объектов (например, Оскольский металлургический комбинат: строительство подстанции 750/330 и 500/330 кВ; для Новолипецкого комбината: районной- подстанции 500/220 кВ, строительство двух распределительных подстанций РП-110 кВ на заводе, второй внезаводской ТЭЦ) внешнее электроснабжение разрабатывалось проектными институтами Минэнерго- (Энергосетьпроект, Теплопроект). Проектные институты, работающие на потребителя, (отраслевые)^ решали со< своей стороны схему электроснабжения вниз от 6УР* — граница раздела предприятие — энергосистема, на 5УР, определяя подстанции глубокого ввода ГТШ, опорные ОП и др. с высшим напряжением 220 (330), 110 (154), 35 кВ, и подстанции- 4УР напряжением РП 6-10 кВ, приводя в заключение основные электрические показатели. Часть "Электроснабжения" всегда выделялась отдельно (прил. П1; прил. П2) и опиралась на перечень объектов (цехов) различного назначения по каждому из которых, не имея чертежей планов установки оборудования и перечня электроприемников, необходимо было назвать максимум нагрузки и общий расход электроэнергии. Это можно было сделать, располагая информацией по аналогам или комплексным методом оценивая результат по предприятию в целом и отдельным производствам (цехам). Решая вопросы электроснабжения с охватом всех уровней 6УР — 1УР, проектные институты, ориентированные на потребителя, руководствовались документами общесоюзного утверждения; специфическими нормалями, указаниями и типовыми проектами, прежде всего выпускаемых системой "Тяжпромэлектропроект" и отраслевыми указаниями [75].

С 2000 г. была принята новая система оценки эффективности инвестиционных проектов ^(эффективностьпроекта в целом, коммерческая, эффективность, норма дисконта, чистый доход, срок окупаемости и др.) Сами же проектные решения, соответствующие принятой схеме инвестиционного процесса, принципиально не изменилась. по сравнению с Проектным заданием и Техническим проектом, но большую роль стали играть предпроектные этапы инвестиционногопроцесса; включающие: формирование- инвестиционного? замысла (целей инвестирования); разработку декларации, (ходатайства), о намерениях, разработку обоснования инвестиций. Безусловно; с самого начала возникал вопрос о необходимых параметрах электропотребления (расход электроэнергии и мощность), которые позволяли бы перейти к проектированию схемы^ электроснабжения: Решение о сооружении? инвестиционного объекта сейчас принимаетсяша основе:документов,.имеющих.различн6е наименования:: Проект, Технический проект,.Проектные соображения; Бизнес-план, Проектные обоснования, Обоснование инвестиции, Бейсик-проект, тендерная* документация. (Тендер).

Необходимые: параметры электропотребления на отдаленную• перспективу, требования к надежности1: и др. заявлялись, субъекту электроэнергетики: для последующего согласования после решения им вопроса о сооружении вновь, расширении, технического перевооружения и реконструкции подстанций и переключающих пунктов субъектов электроэнергетики напряжением 35 — 750 кВ по приказу Минэнерго России от 30 июня 2003 №288 [66].

Расчеты, параметров электропотребления на. перспективу и желательная для:потребителя схема электроснабжения на 6УР (по техпроекту, 1975 см. [30]) могут не совпадать длительное время. Однако строительство комбината реализует долговременные предложения [4, 8]. Это явление наблюдалось в 1998

- 2010 гг. для всех заводов (на ММК в 2009 - 2010 гг. пущен стан "5000" горячего проката и "2000" холодного). .В! сегодняшних инвестиционных

10 проектных документах разрабатываются схемы электрических распределительных устройств, генеральный план и транспорт, компоновка и конструктивная часть, учет электроэнергии и др., учитываемые потребителем при выполнении своей части электроснабжения, охватывающей от 6УР до1УР (отдельный электроприемник).

Для объектов капитального строительства производственного и непроизводственного назначения (здания, строения, сооружения) за исключением линейных объектов (ЛЭП, дороги и др.) положение о составе разделов проектной документации и требованиям к их содержанию утвержденных Постановлением Правительства от 16 февраля 2008 г. №87, предусматривает определенный состав подраздела "Система электроснабжения" и разделяет понятия "проектная" и "рабочая" документация. Содержание приложения лишь формализует предлагаемое ранее [68] и изучаемое по специальности "Электрооборудование и электрическое хозяйство предприятий, организаций и учреждений" [44]. Ссылка Постановления к общей пояснительной записке детализирует важнейшие сведения, которые должны содержаться в проектной документации. Это функциональное назначение объекта капитального строительства, его состав и характеристика производства, номенклатура выпускаемой продукции (работ, услуг), отвод земли (включая под подстанции и сети). Вначале приводятся потребности в электрической энергии (мощности) расшифровываемые в разделе "Электроснабжение".

Так актуализируется вопрос об определении основных параметров электропотребления (расход электроэнергии, мощность) и структуры верхних уровней системы электроснабжения (6УР и 5УР) для получения технических условий на подключение к сетям инженерно-технического обеспечения общего пользования. Такое определение может опираться только на заданные основные технологические показатели, привязанные к производству и ко времени.

Проектировщику-электрику необходимо подобрать для сравнения завод-аналог, имеющий близкий объем производства и состав основных цехов, ответив на

11 вопрос к какому кластеру относится рассматриваемый объект. Этот же подход применим, если рассматривается крупный агрегат (например, агломашина, электропечь, прокатный стан — в диссертации рассмотрено 7 переделов).

В-процессе строительства крупных предприятий возникла необходимость и стало актуальным определениегвеличины электрической;мощности (нагрузки) пускового комплекса, например, доменной или коксовой печи, прокатного стана, огнеупорного производства! Пуск каждого такого агрегата (производства) требует одновременного, а то и опережающего пуска многих других объектов: прежде всего связанных с водообеспечением, очисткой, экологией; а также компрессорного хозяйства, механических и складских служб (например, вальцетокарного цеха-для; комплекса прокатньк цехов, склад пальмового масла и водородной для; цеха жести, разливочных машин для чугуна. Важно исследовать, как. пусковой комплекс влияет на электроемкость в целом, воздействует на изменение общих и удельных расходов электроэнергии по рассматриваемому виду- продукции- а это требует, разработки специфического математического аппарата и программного обеспечения:

Реализация подхода требует разработки методики определения нагрузки на начальных стадиях, инвестиционного проектирования; что важно для объекта (предприятия); в целом; для отдельного; электроемкого агрегата при обосновывающих- проектных (тендерных) решениях и для« пускового комплекса, определяемого на стадии строительства и сдачи в эксплуатацию. Методика сохранит свою»актуальность.на обозримую-перспективу в условиях ожидаемой новой» индустриализации, затрагивающей различные промышленные объекты; взятого курса на инновационную модернизацию (перечень строящихся и намечаемых к строительству заводов и. агрегатов приведен в прил. ПЗ). Отметим, что в 2010 г. Евразхолдинг заявил о намерении построить электросталеплавильный завод качественных сталей в» районе Братска.

В черной металлургии необходимость методики определяется, во-первых тем, что крупные комбинаты (практически все) и ряд заводов средней

12 технологической и электрической мощности продолжают (и в условиях кризиса продолжали) осуществлять модернизацию. Имеется в виду выпуск качественной металлопродукции для снижения объемов экспорта и для удовлетворения внутреннего спроса, вывод блюмингов и ряда прокатных станов из эксплуатации, что связано с непрерывной разливкой, ликвидация мартеновского производства, строительство собственных генерирующих мощностей, использующих вторичные ресурсы и др., во-вторых планы широкого строительства малых заводов по всей РФ. Отметим, что Молдавский и Белорусский металлургические заводы, по которым было специальное постановление Правительства (отчетность по ним пошла с 1985 г.) под категорию мини не подходят.

Разработка методики опиралась на статистику за 21 год (1970-1990 гг.) по генеральной совокупности предприятий черной металлургии, оформленную как отраслевой информационный банк "Черметэлектро" (http://www.kudrinbi.ruh содержащий данные по семи основным электрическим показателям и сведения по общим и удельным расходам на 17 видов продукции, определяющих электропотребление [1]. В настоящее время единая отчетность не ведется, данные Росстата не являются (с точки зрения электрики) полными. Коммерческая тайна затрудняет получение результатов по общим и удельным расходам по цехам и производствам. Однако- продолжающиеся с 1971 г. семинары-конференции (последняя 40-я проведена МЭИ в 2010 г.) главных энергетиков предприятий черной металлургии России и ряда других стран [73] позволяют говорить об актуальности предлагаемой методики и дают возможность проверять ее действенность на примере ряда объектов. Наиболее масштабная проверка используемого математического аппарата Н-распределений осуществлена при анализе электропотребления по всем регионам Российской Федерации за 1990-2010 гг. [88] и по нескольким другим выборкам последних 10 лет [72].

Важно и дает новое знание рассмотрение отрасли по параметрам электропотребления и технологическим показателям (огнеупоры, кокс, чугун,

13 электросталь и конвертерная сталь, прокат) не как большой системы со своими связями и зависимостями, и не как кибернетической системы со своим входом и выходом, наличием обратной управляющей связи, а как технический ценоз (сегк^в). Техноценоз - сообщество изделий (доменная печь, прокатный стан, электродвигатель, трансформатор), конвенционно определяемого объекта с нечеткими границами [44, 68], характеризующимися слабыми связями и слабыми взаимодействиями (все электроприемники завода, прокатные станы страны), административно-территориально выделяемого для целей инвестиционного проектирования, построения(сооружения, монтаж, наладка), обеспечения функционирования (эксплуатация, ремонт), управления (менеджмент). Доказательство корректности распространения (техно) ценологической теории на электрическое хозяйство того или иного предприятия, на его электрические нагрузки, удельные и общие расходы электроэнергии в составе отрасли или по цехам (зданиям, сооружениям), основывается на негауссовом математическом аппарате бесконечноделимых распределений акад. Колмогорова [13] и теоремой Гнеденко-Дёблина [12].

Особенностью аппарата является, что распределение, построенное по разнообразию видов (моделей, марок, типоразмеров) и по соотношению крупное-мелкое представимо гиперболическим //-распределением. Принципиальное отличие этого распределения от нормального, описываемого математическим ожиданием и другими статистическими моментами, включая конечную дисперсию, заключается в том, что //-распределение теоретически не имеет математического ожидания (понятие среднего не может применяться как характеристика структуры ценоза), а дисперсия теоретически стремится к бесконечности. Увеличение выборки не повышает точности определения дисперсии, а снижает ее. Математическая модель соответствия собранных статистических материалов //-распределению проверяется величиной характеристического показателя а, находящегося в определенных, доказанных теорией границах (0<а<2).

Построение модели //-распределения позволяет перейти к определению кластера, к которому может быть отнесен проектируемый объект, в части, прежде всего, основных металлургических переделов (чугун, сталь, прокат). Выделение кластера и определение параметров электропотребления по заводу, производствам, отдельным комплексам позволяет повысить точность принятия решения, осуществив на основании существующих методов математической статистики прогнозирование и поверочный расчет электрических нагрузок комплексным методом. Классификация и адаптация математического аппарата бесконечно делимых Н-распределений с элементами структурно-топологической динамики повышает точность расчетов и оценки результатов, получаемых существующими и вновь разработанными программно-математическими методами.

Целью работы является- разработка методики определения? параметров электропотребления* проектируемого, металлургического завода в целом на предпроектной. стадии, отдельного крупного технологического агрегата и пускового комплекса при решении вопросов инвестирования для строящегося объекта с целью согласования схемы электроснабжения и параметров присоединения к сетям и подстанциям субъекта электроэнергетики.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие задачи:

1) Выполнен анализ развития черной металлургии как потребителя электрической энергии и её электропотребления в послевоенный период восстановления (1950 - 1960 гг.), при завершении индустриализации (1970 -1990 гг.), во время спада производства в 90-х годах и стабилизации (1998 - 2009 гг.).

2) Определена структурно-топологическая динамика металло-производящих регионов за 1990 — 2010 гг. для целей стратегического прогнозирования.

3) Проверена ценологическая устойчивость основных электрических показателей, общего и удельного электропотребления генеральной

15 совокупности предприятий черной металлургии за 21 год по величине характеристического показателя и показатели электропотребления по ряду заводов в 2000-е годы.

4) Определено изменение параметров электропотребления и их динамика по предприятию, производству (цеху), комплексу в целом в периоды пуска основных крупных металлургических агрегатов с выявлением различий в набросе нагрузок для семи (прокат, чугун, электросталь, конвертерная сталь, кокс, огнеупоры, метизы) производств.

5) Разработаны рекомендации по оценке изменения удельных расходов электроэнергии по выделенному производству после пуска крупного комплекса (агрегата).

6) Выделены и проверены методы прогнозирования параметров электропотребления при пуске металлургических объектов, при устойчивой работе предприятия для стратегии прогноза развития до 10 лет.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использованы классические вероятностно-статические методы, ценологические методы прогнозирования временных рядов, кластерный анализ. Теоретические исследования проводились в специализированных научных программах МаЙ1сас1, 81айзйса.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены методики определения параметров электропотребления для проектируемого металлургического предприятия в целом, отдельного крупного технологического агрегата и пускового комплекса на начальных стадиях инвестиционного процесса.

2. Доказана устойчивость во времени параметров ранговых распределений для электрических и технологических показателей основных металлургических переделов генеральной совокупности предприятий черной металлургии, что позволяет выполнить прогноз электропотребления на отдаленную перспективу по отдельным предприятиям и отрасли в целом.

3. Разработана структура информационной базы данных, необходимая для принятия обосновывающих решений по параметрам электропотребления на предпроектных стадиях.

Достоверность результатов работы обеспечивается использованием отраслевой информационного банка данных предприятий черной металлургии «Черметэлектро»; статистики до 2010 г. по металлопроизводящим регионам; корректным применением научных методов, обоснованностью принимаемых допущений; сопоставлением полученных результатов с существующими научными положениями.

Практическая ценность работы состоит в том, что с помощью предложенных методов и информационной базы данных можно определять параметры электропотребления проектируемого объекта в черной металлургии и других отраслях промышленности на предпроектных стадиях. Внедрение данных методов в проектную и эксплуатационную практику обеспечивает принятие более точных и эффективных решений на предпроектной стадии, повышает качество принятия проектных решений в условиях неполноты и неопределенности исходной информации, сокращает время и трудоемкость процесса принятия управляющего решения.

Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались: на кафедре "Электроснабжение промышленных предприятий" Московского энергетического института (технического университета), на шестнадцатой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2010 г.), на Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2009 г.), на Х1У-ой конференции по технетике и общей ценологии с международным участием (г. Москва, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, из которых: 2 статьи в журналах из перечня ВАК РФ, 1 статья в ведущем отраслевом журнале, 4 статьи в сборниках трудов международных и всероссийских научных конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, заключения, одиннадцати приложений и библиографического списка, выполнена на 158 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 30 таблиц. Библиографический список использованной литературы включает 89 наименований.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Иваничев, Александр Валерьевич

Основные результаты работы заключаются в следующих положениях:

1. Доказана устойчивость во времени параметров ранговых распределений для электрических и технологических показателей основных металлургических переделов генеральной совокупности предприятий черной металлургии, что служит основой для стратегического прогнозирования.

2. Разработана классификация металлургических предприятий по электрическим и технологическим показателям, а также методика выбора предприятия-аналога на основе кластерного анализа.

3. Определено изменение параметров электропотребления по предприятию, производству (цеху), комплексу в целом, для времени (периода) пуска основных крупных металлургических агрегатов с выявлением различий в набросе нагрузок для различных (семи) производств.

4. Разработаны рекомендации по оценке изменения удельных расходов электроэнергии по выделенному производству после пуска крупного комплекса (агрегата).

5. Выделены и проверены методы прогнозирования параметров электропотребления при пуске металлургических объектов, при устойчивой работе предприятия и для стратегии прогноза развития до 10 лет.

6. Предложена методика принятия решения по определению параметров электропотребления на предпроектной стадии для металлургического предприятия в целом, крупного технологического комплекса (агрегата).

7. Обоснована и предложена структура информационной базы данных, необходимой для принятия обосновывающих решений по параметрам электропотребления на ранних стадиях инвестиционного процесса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Иваничев, Александр Валерьевич, 2011 год

1. Авдеев, В. А. Информационный банк "Черметэлектро" / В. А. Авдеев, Б. И. Кудрин, А. Е. Якимов. -М.: Электрика, 1995. -400 с.

2. Аркаев, А. Ф. Об опыте проектирования электроснабжения агрегатов "печь — ковш"/. А. Ф. Аркаев // Электрика. 2006. - №2. - С. llvl'5.

3. Аршанский, M. И: Новый 160-т конвертер в строю / М. И. Аршанский, Ю. А. Данилин, С. BI Виноградов // Сталь. - 2008. - № 6; - С. 20-21.

4. Безруких, П. П. Возобновляемая энергетика: сегодня реальность, завтра -необходимость / Ш П. Безруких. - М:: Лесная страна, 2007. - 120!с: V

5. Белитченко, Â. К. Выход на новый уровень развития (к 15-летию Молдавского металлургического завода) / А. К. Белитченко // Сталь. — 2000. -№1. С. 4-6.

6. Блинов, В. А. Электроснабжение Запсиба: 50 лет развития / В. А. Блинов // Электрика 2008. - №6.- С. 3-15.

7. Ботвинский,, В: Я. Интенсификация сталеплавильного производства и улучшение качества.стали / В. Я: Ботвинский, В. Ф. Поляков, В. В. Смок гин, Н. С. Михайлец // Сталь. 1975. - №5. - С. 404-409.

8. Вагин, Т., Я; Ресурсо- и энергосбережение в литейном производстве: учебник для вузов / Г. Я. Вагин, В. А. Коровин, И. О. Леушин, А. Б. Лоскутов. Нижегород. гос: техн. ун-т. Н. Новгород, 2008. - 211 с.

9. Воронин, Ю. А. Теория классифицирования и ее приложения / Ю. А. Воронин. — Новосибирск: Наука, 1985. 232 с.

10. Гнеденко, Б. В. Курс теории вероятностей / Б. В. Гнеденко. м.: Гостехрадиоиздат, 1954. - 411 с.

11. Гнеденко, В. В. Предельные распределения для сумм независимых случайных величин / В. В. Гнеденко, А. Н. Колмогоров. М. - Л.: Гостехтеориздат, 1949. - 264 с.

12. Дальников, И. И. Проблемы электрификации УКК/ И. И. Дальников // Урало-Кузнецкий комбинат. Сб. статей по ред. Золотарева А. О. ВСНХ СССР: Госсоцэкономиздат, 1931. - С. 43-50.

13. Докторов, М. Е. Организация производства гнутых профилей проката на металлургическом заводе "Амурсталь" / М. Е. Докторов, С. В. Мирошниченко, А. Б. Юрченко, А. Ф. Страшко, С. А. Батурин; А. М. Сенаторов // Сталь. 1986. -№8.-С. 48-51.

14. Дюран, Б. Кластерный анализ / Б. Дюран, П. Оделл. М.: Статистика, 1977. - 128 с.

15. Жамбю, М. Иерархический кластер-анализ и соответствия / М. Жамбю. -М.: Финансы и статистика, 1988. 342 с.

16. Жилин, Б. В. Информационно-методологическое обеспечение определения параметров электропотребления на ранних стадиях проектирования:диссдокт. техн. наук: 05.09.03 / Борис Владимирович Жилин. М., 2003. 344 с.

17. Жилин, Б. В. Классификация предприятий черной металлургии / Б. В. Жилин, А. В. Бортниченко // Промышленная энергетика. 1997. - №1. - С. 2526.

18. Журавлев, С. Рождение красного колосса / С. Журавлев // Эксперт. 2010. -№1. — С. 23-27.

19. Журавлева Ю. И. Об одном способе уточнения алгоритма таксономии припомощи распознающих методов типа голосования / Ю. И. Журавлева, Г.

20. Юнусов // ЖВМ и МФ. 1971. - Т. П. - № 5.- С. 1344-1347.151

21. Иваничев, А. В. Определение параметров электропотребления инвестиционных пусковых комплексов крупных металлургических агрегатов / А. В. Иваничев // Электрика. 2011. - № 4. - С. 32-37.

22. Кендэл, М. Временные ряды / М. Кендэл. М.: Финансы и статистика, 1981. -199 с.

23. Кибернетика электрических систем: Материалы XXV сессии семинара "Электроснабжение промышленных предприятий", Новочеркасск, 15-16 октября 2003 г. / Юж. Росс. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: Ред. журн. "Изв. вузов. Электромеханика", 2004. —116 с.

24. Ким, Дж.- О Факторный, дискриминантный и кластерный анализ / Дж.- О. Ким, Ч. У. Мьюллер, У. Р. Клекка // Под ред. И. С. Енюкова: М.: Финансы и статистика, 1989.-215 с.

25. Кнут, Д. Временные ряды / Д. Кнут. — М.: Финансы и статистика, 1981. -202 с.

26. Кудрин, Б. И. (Техно)ценологические основания инновационного развития / Б. И. Кудрин.// Энергонадзор. 2010. - № 1. - С. 7-11.

27. Кудрин, Б. И. Некоторые итоги электрификации и проблемы развития электрического хозяйства металлургических заводов / Б. И. Кудрин // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. 3. Томск: Изд-воТГУ, 1976.-С. 7-71.

28. Кудрин, Б. И. О Государственном плане рыночной электрификации России / Б. И. Кудрин. М.: Изд-во ИНП, 2005. - 204 с.

29. Кудрин, Б. И. Основы комплексного метода расчета электрических нагрузок / Б. И. Кудрин // Промышленная энергетика. 1986. - №11. - С. 23-27.

30. Кудрин, Б. И. Применение понятий биологии для описания, и прогнозирования- больших систем, формирующихся технологически / Б. И. Кудрин // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. 3 -Томск: Изд-во ТГУ, 1976. С. 171-204.

31. Кудрин, Б. И. Проблемы создания и управления ценозами искусственного происхождения / Б. И.- Кудрин // Кибернетические системы ценозов: Синтез и управление. — М.: Наука, 1991. С. 5-17.

32. Кудрин, Б. И. Реструктуризация черной металлургии и план ГОЭЛРО / Б. И. Кудрин // Промышленная энергетика. 2000. - №12. - С. 8-15.

33. Кудрин, Б. И. Системная оценка электрического хозяйства промышленных предприятий / Б. И. Кудрин // Промышленная энергетика. 1977. - №3. - С. 1820.

34. Кудрин, Б. И. Техногенная самоорганизация / Б. И. Кудрин // Для технариев электрики и философов. Вып.25. "Ценологические исследования". М.: Центр системных исследований, 2004. - 248 с.

35. Кудрин, Б. И. Ценологический ранговый анализ в электрике / Б. И. Кудрин, О. Е. Лагуткин, М. Г. Ошурков // Вып. 40. "Ценологические исследования". -М.: Технетика, 2008. 116 с.

36. Кудрин, Б. И. Ценологическое определение параметров электропотреблениямногономенклатурных производств / Б. И. Кудрин, Б. В. Жилин, О. Е.

37. Лагуткин, М. Г. Ошурков. — Тула: Приок. кн. изд-во, 1994. 122 с.153

38. Кудрин, Б. Иг Электрика: Классика. Вероятность. Ценология. / Б. И. Кудрин, С. И. Гамазин, С. А. Цырук. Монографическое издание. Вып. 34. "Ценологические исследования". — М.: Технетика; 2007. 348 с.

39. Кудрин, Б. И. Электропотребление в электрометаллургии / Б. И. Кудрин // Электрика. 2003. - №9. - С. 35-45.

40. Кудрин, Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий; учебник для студентов высших учебных заведений / Б. И. Кудрин. М.: Интермет Инжиниринг, 2007. - 672 с.

41. Лагуткин, О. Е. Ранговый анализ электропотребления отраслей и подотраслей России / О. Е. Лагуткин, М. Г. Ошурков, Т. Ю. Чиркова // Промышленная энергетика. — 1995. №9. - С. 25-28.

42. Левада; А. Р. Стратегия развития ОАО "Челябинский металлургический комбинат": реальность и перспективы / А. Г. Левада // Сталь. — 2008. № 3. - С. 10-11.

43. Лейбкинд, А. Р. Математические методы и модели формирования организационных структур управления / А. Р. Лейбкинд, Б. Л. Рудник, А. А. Тихомиров. М.: МГУ, 1982. - 232 с.

44. Либерман, А. С. Подстанции малой мощности в электроснабжении промышленных предприятий / А. С. Либерман. Ростов-на-Дону: Азчерхозиздат, 1937. - 306 с.

45. Лившиц, С. М. Методы расчета электрических нагрузок промышленных потребителей / С. М. Лившиц // Промышленная энергетика. — 1948. — №2.

46. Лузгин, В. П. Энергоемкость и проблема "устойчивого развития" объекта на примере черной металлургии / В. П. Лузгин, О. А. Махт // Электрометаллургия. -2006.-№9.-С. 19-36.

47. Магнитогорский металлургический завод (Проект). СССР-ВСНХ. — Л.: Издание Гос. ин-та по проектированию новых металлозаводов. 1929. 720 с.

48. Мандель, И. Д. Кластерный анализ / И. Д. Мандель. — М.: Финансы и статистика. 1988.-176 с.

49. Материалы научно-технического совещания по определению электрических нагрузок и регулированию напряжения промышленных предприятий. Вып. 1. -М. — JL: Госэнергоиздат, 1957. 180 с.

50. Миркин, Б. Г. Группировки в социально-экономических исследованиях / Б. Г. Миркин. М.: Финансы ихтатистика, 1985. - 224 с.

51. Носов, С. К. ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" на новом этапе развития / С. К. Носов // Сталь. 2000. - №5. - С. 1-4.

52. О расчете электрических нагрузок систем промышленного электроснабжения комплексным методом. Дискуссия. // Промышленная энергетика, 1987. - №7, 8; - 1989. - №11. - С. 42-45.

53. О современном состоянии мирового рынка стали // Электрометаллургия. -2008. №9. - С. 44L48.

54. Ошурков, М. Г. Классификация промышленных предприятий по показателям функционирования электрохозяйства / М. Г. Ошурков // Тр. научно-тех. и учебно-метод. конференции НФ РХТУ. Новомосковск, 1993. -С. 214-215.

55. Позин, М. С. Цех холодной прокатки листов и цех жести Карагандинского металлургического комбината / М. С. Позин, Б. В. Синдин // Сталь. 1976. -№1.-С. 46-49.

56. Порет, Э. Последний киловатт, или второе пришествие ГОЭЛРО / Э. Порет // Инновации в электроэнергетике. — 2008. №1. - С. 14-19.

57. Производство стали и ферросплавов в мире // Электрометаллургия. — 2008. — №2. С. 2-9.

58. Рашников, В. Ф. Прокатному производству Магнитки — 75 лет / В. Ф. Рашников, Г. С. Сеничев, Б. А. Дубровский, А. В. Титов, С. В. Денисов // Сталь. 2008. - №7. - С. 9-12.

59. Рашников, В: Ф. Сталеплавильному производству Магнитки 75 лет / В. Ф. Рашников, В.,Ф. Сарычев, В. Ф. Дьяченко, А. Ф. Сарычев; И. М. Захаров // Сталь. - 2008. - №7. - С. 2-6.

60. Рекомендации по техническому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 kB. М.: Изд-во НУ ЭНАС, 2004. - 81 с.

61. Современные тенденции мирового рынка сырья для черной металлургии // Электрометаллургия. 2008. - №10. - С. 43-47.

62. Справочник американской техники и промышленности США. 7-е изд. Т. 1. -Нью-Йорк: Амторг, 1946. 1496+512+134 с.

63. Структурные изменения топливно-энергетического комплексами их влияние на производство стали // Сталь. — 2008. — №10. С. 116-122.

64. Тайц, А. А. К вопросу о методике нормирования удельных расходов электроэнергии / А. А. Тайц // Промышленная энергетика. — 1944. № 4.

65. Технетика и- ценология: от теории к практике. Общая и прикладная ценология. Вып. 35. "Ценологические исследования". М.: МОИП МГУ — Технетика, 2009. - 328 с.

66. Труды XXXIX Международной научно-практической конференции "Повышение эффективности электрического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений" 16-20 ноября 2009 г., Москва. В 2-х томах. — М.: Технетика, 2010. С. 224-226.

67. Уиллиамс, У. Т. Методы иерархической классификации / У. Т. Уиллиамс, Д. Н. Ланс // Статистические методы для ЭВМ / Под ред. М. Б. Малютов. М.: Наука, 1986.-С. 269-301.

68. Указания и нормы технологического проектирования и технико-экономические показатели энергохозяйства предприятий черной металлургии. Металлургические заводы. Том 7. Электрохозяйство. — М.: Минчермет СССР, 1981.- 124 с.

69. Указания по определению электрических нагрузок в промышленных установках. — Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок / Тяжпромэлектропроект. — М.: Энергия, 1968. — №6.

70. Упахович, В. А. Техническое перевооружение доменных печей Череповецкого комбината / В1. А. Упахович, В. И. Нетронин, А. Г. Котов, А. К. Икконен, Н. Д. Егоров // Сталь. 1985. - №9. - С. 5-11.

71. Фукс, Г. Концепция фирмы "Фукс Системтехник" по современному сталеплавильному производству / Г. Фукс, К. Гелер, Б. Пельц // Сталь. 2000. -№3. - С. 30-34.

72. Фуфаев, В. В. Оценка ценологического потенциала электропотребления российских регионов на основе рейтингов / В'. В. Фуфаев, Д. А. Калашников // Электрика. 2002. - №2. - С. 10-17.

73. Фуфаев, В. В. Структурно-топологическая устойчивость динамики ценозов / В. В. Фуфаев // Кибернетические системы ценозов: Синтез и управление. — М.: Наука, 1991. - С. 18-26.

74. Фуфаев, В. В. Ценологическое определение параметров электропотребления, надежности, монтажа и ремонта электрооборудования предприятий региона / В. В. Фуфаев. М.: Центр системных исследований, 2000. - 320 с.

75. Харчев, М. К. К вопросу определения электрических нагрузок промышленных предприятий / М. К. Харчев // Промышленная энергетика. -1957.-№7.

76. Хвощинский, А. В. Оптимальная мощность трансформаторов дуговых сталеплавильных печей / А. В. Хвощинский, В. С. Розенцвейг // Сталь. — 1975. -№5.-С. 422-423.

77. Шевелев, Л. Н. Тенденции развития мирового рынка стали в 2006-2007 гг. и перспективы потребления стальной продукции в 2008 г. / Л. Н. Шевелев // Электрометаллургия. 2008. - №5. - С. 2-5.

78. Шокуп, А. А. Заводу "Азовсталь" 50 лет / А. А. Шокуп // Сталь. - 1983. -№7. - С. 5-8.

79. Экономика социалистической промышленности М. - Л.: Соцэкгиз, 1931. -556 с.

80. Электроэффективность: рейтинг российских регионов по электропотреблению за 1990 1999 гг. и прогнозный до 2020 г. // Электрика. -2007.-№ 10.-С. 3-17.

81. Энергоэффективность: рейтинг российских регионов по электропотреблению за 1990-2010 гг. // Электрика. 2010. - №8. - С. 3-15.

82. Юзов, О. В. О развитии мирового рынка стали / О. В. Юзов, А. М. Седых // Сталь. 2008. - №1. - С. 73-78.