Разработка и обоснование энергетических показателей производства молока тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат технических наук Платохина, Татьяна Николаевна

• Платохина, Татьяна Николаевна
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Платохина, Татьяна Николаевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Обоснование применения показателя энергоемкости при построении ресурсосберегающих технологий в молочном животноводстве

1.1. Анализ энергоснабжения сельского хозяйства Смоленской области

1.2. Состояние изученности вопросов энергетического анализа технологий производства сельхозпродукции

1.3. Цель и задачи исследования

1.4. Методика энергетического анализа с использованием показателя полной энергоемкости производства продукции в качестве критерия оптимизации

ГЛАВА II. Методика определения энергоемкости производства молока 2В

2.1. Общие положения по определению энергоемкости

производства продукции животноводства

2.2. Методика, алгоритм и программа расчета энергоемкости производства животноводческой продукции на персональной электронной вычислительной машине (ПЭВМ)

2.3. Расчетные показатели энергоемкости производства молока на ферме. (Пример расчета энергоемкости с использованием разработанной программы)

ГЛАВА III. Определение энергоемкости производства молока на

реальных (действующих) фермах

3.1.Технико-экономическая характеристика молочного животноводства Смоленской области

3.2. Исследование энергетических показателей при производстве молока на действующих фермах (по фактическим данным)

3.3. Результаты экспериментальных исследований эффективности использования энергоресурсов на молочных ферм и их анализ

ГЛАВА IV. Обоснование рациональных потребностей топливно-энергетических ресурсов для производства молока на разном уровне хозяйствования с разработкой предложений по снижению энергоемкости

4.1. Обоснование нормативов энергоемкости

4.2. Обоснование годовой потребности в топливно-энергетических ресурсах для молочного животноводства Смоленской области

4.3.Предложения по снижению энергоемкости производства молока и их энергоэкономическая оценка

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и обоснование энергетических показателей производства молока»

ВВЕДЕНИЕ

Современный уровень управления, технического и технологического состояния сельскохозяйственного производства не обеспечивает потребности общества в продовольствии и сырье.

Производство продукции во всех отраслях сельскохозяйственного производства осуществляется при повышенном расходовании энергоресурсов. На 1 % прироста валового продукта требуется не менее 2-х % прироста энергопотребления / 1 /.

В животноводческой отрасли, являющейся одной из наиболее энергоемких в сельском хозяйстве, затраты энергии на производство практически всех видов продукции (включая молоко) в 2-3 раза превышают аналогичные показатели в развитых странах запада. Необходимость увеличения производства сельскохозяйственной продукции в том числе и молока (а его производство в России за 1991-1998 годы снизилось с 52 до 33,2 млн. т) потребует дополнительных затрат энергоресурсов. В условиях значительного диспаритета цен на энергоносители и сельскохозяйственную продукцию рассчитывать на то, что затраты на энергоносители не возрастут не приходится, т. к. они уже возросли в 2-3 раза. Поэтому, развитие сельскохозяйственного производства должно происходить на базе внедрения менее энергоёмких технологий, повышения уровня полезного использования энергоносителей.

Экономия энергоресурсов будет способствовать снижению себестоимости и повышению конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции, т. к. в связи с резким ростом цен на энергоносители их удельный вес в себестоимости возрос до 20 %, а в ряде отраслей и более / 3 /.

Эффективность использования энергоресурсов в одних и тех же технологических процессах неоднозначна. Она зависит от принятой системы энергообеспечения, способов преобразования энергии в полезную работу, вида энергии, стоимостных показателей, режимов использования энергии, применяемого энергетического оборудования и т. п. Особое значение имеет

эффективное использование энергии на получение теплоты, т. к. доля затрат энергоресурсов на эти цели на фермах достигает 80 %. / 4, 5, 6, 7 /.

С учетом вышесказанного проблема энергосбережения и разработки энергоэкономных технологий в животноводстве является весьма актуальной.

Обоснование эффективности использования энергоносителей проводят на основе / 5 / , где в качестве критерия эффективности принят показатель приведенных затрат. Однако, по данным о потреблении отдельных энергоносителей трудно оценить эффективность использования топливно-энергетических ресурсов. Например, одинаковые по удельному потреблению электроэнергии предприятия могут расходовать разное количество топлива. Кроме того, предприятия могут отличаться по эффективности использования сырья, материалов, трудовых ресурсов и т. д., на производство которых тоже требуются энергоресурсы. Поэтому для прогнозирования, планирования и учёта потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) целесообразно применять обобщенный показатель, в качестве которого используется показатель полной энергоёмкости. В этом случае при анализе использования энергоресурсов все материальные затраты, связанные с получением продукции, выражают в энергетических единицах. Суммарные энергозатраты включают в себя потребность в энергоресурсах по всей технологической цепочке от ее начала до получения конечной продукции.

В диссертации на примере Смоленской области проведен анализ сельскохозяйственного производства как потребителя энергоресурсов. Показана тенденция использования основных энергоносителей, структура потребителей энергии. Разработана методика расчёта энергоёмкости производства продукции животноводства. Для упрощения практического применения методики были разработаны алгоритм и программа расчета для ПЭВМ, которая позволила автоматизировать и формализовать процесс вычисления. Получены средневзвешенные оценки энергоёмкости производства молока, обобщены данные экспериментальных исследований показателей расхода энергии в молочном животноводстве Смоленской области.

Разработаны нормативы энергоемкости производства молока. Дана энергоэкономическая оценка мер по экономии топливно-энергетических ресурсов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. В условиях высокой стоимости и дефицита энергоресурсов оценку технологий производства продукции ( в том числе и молока) следует проводить как по денежным, так и по энергетическим затратам. Граничные значения энергозатрат (энергоемкость) определяются оптимальным (минимальным) знечением себестоимости в зависимости от уровня электромеханизации и энергообеспечения ферм.

2. Разработанная методика и программа расчет энергозатрат позволяет рассчитывать энергоемкость и ее составляющие как на действующих фермах так и на стадии разработки новых технологий ( для условий Смоленской области установлены фактические показатели энергозатрат производства молока).

3. Наиболее эффективно энергоресурсы используются на средних по размеру фермах.

4. Установленные нормативы энергоемкости позволяют определять потребности в энергии на производство молока на уровне фермы, хозяйства, региона, отрасли.

5. Взаимосвязь параметров микроклимата, расхода кормов и продуктивности животных определяет оптимальные энергозатраты на отопление фермы, что в совокупности с рядом других энергосберегающих мероприятий (децентрализация энергообеспечения, местный обогрев, регулирование режимов) снижает затраты первичных энергоресурсов на 1215% ( 5 ... 7 ГДж/т молока, произведенную в отопительный период ).

Работа выполнялась в соответствии с общесоюзной научно-технической программой 0.51.21, раздел 01.02.12 Н1 " Разработать методы комплексной оценки энергозатрат, эффективные направления электрификации и прогноз электропотребления в сельском хозяйстве"; отраслевой научно-технической программой 0.СХ.71 по заданию 06.01.Н "Разработать методы комплексной

оценки и нормативы энергоемкости производства основных видов сельскохозяйственной продукции в системе Минсельхоза"; республиканской (федеральной) целевой научно-технической программой (Техника, энергетика и сбережение ресурсов), этап 04.02 на 1992-1995 г.г.

Результаты исследований использованы при разработке: -методических рекомендаций по определению показателей энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции;

-норм расхода электрической энергии в сельскохозяйственном производстве на 1990 г.;

-методических рекомендаций по расчету энергоемкости производства продукции животноводства с использованием ЭВМ;

-программы расчета на ПЭВМ энергоемкости производства продукции животноводства переданной институту «Смоленскагропромпроект» для использования при технико-экономическом обосновании проектных решений молочных ферм.

ГЛАВА 1. Обоснование применения показателя энергоемкости при построении ресурсосберегающих технологий в молочном животноводстве.

1.1. Анализ энергоснабжения сельского хозяйства Смоленской области

Современный этап развития сельского хозяйства Смоленской области характеризуется производством продукции при различных формах собственности. Существует три оснЬвных категории хозяйств: сельскохозяйственные предприятия, личные подсобные хозяйства (ЛПХ), крестьянские (фермерские) хозяйства.

Сельскохозяйственные предприятия включают в себя колхозы, совхозы, сельхозкооперативы, акционерные общества, товарищества, ассоциации крестьянских хозяйств, созданных на базе колхозов, и совхозов, подсобные сельхозпредприятия. Изменение структуры сельхозпредприятий, численности сельского населения и занятости работников представлена в таблице 1.1. При практически неизменном количестве сельхозпредприятий в 1985 году - 459, а в 1995 - 448, число колхозов и совхозов уменьшилось в 10 раз. При относительно незначительном сокращении численности сельского населения резко сократилась численность работников, занятых, в сельскохозяйственном производстве. За последние 10 лет она снизилась более чем на 40 тыс. человек или на 35 %. Теперь на одного работающего приходится шесть неработающих сельских жителей.

Динамика валовой продукции в сопоставимых ценах 1983 года представлена на рис. 1.1. К настоящему времени основными производителями сельхозпродукции являются сельхозпредприятия и ЛПХ, доля фермерских хозяйств составляет менее 5 %. Производство валовой продукции сельского хозяйства области сокращается. Так в 1994 году производство валового продукта составило 87% к уровню 1990 года, причем сельхозпредприятия произвели в 1994 году только 61 % к этому уровню, в 1997 году - к уровню 1990года - 57%, сельхозпредприятия - 30 %.

ВП,

ММруЪ. 1000

06 ^д

Рис.1.1. Производство валовой продукции в сельском хозяйстве Смоленской области: •

а) сельское хозяйство в целом;

б) сельхозпредприятия;

в) личные'подсобные хозяйства;

г) фермерские хозяйства.

Таблица 1.1.

Структура сельскохозяйственных предприятий

Год 85 90 91 92 93 94 95

Число сельхоз- 459 455 452 453 448 448 -

предприятий

в т.ч.колхозы 150 147 147 33 21 20 20

совхозы 309 308 305 60 31 31 31

Численность - 364 359 360 359 357 355

сельского

населения, тыс.чел.

Численность ра- 116,6 88,1 81,9 73,0 70,2 63,3 -

ботников, занятых

в с/х производ.,

тыс.чел.

На фоне общего спада сельскохозяйственного производства выделяются личные подсобные хозяйства. Они стали производить значительно больше продукции, в 1994 году было произведено 139 % валового продукта к уровню 1990 года. ЛПХ по выпуску валового продукта догнали сельхозпредприятия, в 1994 году их доли в валовом продукте области составили соответственно 49,7 и 48,6%. Причем в растениеводстве доля ЛПХ выше на 20 %. ЛПХ произвели 83% всего картофеля области, 89 % овощей. Производство зерновых, льна, заготовка кормов в основном осуществляется сельхозпредприятиями. В производстве продукции животноводства доля сельхозпредприятий выше на 13 %, но и доля ЛПХ значительна - до 35 %. Подобные изменения объемов и структуры производства сельхозпродукции характерны и для России в целом (см.рис.1.2 а,б).

Сравнивая продуктивность животных и урожайность культур в различных хозяйствах следует отметить, что урожайность картофеля на

Рис Л.2. Доля основных видов сельхозпродукции, производимой личными подсобными хозяйствами в среднем за 1990-1997гг

а) в России;

б) в Смоленской области.

протяжении пяти лет в ЛПХ выше, чем в сельхозпредприятиях в 2 -3 раза / 6 / Также выше урожайность овощей. Урожайность зерновых примерно одинакова. Судя по / 6 / продуктивность крестьянских (фермерских) хозяйств значительно ниже, чем в среднем по области. Например, урожайность картофеля в 1994 году была ниже, чем в сельхозпредприятиях в 1,2 раза и ниже, чем в ЛПХ в 2 - 3 раза. Продуктивность животноводства также выше в ЛПХ, чем в остальных категориях хозяйств. Так надой молодняка на одну корову в ЛПХ в 1990-94 годах был выше, чем в сельхозпредприятиях в 1,4 -2,1 раза. В крестьянских (фермерских) хозяйствах надой в 1990 и 1991 годах был такой же, как и в ЛПХ, но с 1992 года он стал снижаться и в 1994 году был ниже, чем в ЛПХ в 2 раза.

Производство сельхозпродукции требует надежного снабжения машинами, средствами защиты растений, энергоносителями и т.п. Однако происходит это на фоне резкого снижения поставок энергоресурсов и техники. Анализ статистических данных показывает, что за последние пять лет поставки угля сократились в 10 раз, нефтепродуктов - в 3 раза, электроэнергии - в 2 раза (рис. 1.З.). Произошел резкий спад энергопотребления как в производственной сфере, так и в быту, что объясняется как сокращением поставок энергоресурсов, так и повышением цены на все виды топлива и электроэнергию. Как показал анализ статистических данных / 6 / произошло сокращение наличия сельскохозяйственной техники. Так, например, зерноуборочных комбайнов на 1 января 1995 года было меньше в 2 раза по отношению к 1986 году, картофелеуборочных комбайнов - 1,5 раза меньше. Поступление сельскохозяйственной техники по отношению к 1990 году составляет по различным ее видам от 1 до 20%. Поставки минеральных удобрений сельскому хозяйству сократились за 10 лет в 10 раз. Основные показатели, характеризующие энергопотребление, как энерговооруженность и электровооруженность труда, составляют 55 л.с. и 6500 кВт - ч на одного среднегодового работника соответственно. Уровень комплексной механизации в молочном животноводстве не превышает 55 %.

Рис/3, Потребление энергоресурсов сельским хозяйством Смоленской области.

I. Газ (Г). 2. Газ (Г) потребление в производственном секторе. 3. Нефть (Н). 4. Электроэнергия (Э). 5. Уголь(У).

Поступление энергоресурсов в сельское хозяйство: прямых в виде ТЭР (рис. 1.3) и овеществленных в виде техники, минеральных удобрений резко снизилось. Как следствие, упало производство валовой продукции. Для обеспечения продовольственной безопасности страны необходимо создать условия роста производства продукции сельского хозяйства. В связи с тем, что удельные (на тонну продукции) совокупные показатели затрат энергии не снижаются, а в сельхозпредприятиях возрастают / 1, 2 /, а также учитывая дефицит и рост тарифов на ТЭР, увеличение производства товарной продукции сельского хозяйства должно сопровождаться более экономичным и рациональным использованием энергоресурсов. В условиях стабильной тенденции к снижению производства ТЭР увеличение их поставок селу в ближайшее время также мало вероятно, что и подтверждается данными, приведенными на рис. 1.3.

Энергетические мощности сосредоточены в основном в сельхозпредприятиях, поэтому энергоемкость валовой продукции здесь выше, чем в сельском хозяйстве в целом в 1,2 раза (рис. 1.4).

Энергоемкость производства валовой продукции ЛПХ ниже, чем в сельхозпредприятиях в 1,4 раза, так как здесь основным является ручной труд /8/.

Снижение выхода валового продукта сопровождается повышением его энергоемкости, что объясняется неэффективным использованием энергоресурсов и некоторым их ростом для развития личных подсобных хозяйств.

Молочное животноводство является достаточно энергоемкой подотраслью животноводства. Его доля в совокупном валовом продукте животноводства составляет около 50 %. На производство 1 л молока требуется не менее 1 кВт ч электроэнергии и не менее 1 кг кормовых единиц 11,9 1. Поэтому, учитывая большие объемы производства молока, даже при сокращении его производства в последнее время, снижение удельных энергозатрат в современных условиях имеет большое значение.

е>.

/2 ж

ТЫ С. р В Б /00

30

80

40

1.

91 92

03

94 об гад

Рис. '/. Ц. Энергоемкость сельскохозяйственной валовой продукции:

а) сельхозпредприятий;

б) личных подсобных хозяйств;

в) в целом сельского хозяйства.

Проведенный анализ позволяет сделать выводы о том, что:

а) в настоящее время существуют два основных производителя сельскохозяйственной продукции: личные подсобные хозяйства и сельскохозяйственные предприятия;

б) снижение производства валовой продукции происходит на фоне значительного снижения потребления сельским хозяйством энергоресурсов и снабжения техникой, средствами защиты растений и оттока рабочей силы;

в) энергоемкость валовой продукции сельскохозяйственного производства продолжает расти;

г) производство продукции в ЛПХ происходит в основном за счет тяжелого ручного труда, что не является привлекательным, а в большей степени вынужденным и это ограничивает рост объемов продукции;

д) электро- и энерговооруженность, а следовательно и производительность сельскохозяйственного труда остается на низком уровне;

е) производство молока осуществляется на фермах с различным уровнем энергообеспечения;

ж) поиск путей рационального использования ТЭР является, в условиях их дороговизны и дефицита, важным условием роста валового производства молока.

1.2. Состояние изученности вопросов энергетического анализа технологий производства сельхозпродукции

Интенсификация сельскохозяйственного производства в предшествующие периоды привела к значительному росту потребления энергоресурсов. Суммарные их затраты составляют около 90 млн. т у .т., что равно примерно 12 % энергобаланса страны. В структуре энергобаланса сельского хозяйства доля потребления жидкого топлива достаточно велика и составляет около 25 млн. т у.т. / 1 /.

При относительно низкой удельной энерговооружённости энергоёмкость производства продуктов сельского хозяйства в 2-3 раза выше, чем в развитых странах / 5, 10 /. Затратный характер энергопотребления характерен для всех отраслей сельскохозяйственного производства.

Исследования ряда учёных / 1, 2, 3 / показывает, что существует значительный потенциал экономии первичных энергоресурсов, величина которого оценивается в 25-30 % энергобаланса отрасли, что в условиях кризисных явлений в энергетике является важнейшим источником пополнения энергобаланса агропромышленного комплекса и снижения себестоимости продукции.

Учитывая вышеизложенное, проблема рационального энергоснабжения, обоснование требуемых объёмов и структуры энергоносителей является важнейшей задачей. Как показывает анализ литературных источников, научными организациями сделан немалый вклад в решение этой проблемы /1,5,10,11... 18/. В целом поиск рациональных путей ресурсосбережения, в зависимости от используемых подходов, условно можно разделить на два этапа.

Первому этапу изучения построения эффективных схем (технологий), процессов энергоиспользования соответствует период анализа потока прямых затрат энергоресурсов. При этом критерием принятия решений являлся минимум приведенных затрат / 19 /. Необходимым условием применения этого критерия является стабильность цен в народном хозяйстве. Даже при плановой экономике цены далеко не всегда отражали фактические народнохозяйственные затраты на производство продукции. Поэтому приходилось вместо цен использовать различные расчетные показатели, в том числе замыкающие затраты на энергоносители, другие материальные ресурсы.

Высокая инфляция характерна для переходного периода к рыночной экономике. В этих условиях использовать для оценки эффективности новой техники критерий приведенных затрат стало недостаточным, а в ряде случаев невозможным.

Суть второго этапа изучения энергетики ферм заключается в исследовании всех составляющих энергозатрат, включая косвенные, прошлые и связанные производства, и обосновании мероприятий по их снижению при производстве продукции животноводства. На основании результатов исследований должны быть разработаны новые требования к технологиям производства продукции, объемно-планировочным решениям сооружения ферм и комплексов. Учитывая энергетические аспекты современного сельскохозяйственного производства, трудности ценообразования в качестве оценки для принятия решений предлагается дополнительный критерий -показатель полной энергоемкости производства продукции / 11...14 /. Удельная полная энергоемкость является натуральным показателем и отражает затраты энегоресурсов во все вовлекаемые в производство технические средства и связанные с этим процессы. Этот показатель мало зависит от колебания цен, по нему можно судить о техническом уровне производства и выявлять резервы снижения его материало- и энергоемкости.

Как указывается в / 20 / задачи построения ресурсосберегающих технологий в животноводстве следует решать на основе анализа биотехнической системы (модели), которая включает в себя как сельскохозяйственных животных так и взаимодействующие с ними технические средства.

Для сравнительной оценки производственных процессов, технологий с точки зрения ресурсосбережения целесообразно применение как общего, так и частного критериев энергетической эффективности, представляющих собой соотношение полных показателей энергоемкости сравниваемых вариантов, а также составляющих полной энергоемкости.

Анализ отечественной и зарубежной научной литературы показывает, что как за рубежом, так и у нас в принципе используются методы и показатели оценки уровня эффективности производства сельхозпродукции по энергетическим критериям / 21...27 / . Энергетический анализ дает возможность с помощью энергетических эквивалентов определять эффективность

производства различных видов продукции сельского хозяйства во взаимосвязи с уровнем использования природных и энергетических ресурсов во взаимосвязанных отраслях. Он выполняется одновременно с экономическим анализом, дополняет его и будет способствовать получению более объективных результатов в плане оценки эффективности использования энергоресурсов. На основе такого подхода формируется область знаний - теория энергетической оценки и топливно-энергетического анализа.

Обзор литературных данных показывает также, что на основе разработанных методик получены оценочные показатели энергоемкости различных видов продукции. В таблице 1.2 приведены показатели энергоемкости молока полученные разными авторами / 18, 21, 24 ... 28 /. Приведенные показатели энергоемкости значительно различаются между собой. Это можно объяснить неадекватностью границ анализа, особенностями методического подхода, определяющего полноту учета составляющих, различиями в оценке тех или иных затрат, составом стада на ферме, различными условиями содержания и продуктивности животных.

Таблица 1.2

Расчетные показатели энергоемкости молока по данным авторов

Элементы энергозатрат Энергозатраты, МДж/кг молока

Источник информации

18 21 28 24...27

Топливо и электроэнергия Корма Помещения и оборудование Трудовые ресурсы Всего 5,56 14,7 8,78 4,33 12,48 23,87 35 4,78 1,56 4,6 1,89 0,73 1,4 - 2,34 21,9 43,2 48 9,85

Проведенные исследования показывают, что основную часть полных энергозатрат на фермах составляют энергозатраты, связанные с потреблением кормов. Далее следуют энергоносители, используемые непосредственно на ферме и энергозатраты, овеществленные в зданиях, машинах и оборудовании фермы, а также затраты живого труда.

Крайне низкая продуктивность животных в настоящее время ( 2,0 т молока на 1 корову в год ) предопределяет высокую энергоемкость молока. Это весьма убедительно подтверждает и зарубежный опыт. С повышением интенсификации производства с ростом продуктивности животных увеличивается потребность в энергоресурсах, несмотря на это происходит снижение энергоемкости молока. Так, например, повышение молочной продуктивности коров с 3 до 4 т/год требует увеличения расхода энергоресурсов на голову на 10 - 15 %, вместе с тем энергоемкость молока, несмотря на это, снижается на 20 % / 24 ... 27 /.

Высокая энергоемкость продукции животноводства определяется, в значительной мере большими энергозатратами на производство кормов и нерациональным их использованием на фермах / 29 /. Так на молочных фермах при технологической норме 1,05 фактический расход кормов составляет около 1,3 тонн кормовых единиц на 1 т молока / 29 /. В связи с этим существенные резервы снижения энергоемкости продукции животноводства видятся в повышении продуктивности кормовых угодий и эффективности использования кормов за счет совершенствования методов их приготовления / 30 /.

В / 29 / в качестве препятствий рационального использования энергоносителей на фермах следует отметить незаинтересованность персонала в экономии энергии, низкий уровень эксплуатации энергетического оборудования, высокие теплопотери животноводческих зданий, вследствие неоптимальности проектных решений, низкого качества строительства и плохой эксплуатации, практически полная неработоспособность систем автоматизации.

Проведенный обзор показывает, что необходимым условием для

успешного поиска путей эффективного использования энергоресурсов в исследуемых технологиях является проведение комплексного энергетического анализа с использованием критерия полной энергоемкости производства продукции. Задача эта достаточно сложная и для ее решения требуется обоснование и выработка специального методического подхода.

На основе ранее разработанных методических указаний получены оценочные показатели энергоемкости производства отдельных видов сельскохозяйственной продукции. Так как при этом не был предусмотрен учет всех составляющих энергозатрат, и в частности - трудовых, общепроизводственных и других, то эти показатели следует считать предварительными, что не позволяет использовать их для принятия решений по рациональному использованию энергоресурсов. Следует заметить, что методики энергоэкономического анализа и полученные на их основе показатели энергоемкости производства продукции отражают традиционный метод обработки материалов вручную. Такой способ, как указано в / 20 /, можно считать удовлетворительным на начальном этапе научных исследований. Однако существует ряд задач, решение которых весьма трудоемко, к ним относится и определение полной энергоемкости. Например, оптимизация только схемы электротеплоснабжения животноводческого помещения требует привлечения и использования значительной информационной базы и больших затрат времени.

Решение таких многофакторных задач, как разработка энергобалансов, планирование потребности в энергоресурсах, лимитирование расходов для получения расчетных показателей, проверки их на действующих фермах и обработки информации требует использования современной вычислительной техники.

В научной и нормативной литературе отсутствуют данные об исследовании зависимости энергоемкости молока от основных технологических характеристик ферм, таких как размер фермы и удой от коровы. Отсутствуют также данные о влиянии границ энергетического анализа

на показатели энергоемкости производства продукции и необходимости их изменения в зависимости от цели анализа.

1.3. Цель и задачи исследования.

На основании изложенного следует, что основными проблемами, связанными с проведением комплексного анализа по использованию энергоресурсов, являются:

- недостаточная методическая проработка и достоверность показателей расхода энергоресурсов при производстве продукции;

- недостаточная информационная база;

- сложность процедуры энергетического анализа, требующая привлечения программного обеспечения.

Целью диссертационной работы является обоснование энергетических показателей и расчет энергоемкости производства молока с выработкой рекомендаций для повышения энергетической эффективности. Задачи исследования:

- провести анализ энергоснабжения сельского хозяйства Смоленской области;

- установить зависимость себестоимости товарной продукции и энергоемкости ее производства от уровня энергопотребления;

- разработать методику комплексной оценки энергоемкости производства животноводческой продукции;

- разработать программу и алгоритм расчета энергоемкости производства животноводческой продукции для ПЭВМ при различном уровне информации;

- провести исследования факторов, определяющих энергоемкость молока;

- разработать нормативы энергоемкости производства молока;

- разработать предложения по повышению эффективности использования энергии на молочных фермах и снижению энергоемкости производства молока.

1.4. Методика энергетического анализа с использованием показателя полной энергоемкости производства продукции в качестве критерия оптимизации.

Проведение энергосберегающей политики связывают с решением задач по комплексной оценке использования энергоресурсов, направленных на достижение оптимальных показателей и структуры энергозатрат при производстве продукции сельского хозяйства. Как указывалось выше, стоимостной критерий не всегда дает объективную оценку общественно необходимых затрат энергии, используемой в производстве. Поэтому в качестве дополнительного критерия целесообразно использовать показатель полной энергоемкости, который позволяет оценить уровень энергозатрат, их долю в себестоимости и степень эффективности их использования при производстве продукции / 1, 10, 14 /.

Применение показателя полной энегоемкости производства продукции в качестве критерия оптимизации рассмотрим на примере обоснования оптимальной величины расхода энергии на отопление коровника.

Суть методики заключается в том, что все материальные и энергетические затраты, используемые при производстве продукции и входящие в целевую функцию, выражаются в энергетических единицах. Вариант использования энергоресурсов следует считать оптимальным, когда показатель энергоемкости производства продукции принимает минимальное значение.

С целью сопоставления результатов, оптимальное решение определяется по критерию удельных денежных ( з ) и энергетических ( е ) затрат. Целевые функции в этом случае можно записать в виде выражений:

Зк+Зэ + Зо

3=-й-->тт' (1-1)

Ек + Еэ+Е0

е= П ' (1.2)

где Зк, Ек, Зэ, Еэ, 30, Е0 — соответственно, стоимость и энергозатраты на корма, энергоресурсы и постоянные составляющие затрат, независимые от расхода

энергоресурсов в коровнике; П - количество произведенной продукции в коровнике.

Результаты расчета энергоэкономических показателей представлены в таблице 1.3 и на рис. 1.5 , из которых видно, что оптимальное значение энергоемкости производства молока достигается при более низком уровне затрат энергетических ресурсов (на 20 %), чем для минимального значения критерия приведенных затрат. Оптимальный по критерию энергоемкости вариант характеризуется меньшим расходом электроэнергии, но приведенные затраты имеют минимум при большем потреблении энергии на отопление. Таким образом, решение не является однозначным. Минимум энергоемкости достигается при значениях прямых энергозатрат отличных от нуля. Функция ( 1.2 ) имеет экстремум, поэтому показатель полной энергоемкости производства продукции может выступать в качестве дополнительного критерия оптимизации при решении технических задач в условиях ограничения энергетических ресурсов.

Таблица 1.3.

Энергоэкономические показатели оптимизации расхода энергии

на отопление коровника

Температура воздуха в коровнике, °С

Показатель 0 3 5 7 10 13 15

Расход энергии на 0,363 0,368 0,378 0,393 0,420 0,459 0,558

отопление, МВтч/л

Расход корма, кг/л 1,633 1,616 1,604 1,592 1,575 1,558 1,546

Суммарные денежные 0,932 0,924 0,922 0,920 0,921 0,923 0,946

затраты, руб/л

Суммарные энерго- 20,69 20,58 20,59 20,64 20,79 21,08 22,16

затраты, МДж/л

0,940 --215

о.т --т

ош

•га

ом*

№

рМА*. .......

/

/ /

г •м

1 ! ■

1 1 1

№ М М

<9 ¿и <г,з

Тис ЛЯ, Зависимость удельных (з) и энергетических (е) затрат от расхода энергоресурсов на отопление коровника

Заключение диссертации по теме «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве», Платохина, Татьяна Николаевна

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. С целью обеспечения рационального использования энергоресурсов и снижения энергоемкости производства молока оценку технологий следует проводить как по денежным, так и по энергетическим затратам.

2. Оптимальное (минимальное) значение себестоимости производства молока в зависимости от уровня электромеханизации и энергообеспечения энергоемких процессов на ферме определяет граничные значения энергетических затрат, т.е. энергоемкость производства молока.

3. Разработанная методика расчета полной энергоемкости производства молока позволяет определять суммарные (полные) энергозатраты, отдельные ее составляющие (прямые, косвенные, инвестиционные, трудовые), а также осуществлять пооперационный расчет потребления энергоресурсов во всем технологическом цикле и связанных производствах.

4. Установлено, что в реальных условиях Центра (Нечерноземная зона) России среднее (расчетное) значение энергоемкости производства молока составляет 25-28 ГДж/т.

В структуре полной энергоемкости прямые затраты энергии составляют 30%, косвенные - 40%, инвестиционные - 5%, трудовые - 17%, общепроизводственные - 8%.

5. С использованием методики расчета разработаны нормативы энергоемкости производства молока, позволяющие определять потребность ферм в энергоресурсах, а также общие потребности в энергии на производство молока на разном уровне хозяйствования, включая отрасль.

6. Разработана программа для расчета полной энергоемкости и ее составляющих на ПЭВМ для различных уровней хозяйственной деятельности (ферма, комплекс, хозяйство, регион, отрасль).

Программа позволяет в диалоговом режиме исследовать вопросы энергоиспользования и экономии ТЭР при различных технологиях производства молока и внедрения энергосберегающих мероприятий.

7. Мероприятия по оптимизации энергозатрат на микроклимат и технологические нужды фермы, включая усиление теплозащиты ограждающих конструкций, использование децентрализованных систем, местного обогрева и средств регулирования температурно-влажностного режима, позволяют снизить энергоемкость производства молока в отопительный период ( ноябрь-февраль месяц ) на 5 . 7 Гдж/т, что обеспечит снижение расходов в сумме 110 . 120 руб./ т молока в ценах 1998 года.

8. Разработанная методика и программа расчета энергоемкости апробированы при практических расчетах энергозатрат на ряде ферм Смоленской области, применяются при технико-экономическом обосновании проектных решений молочных ферм институтом «Смоленскагропромпроект», а также использованы при разработке норм расхода топлива и электроэнергии на фермах КРС на 1990-1995 годы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Платохина, Татьяна Николаевна, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Концепция энергетического обеспечения сельскохозяйственного производства в условиях многоукладной экономики. М.: Россельхозакадемия, 1995, с. 40.

2. Стребков Д.С., Тихомиров A.B. Задачи энергетического обеспечения и электрификации сельского хозяйства в условиях многоукладной экономики // В кн: Энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве. /Научные труды ВИЭСХ . М.: т.81, с. 3...16.

3. Морозов Н..М. Энергоёмкость производства продукции животноводства //Механизация и электрификация сельского хозяйства: 1997, № 10, с. б...8.

4. Тузова Р.В. Определение потребности в топливно-энергетических ресурсах сельского хозяйства на различные прогнозные периоды //В кн.: Энерго- в потребление в сельском хозяйстве / Научные труды ВИЭСХ, т. 68, с. 34...39.

5. Методические указания выбора энергоносителей для тепловых процессов сельскохозяйственного производства и быта в сельских районах. М.: Сель-энергопроект, 1976, с. 156.

6. Смоленская область в цифрах, г. Смоленск, 1995, с. 238.

7. Норма расхода электрической энергии в сельскохозяйственном производстве на XII пятилетку. М.: ВИЭСХ, 1983, с. 71.

8. Никитенков П.А., Силаев В.И., Платохина Т.Н. Состояние энергопотребления в сельском хозяйстве Смоленской области в условиях многоукладной экономики / Научн. труды, т. 1, Ч.З, Смоленск, НИИСХ, 1996, с. 89-92.

9. Краткий зоотехнический справочник. М.: Колос. 1975, с. 432

10. Пирхавка П.Я., Боков Г.С., Зуева К.Н. Использование энергоресурсов в сельском хозяйстве развитых капиталистических стран // Обзорная информация. М.: ВНИИТЭИСХ, 1981, с. 68.

11. Свентицкий И.И., Боков Г.С., Антонинова М.В. Системный анализ потоков энергии в агроценозах. Пущино, НЦБИ АН СССР, 1982.

12. Методические рекомендации по биоэнергетической оценке технологических процессов в сельском хозяйстве. Запорожье: ЦНИПТИМЭЖ, 1982.

13. Биоэнергетическая оценка сельхозтехнологий и пути экономии. / Методические рекомендации. М.: ВАСХНИЛ, 1983.

14. Методические рекомендации по определению энергоёмкости производства основных видов сельхозпродукции. М.: ВИЭСХ, 1984.

15. Дехнич И.Н., Осипов А.И. Энергоёмкость производства молока на комплексах. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985, № 7.

16. Базаров Е.И., Широков Ю.А. Управление энергетическим балансом в интегрированной биотехнической системе. //Вестник сельхознауки, 1986, № 9 (360).

17. Отчёт о научно-исследовательской работе по теме У 1.01.12 "Исследование энергоёмкости производства основных видов сельхозпродукции и разработка рекомендаций по экономии энергии." / Постоянная комиссия СЭВ по сельскому хозяйству. М.: ВИЭСХ, 1985, с. 108.

18. Методика определения энергоёмкости производства сельхозпродукции. М.: ВИЭСХ, 1988.

19. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Экономика, 1977, с. 46.

20. Славин Р.М. Методологические обоснования построения энергоресурсосберегающих машинных технологий в животноводстве. // Энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве. / Научные труды ВИЭСХ. М.: ВИЭСХ, с. 16...36.

21. Временная методика энергетического анализа в сельском хозяйстве. Минск: ЦНИИМЭСХ, 1991, с. 125.

22. Никитенков П.А. Обоснование рациональных режимов работы электротепловых установок свиноводческих комплексов. / Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. М.: ВИЭСХ, с. 18, 1987.

23. Разработать методы комплексной оценки, обосновать средневзвешенные показатели энергоемкости сельхозпродукции и дать предложения по их снижению. / Отчет о научно-исследовательской работе. Смоленск: СФ ВИЭСХ, 1990.

24. Le systeme de traite automatique de Vicon / Productio Gatiere modern (PLM). 1988.№ 169.P 105-106.

25. Robot milking and the gentle art persasion / Fermers Weekly. 1990. Vol/ 112. № 7.P.48.

26. Smits S., Putman L. Dairy farm management: bucness summary, New-York, 1983. Departament of Agriculture Economics Gornell University Agricultural esperiment Station New-York. State College of Agriculture and Life Sciences. 1984.№ 84-10. P. 1-14, 34-43.

27. Thurm R. Prose steuerung in Rinderproduktionsanlagen Agrartehnik. 1988. Bd.38.№ 6.S.246-247.

28. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельхозпроизводстве. М.: ВИМ, 1995, 95с.

29. Коршунов А.П. Отчет о научно-исследовательской работе. Методические рекомендации по определению экономической эффективности электрификации отраслей и процессов в сельхозпроизводстве. М.: ВИЭСХ, 1987, 65 с.

30. Никитин В.М. Резервы энергосбережения в сельхозпроизводстве СССР. / В сб.: Энергосбережение и нетрадиционные источники энергии в сельской местности. Иркутск: Сибирский энергетический институт ( СЭИ ), 1989, С.5...21.

31. Дехнич И.Н., Никитенков П.А., Тихомиров А.В., Маркелова Е.К., Мурадов В.П., Платохина Т.Н. Методические рекомендации по определению показателей энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции. М.: ВИЭСХ, 1990, 40 с.

32. Никитенков П.А., Платохина Т.Н. Определение энергоемкости валовой продукции в личном подсобном хозяйстве // Энергосбережение в

сельском хозяйстве / Тезисы докладов международной научно-технической конференции. 4.1. М.: ВИЭСХ, 1998, с. 83-85

33. Богословский В.Н., Строительная теплофизика. М.: Высшая школа, 1982,415с.

34. Ануфриев JI.H., Кожинов И.М., Позин Г.М. Теплофизические расчеты сельскохозяйственных производственных зданий. М.: Стройиздат, 1974, 214 с.

35. Гусев В.М. Теплоснабжение и вентиляция. Ленинград: Стройиздат, 1975, 232 с.

36. Строительные нормы и правила, часть 2, раздел А, глава 6. Строительная климатология и геофизика. СНиП 2-А. М.: Стройиздат, 1973, 320 с.

37. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота. ОНТП-1-89. Госагропром СССР. М.: 1989, 120 с.

38. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика. М.: Колос, 1982, 512 с.

39. Местный комбинированный электрообогрев животных (Рекомендации). М.: Россельхозиздат, 1979, 31 с.

40. Методические рекомендации по применению оптического излучения в животноводстве. М.: ВИЭСХ, 63 с.

41. Расстригин В.Н., Дацков H.H., Сухарева Л.И., Голубев В.М. Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве. М.: Агропромиздат,1985, 304 с.

42. Канакин Н.С., Коган Ю.М. Технико-экономические вопросы электрификации сельского хозяйства. М.: Энергоатомиздат, 1986, 192 с.

43. Линейные нормы расхода автомобильного бензина, дизельного топлива и сжиженного газа на 100 км пробега автомобильного транспорта (Утверждены постановлением Госплана СССР от 17.06.83 № 171.)

44. Единые нормы амортизационных отчислений на полное восстановление основных Фондов народного хозяйства СССР. Утверждены Советом Министров СССР 22.10.90. № 1072).

45. Маринич А.И. Итоги работы молочных комплексов // Животноводство, 1984, № 2, с. 37...39.

46. Типовой проект № 801-2-1. Коровник на 25 коров привязного содержания с помещениями для телят и ремонтного молодняка. М.: Росгипрониисельстрой, 1980.

47. Типовой проект № 801-2-2. Коровник на 50 коров привязного содержания с помещениями для телят и ремонтного молодняка. М.: Росгипрониисельстрой, 1980.

48. Типовой проект № 801-2-3. Коровник на 100 коров привязного содержания с помещениями для телят и ремонтного молодняка. М.: Росгипрониисельстрой, 1980.

49. Типовой проект № 801-01-45.84. Ферма на 200 коров привязного содержания с помещениями для телят и ремонтного молодняка. М.: Росгипрониисельстрой, 1984.

50. Типовой проект № 801-01-58 86. Ферма по производству молока на 400 коров привязного содержания с выращиванием телят до 20-дневного и 6-месячного возраста. М.: Гипрониисельхоз, 1984.

51. Дехнич И.Н., Никитенков П.А. Электроснабжение молочного комплекса. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1979, к 2, с. 31,32.

52. Шестерень В.Е., Гургенидзе И.И. Энергоэкономическая эффективность электрификации тепловых процессов в животноводстве. Минск: Бел. НИИТИ, 1982, 64 с.

53. Методические рекомендации по расчету норм расхода тепловой энергии и котельно-печного топлива в сельскохозяйственном производстве. М.: ВИЭСХ, 1983, 72 с.

54. Нормы расхода теплоты и котельно-печного топлива в сельскохозяйственном производстве на XII пятилетку. М.: ВИЭСХ, 1983, 92 с.

55. Н.Ф.Молоснов, Ф.М.Ихтейман, Г.С.Боков. Электричество в личном подсобном хозяйстве. М.: ВО "Агропромиздат", 1990, 208 с.

56. А.С.Варшавский, Л.В.Волкова, В.А.Костылей и др. Бытовые электронагревательные приборы: (конструкции, расчеты, испытания). М.: Энергоиздат, 1981, 328 е., ил.

57. Панели обогревательные ПЭСТ - 0,4/73. Технические условия ТУ 3468-001-0049 6515-97.

58. Дехнич И.Н., Осипов А.И., Никитенков П.А. Показатели молочного комплекса с электрифицированными тепловыми процессами. //В книге «О дальнейшем развитии электрификации сельского хозяйства в свете Постановления июльского 1978 г Пленума ЦК КПСС». / Тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому совещанию 27-30 октября 1980 года. Владимир. М.: 1980, с. 228...229.

59. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. М.: 1995, с.96.

60. Методические рекомендации по определению приведенных затрат на электроэнергию для оценки производства. М.: ВИЭСХ, 1977, 52 с.

61. Будзко И. А., Гессен В.Ю., Левин М.С. Электроснабжение сельхозпредприятий. М.: Колос, 1975, 287 с.

62. Катков Н.С., Логинов М.Т., Файзрахманов Д.И. Прочная кормовая база - основа развития животноводства и повышения его эффективности. (Методические рекомендации). Казань: 1981, 47 с.

63. Шторм Р. Теория вероятностей. Математическая статистика. Статистический контроль качества. М.: Мир, 1970.

64. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. /Учебное пособие для вузов, издание 5-е, переработанное и дополненное. М.: Высшая школа, 1977, 479 с.

65. Методические рекомендации по расчету норм расхода электрической энергии в сельскохозяйственном производстве. М.: ВИЭСХ, 1983, 50 с.

66. Нормы расхода электрической энергии в сельскохозяйственном производстве на XII пятилетку. М.: ВИЭСХ, 1983, с. 71.

67. Нормы потребления электроэнергии в сельскохозяйственном производстве на период 1981-1985 годы. М.: ВИЭСХ, 1980, 109 с.

68. Соколовский Е.В., Молодюк В.В. Особенности разработки норм расхода электроэнергии в сельском хозяйстве. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1978, № 9, 39 с.

69. Исследование режимов электрических нагрузок на животноводческих комплексах с производством продукции на промышленной основе и разработка методики их определения для условий зоны Северного Кавказа. / Промежуточный отчет ВНИиПТИ МЭСХ. Зерноград: 1979.

70. Примерные нормы расхода топливно-энергетических ресурсов для сельскохозяйственного производства. М.: Россельхозиздат, 1978.

71. Дехнич И.Н. Исследование режимов электропотребления тепловыми установками молочных ферм. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ВИЭСХ, 1980 г.

72. Разработать методы комплексной оценки энергозатрат, эффективные направления электрификации и прогноз энергопотребления в сельском хозяйстве. / Промежуточный отчет Смоленского филиала ВИЭСХ. Смоленск: СФ ВИЭСХ, 1986.

73. Пирхавка П.Я., Соколовский Е.В., Мурадова Л.И. Определение эффективности электрификации тепловых процессов. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1975, № 9, с. 26...29.

74. Мотес Э. Микроклимат животноводческих помещений. М.: Колос, 1976, 190 с.

75. Коршунов А.П., Бойко А .Я. Методические особенности разработки норм расхода электроэнергии на производство животноводческой продукции. / Научные труды. М.: ВИЭСХ, 1982, с. .34...44.

76. Панин В.И. Справочник по теплотехнике в сельском хозяйстве. М.: Россельхозиздат, 1979, 333 с.

77. Дехнич И.Н., Осипов А.И. Энергоемкость молока на комплексах. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985, № 7.