Разработка методов расчета удельного расхода электроэнергии в системе электротехнического комплекса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Вдовин, Александр Михайлович

• Вдовин, Александр Михайлович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вдовин, Александр Михайлович

Оглавление.

Общая характеристика работы.

Основное содержание работы.

Глава 1. Состояние вопроса нормирования электропотребления электротехнического комплекса.

1.1. Введение.

1.2. Анализ параметров электропотребления электротехнического оборудования.

1.3. Аналитический обзор методов определения удельных норм.

1.4. Постановка задачи исследования рационального использования электроэнергии.

Глава 2. Исследование влияния факторного пространства на параметры удельных норм.

2.1. Введение.

2.2. Математическое моделирование влияния технологических факторов на параметры электропотребления.

2.3. Регрессионная модель влияния производственных факторов на удельные нормы.

2.4. Формирование корреляционной матрицы параметров электропотребления.

Глава 3. Разработка методов алгоритмов удельного электропотребления в условиях нестационарных режимов нагружения электротехнического оборудования.

3.1. Общие положения.

3.2. Методические и методологические основы разработки методов оценки удельных норм.

3.3. Расчетно-статистические методы.

Глава 4. Построение модели оперативной оценки динамики изменения параметров электропотребления электротехнического комплекса.

4.1. Численные методы расчета и прогнозирования норм удельного электропотребления.

4.2. Энергетический баланс объединения.

4.3. Модели оперативной оценки динамики изменения параметров электропотребления.

4.4. Технико-экономическое обоснование работы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов расчета удельного расхода электроэнергии в системе электротехнического комплекса»

Актуальность работы.

Рост объемов электропотребления электротехническим комплексом повышает требования к проблеме эффективности эксплуатации оборудования, так как затраты на любые технические мероприятия по экономии электроэнергии значительно (в 3-5 и более раз) ниже затрат на расширение энергетической базы.

В этой связи возникает необходимость разработки более совершенных методов и алгоритмов оценки параметров энергосбережения с учетом функциональных особенностей электротехнического комплекса. Это позволит за счет рациональной эксплуатации электрических машин, трансформаторов и других элементов системы снизить их электропотребление.

Цели и задачи исследования: Целью работы является снижение электропотребления электротехнического комплекса ОАО «Нижнекамскнефтехим» с использованием методов и алгоритмов адекватного оценивания энергетических параметров элементов системы и разработка расчетно-экспериментальных методов оценки параметров удельных норм электропотребления электрическим оборудованием электротехнического комплекса.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие научно-технические задачи:

1. Исследование энергетических параметров электротехнического оборудования в условиях нестационарных режимов работы.

2. Вероятностно-статистическое моделирование параметров удельных норм электропотребления электротехнического комплекса.

3. Формирование математических моделей, характеризующих функциональную связь параметров удельных норм и объемов производства.

Основные положения работы, выносимые на защиту:

Основываясь на результатах проведенных аналитических и экспериментальных исследований, сформулированы следующие научные положения, выносимые на защиту:

- многопараметрическая классификация, формируемая на основе факторного пространства, характеризующая условия эксплуатации электрического оборудования электротехнического комплекса;

- обобщенные математические модели, позволяющие с высокой точностью оценить уровень удельных норм;

- аналитические методы расчета базовых удельных норм электропотребления в условиях нестационарных режимов нагружения электротехнического комплекса.

Научная новизна работы. Впервые для расчета удельных норм расхода электроэнергии разработан и отработан в условиях производства алгоритм и методы расчета удельных норм электропотребления с использованием энергетических характеристик электротехнического комплекса в условиях нестационарных режимов загрузки производства.

Практическая ценность. Разработана и внедрена на предприятиях ОАО «Нижнекамскнефтехим» методика нормирования удельных расходов электроэнергии на единицу продукции, основанная на аппроксимировании функций на базе экспериментальных данных методом наименьших квадратов, позволяющая получать адекватные, несмещенные и состоятельные оценки параметров. Показана возможность применения разработанного метода для оперативной оценки и контроля динамики изменения параметров электропотребления промышленного предприятия (цеха) в целом за определенный период времени.

Предложенный метод расчета удельных норм не требует дополнительного расширения сложившейся системы учета. Условный экономический эффект от внедрения удельных норм расхода электроэнергии, рассчитанных по предложенной методике на ОАО «Нижнекамскнефтехим» по данным 2001г., составляет не менее 15,28 МВт-ч. в год.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- международной научно-технической конференции «Энергосбережение - 98», г. Тула, 1998 г.;

- научной конференции научно-технического общества энергетиков Республики Татарстан, г. Казань, 2000 г.;

- ежегодных научно-технических конференциях и семинарах КГЭУ по проблеме энергетики 1997-2004.;

- всероссийском научно-техническом семинаре 26-28 мая 2004 г. «Энергосбережение в электрохозяйстве предприятия» г. Ульяновск

- IV Международной (XV Всероссийской) конференции по «Автоматизированному электроприводу в XXI веке: пути развития», 14-17 сентября 2004 года г. Магнитогорск.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Вдовин, Александр Михайлович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенные исследования показали, что электротехнический комплекс несет большие убытки из-за погрешностей, допускаемых при расчете и оценке удельных норм электропотребления. В связи с этим разработаны алгоритмы и методы расчета, имеющие более высокий уровень точности оцениваемых параметров по сравнению с существующими.

2. Впервые разработаны, предложены и внедрены в производственных условиях на предприятиях ОАО «Нижнекамскнефтехим» методы расчета нормированных «базовых» удельных норм расходов электроэнергии электротехнического оборудования, основанные на приближении и интерполировании функций методом наименьших квадратов, позволяющие получать несмещенные и состоятельные оценки параметров. Годовой экономический эффект составляет на ОАО «Нижнекамскнефтехим» -15.28 МВт-ч. в год.

3. Показано, что метод, основанный на результатах аппроксимации функций удельных фактических расходов электроэнергии от объемов нагружения производства, может быть применен для оперативной оценки динамики изменения параметров электропотребления по 4-5 узлам.

4. Установлена определенная корреляция между расчетными нормами удельного расхода электроэнергии и режимом работы электротехнического комплекса. Они могут колебаться в пределах заданным факторным пространством, функционально зависящим от производственных условий. Ее параметры позволяют целенаправленно корректировать базовые удельные нормы.

5. Полученные аналитические зависимости показывают, что между удельным расходом электроэнергии и объемом производства, степенью загрузки мощностей предприятия имеется зависимость.

6. На основании проведенных, экспериментальных работ и анализа результатов исследования доказано следующее: для широкого класса критериев адекватности A (fa) выборочная аппроксимирующая функция регрессии сходится по вероятности к теоретической функции регрессии.

7. При неудачном выборе класса допустимых решений, т.е. при fixHF, ошибка в описании истинной функции регрессии /О) с А помощью выборочной аппроксимирующей функции регрессии f{x) удобно представить в виде сумм двух компонент: ошибки выборки и ошибки аппроксимации. Исследования показали, что первая в пределе стремится к нулю, а вторая не стремится к нулю.

8. На основании проведенных исследований удельных норм установлено следующее - она в основном зависит от сравнительно небольшого числа факторов, в то же время часть неконтролируемых факторов, как показали результаты эксперимента, существенного влияния на величину нормы не оказывают. Это объясняется тем, что функция их плотности подчиняется закону Гаусса, с нулевым математическим ожиданием.

104

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вдовин, Александр Михайлович, 2005 год

1. Максимов А.А. Основные задачи энергосбытов. // Промышленная энергетика, -1945, №3, С. 1-3.

2. Смоляк С.А., Титаренко Б.П. Устойчивые методы оценивания. -М.: Статистика, 1980. -208 с.

3. Основные положения по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве. -М.: Атомиздат, 1980. -14 с.

4. Калинин М.С. Управление экономией топливно-энергетических ресурсов. // Проблемы промышленной энергетики (Сб. научных трудов) / ВНИПИЭнергопром. -1987.

5. Временная методика по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии на НПЗ Миннефтехимпрома СССР. -М.:ВНИПИНЕФТЬ, 1983. -46 с.

6. Воскобойников Д.М. Экономическое стимулирование рационального использования электроэнергии в промышленности. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -77 с.

7. Панков Б.В., Щеголькова Т.М. Повышение эффективности электропотребления на промышленном предприятии. // Промышленная энергетика. -1995, №12.

8. Варфоломеев Ю.М., Тувальбаев Б.Г., Карпов В.Г. Малозатратные направления снижения расходов топливно-энергетических ресурсов промышленными предприятиями. // Промышленная энергетика. -1994, №4.

9. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. М.: Наука, 1983. - 315с.

10. Волобринский С.Д., Каялов Г.М., Клейн П.Н., Мешель Б.С. Электрические нагрузки промышленных предприятий. -П.: Энергия, 1971.-261 с.

11. Анчарова Т.В., Гамазин С.И., Шевченко В.В. Экономия электроэнергии на промышленных предприятиях. -М.: Высшая школа, 1990. -143 с.

12. Праховник А.В. Технические средства и концепция управления электропотреблением // Промышленная энергетика. -1990. №4. С.2-4.

13. Энергетика сегодня и завтра // Под ред. А.Ф. Дьякова. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -344 с.

14. Задорина Т.О., Пиковский А.А. Некоторые методологические вопросы анализа электропотребления в промышленности. II Межвузовский сборник. -Л.: ЛИЭИ, 1982. -27-34 с.

15. Оперативно-производственная информация в энергетике. // В.П.Андрианов, В.М.Бобровский, В.В.Овчинников и др.; Под ред. В.А.Семенова. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -160 с.

16. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. -М.: Энергоатомиздат, 1995. -416 с.

17. Гофман Н.В. Нормирование потребления энергии и энергетические балансы промышленных предприятий. -М.: Энергия, 1966. -116 с.

18. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике. -М.: Наука, 1977. -407 с.19. . Использование топливно-энергетических ресурсов предприятий нефтепереработки и нефтехимии. -М.: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1989. -58 с.

19. Клименко В.Л., Костерин Ю.В. Энергоресурсы нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. -Л.: Химия, 1985. -255 с.

20. Рекомендации по проектированию и эксплуатации систем электроснабжения новых, расширяемых и реконструируемых нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. -Омск: Миннефтехимпром СССР, 1983. -140 с.

21. Адонц Г.Т., Арутюнян А.А. Методы расчета и способы снижения расхода энергии в электрических сетях энергосистем. -Ереван: Луйс, 1986. -184 с.

22. Балабайченко О.И., Закатаева А.Ф., Цецерин Ю.А. и др. Нормирование энергетических ресурсов в химических производствах. -М.: Химия, 1985. -48 с.

23. Бурнинский Б.В., Мирошников П.С., Золотарев С.В. и др. Экономическая эффективность новой техники. -Киев: Наукова думка, 1987. -144 с.

24. Методическое обеспечение нормирования расхода топливно-энергетических ресурсов в народном хозяйстве (справочно-методический документ). -М.: НИПИ при Госплане СССР, 1987.-96 с.

25. Авилов-Карнаухов Б.Н. Нормирование электроэнергии для угольных шахт. -М.: Углетехиздат, 1958.

26. Левитанский Б.А., Новиков В.Н. Экономия и нормирование электроэнергии в прокатном производстве. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961.

27. Инструкция по нормированию расхода электрической энергии на производство кокса на предприятиях Минчермета СССР. // В.К. Олейников, Н.Т.Патшин, Г.Б.Белых и др. -М.: КМБ Минчермета СССР, 1985.

28. Намятов Г.Н. Методические вопросы нормирования ТЭР. ВНИИ Энергоцветмет, -Свердловск, 1987. -15 с.

29. Инструкция по нормированию расхода электроэнергии на предприятиях Всесоюзного объединения золотодобывающей промышленности "Союззолото". -М.: 1986. -99 с.

30. Инструкция по нормированию расхода электроэнергии при добыче руды на предприятиях медной подотрасли. // Белов М.Н., Завьялов М.М., Коуров В.А. и др. -Свердловск: Унипромедь, 1983. -59 с.

31. Методические положения по нормированию аппаратурных процессов на предприятиях цветной металлургии. -М.: 1963. -64 с

32. Нормирование и экономия энергии и топлива на предприятиях авиационной промышленности. -М.: 1951. -355 с.

33. Задорина Г.О. Некоторые методы совершенствования нормирования расходов энергии на предприятиях отрасли. -М.: 1987.-50 с.

34. Мирончик С.Г. Нормирование электропотребления в промышленности. -Кишинев, 1979. -207 с.

35. Создание нормативной базы энергопотребления на промышленном предприятии. -М.: Экономика, 1990. -156 с.37. . Головкин П.И. О нормировании электропотребления // Промышленная энергетика, -1979. -№12. -С. 6-8.

36. Нормирование топливно-энергетических ресурсов и регулирование режимов энергопотребления. // Под ред. В.В. Дегтярева. -М.: Недра, 1983. -244 с.

37. ЗЭ.Крук Д.М., Демичев Г.М. Нормирование расхода материалов. -М.: Высшая школа, 1981. -333 с.

38. Ковалевский А.А. Проблемы нормирования и его совершенствование. // Плановое хозяйство. -1983. -№8. С. 53-62.

39. Константинов Б.А. О применении математических методов при нормировании потребления электроэнергии в промышленности. // Электричество, -1964, №1.

40. Фокин Ю.А. Вероятностно-статистические методы в расчетах систем электроснабжения. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -250 с.

41. Беляев Л.С., Крумм Л.А. Применение вероятностных методов в энергетических расчетах. II Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. -1983. №2. -С.3-11.

42. Сюсюкин А. И. Совершенствование методов прогнозирования и планирования электропотребления на промышленном предприятии. // Надежность и экономичность электроснабжения нефтехимических заводов. -Омск: Изд-во ОмПИ, 1987. С.26-32.

43. Сальников А.Х., Шевченко Л.А. Нормирование потребления и экономия топливно-энергетических ресурсов. -М.: Энергоатомиздат, 1986. -239 с.

44. Леонов Р.Е., Санников А.А. Планирование электропотребления обогатительных фабрик с применением методов множественной регрессии. // Изв. ВУЗов СССР. Горный журнал, -1973, №4.

45. Вагин Г.Я., Лоскутов А.Б., Редькин Е.В. Нормирование и прогнозирование расходов электроэнергии металлургическими заводами. // Совершенствование нормирования и регулирования энергопотребления в промышленности. -М.: МДНТП, 1987. -С.27-32.

46. Виленский Н.М., Клюев Ю.Б., Резникова Р.С. Нормирование энергопотребления в промышленности. -Свердловск, 1986. -57 с.

47. Варнавский А.Э. Выбор структуры полинома для задач прогнозирования электропотребления. В кн.: Электрификация металлургических предприятий Сибири. -Томск: Изд-во ТГУ, 1989, вып.6.

48. Фуфаев В.В., Лагуткин О.Е., Матюнина Ю.В. Прогнозирование электропотребления и оценка энергосбережения по критериям Н-распределения. // Промышленная энергетика, -1996, №9.

49. Четыркин Е.М., Калихман Н.Л. Вероятность и статистика. -М.: Финансы и статистика, 1982. -318 с.

50. Тихонов А.Н., Уфимцев М.В. Статистическая обработка результатов эксперимента. -М.:Изд-во Моск. Энерг. Ин-та, 1988. -174 с.

51. Манусов В.З. Вероятностные задачи в энергетике: Учебное пособие. -Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1982. -118 с.

52. Гусейнов Ф.Г., Мамедяров О.С. Планирование эксперимента в задачах электроэнергетики. -М.: Энергоатомиздат, 1985.-250 с.

53. Ферстер Э., Ренц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа. -М.: Финансы и статистика, 1983. -302 с.56,Озеров М.М. Эффективность технического учета электроэнергии на промышленном предприятии. -М. ИПК Издательство стандартов, 1999. -36 с.

54. Михайлов В.В. Тарифы и режимы электропотребления. -М.: Энергоатомиздат, 1986. -216 с.

55. Новые решения в учете электроэнергии. -М.: АББ ВЭИ. Метроника, 1997.-12 с.

56. Указание по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. СН 174-67, 1968.

57. Лукомский Я.И. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. -М.: Госстатиздат, 1961.

58. Едемский С.Н. Экспериментальная оценка корреляционных зависимостей электропотребления промышленного предприятия. // Изв. ВУЗов. Электромеханика, -1991, №9.

59. Липес А.В. Применение методов математической статистики для решения электроэнергетических задач: Учеб. пособие. -Свердловск: Изд-во УПИ им. С.М.Кирова, 1983. -88 с.

60. Идиятуллин Р. Г., Шуралев Д. В., Вдовин A.M. Исследование зависимости удельного расхода электроэнергии от ряда производственных факторов с использованием методов математической статистики. Известия ВУЗов. Энергетика, «12, 2001.С.

61. Смирнов H.B., Дунин Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений., М., 1969. -402 с.

62. РАО С. Р. Линейные статистические методы и их применения, пер. с англ., М., 1968. 386 с.

63. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М., 1971.-340 с.

64. Калиткин Н.Н. Численные методы. М., 1978. 512 с.

65. Ван дер Варден Б.Л. Математическая статистика, пер. с нем., М., 1960-480 с.

66. Основные положения по нормированию расхода топлива, электрической и тепловой энергии. Утверждены Госпланом СССР. -1967.-43 с.

67. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. Под общ. Ред. Федорова А.А. М.: Энергия, 1980. - 576 с.

68. Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий. Минск. -1988. 354 с.

69. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1984. -472 с.

70. Мальцев А.И. Алгоритмы и рекурсивные функции. //. М.: 1965. -405с.

71. Марков А.А. Теория алгоритмов. // М.: 1954. 387с.

72. Трахтенбург Б.А. Сложность алгоритмов и вычислений. // Новосибирск., 1967. 604с.

73. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. М., 1962.680с.

74. Бусленко Н.П. Математическое моделирование производственных процессов на цифровых вычислительных машинах. // М., 1964. 512с.

75. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. // М.: Энергоатомиздат, 1986.

76. Волобринский С.Д., Электрические нагрузки промышленных предприятий. //П.: Энергия, 1976.

77. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. // М.: Энергоатомиздат, 1983. 480с.

78. Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений. Изд. Экономика, М.: 1969. -31с.

79. Справочник по элекгропотреблению в промышленности. Под ред. Минина Г.П. и Ю.В. Копылова. 2-е изд. перераб. и доп., М.: Энергия, 1978. -496с.

80. Анчарова Т.В., Хабдуллина З.К., Матюшина Ю.В. Определение удельных норм расхода электроэнергии и электроемкости продукции для многоменкпатурного производства. // Известия ВУЗов. Энергетика, №10, 1991, С. 118-124.

81. Драйпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионной анализ, -М.: Статистика, 1973. 392с.

82. Методические вопросы создания системы норм и нормативов. Под ред. В.В. Соколова. М.: Экономика, 1983.

83. Гофман Н.В. Нормирование потребления энергии и энергетические балансы промышленных предприятий. М.: Энергия, 1966.

84. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Высшая школа. 1990, -365с.

85. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Физматиз, 1958.

86. Гутер Р.С. .Овчинскии Б. В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. -М.: Физматгиз, 1962.

87. Канторович Л.В., Горско А.Б. Оптимальные решения в экономике. М.: Наука, 1972.

88. Пугачев B.C. Введение в теорию вероятностей. М.: Наука, 1968.

89. Щигалев Б.М. Математическая обработка наблюдений. -М.: Физматгиз, 1962.

90. Прохоров В.И., Погорелко Н.А., Яковлев В.А. Основы программирования для электронных цифровых вычислительных машин. М.: Высшая школа, 1967.

91. Копытов Ю.В., Чуланов Б.А. Экономия электроэнергии в промышленности. М.: Энергоатомиздат, 1982.

92. Ценологическое определение параметров электропотребления многоменклатурных производств. Тула: Приобское книж. изд-во, 1994.

93. ТУБЭН КАМА НЕФТЕХИМ» А «НИЖНЕКАМСКНЕФТЕХИМ»ачык акционерлык жэмгыяте иц открытое акционерное общество423574, Тубен Кама tuehape iy ViVXi 423574, г. Нижнекамск Татарстан Республикасы i/lflfjft Республика Татарстан

94. Телетайп: «МАЯК» 724614, 724620; телефон: [phone], 37-78-38; факс: [phone]. [phone]

95. ОКПО 05766801; ИНН № 1651000010; www.nknh.ru&Q--/9-3QZ « 200^?.1. Справкао внедрении результатов диссертационной работы соискателя Вдовина Александра Михайловича на тему: .

96. Разработка методов расчета удельного расхода электроэнергии в системеэлектротехнического комплекса»

97. В результате внедрения рекомендаций выполняемой диссертационной работы Вдовина A.M. условный экономический эффект по данным 2001 года сставил не менее 15,28 Мвт-ч электрической энергии в год.

98. Справка дана для представления по месту защиты диссертационной рабо1. ТЫ.

99. Главный инженер ОАО <<ЬЩ|С>> ШWffifflgjtM Х.Х.Гильманову?1. У1 С01 Xi х2 Х3 Хд х5 Хб

100. Себестои- Удельный Сырье и Стоимость Средне- Затраты на Затраты на Использ.

101. Общие сведения о заводе ДБ