На текущий момент времени перед промышленными предприятиями энергетического комплекса и других отраслей народного хозяйства страны по-прежнему остро стоит проблема, связанная со снижением энергоёмкости за счет эффективного использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) [2, 4, 5]. Несмотря на богатый отечественный и зарубежный опыт внедрения энергосберегающих мероприятий, отсутствует единый системный подход к практической реализации концепции энергосбережения программно-целевым методом [9], позволяющим чётко формализовать задачи, механизмы их выполнения и контроля, а также закрепить их документально. По этой причине необходимо формировать и выполнять программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности (Программы) по определённому алгоритму, обеспечивающему согласованную, комплексную реализацию организационных, правовых, технических, экономических и иных мер по оптимальному использованию топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) при их генерации, распределении и потреблении на объектах с различной структурой и функционалом.
Алгоритм разработки и реализации Программ
Формализация процессов энергосбережения и повышения энергетической эффективности (ЭПЭ) на системном алгоритмическом уровне должна учитывать классический цикл реализации Программ [11], включая следующие функциональные области:
1) разработка структуры Программы и планирование энергосберегающих мероприятий;
2) реализация энергосберегающих мероприятий;
3) оценка результативности мероприятий, включая выявление причин отклонений фактических значений контролируемых энергетических параметров от их плановых значений;
4) оценка применимости корректирующих действий в области ЭПЭ и корректировка Программы в соответствии с плановыми показателями, отражающими энергетическую политику организации.
Для выполнения обозначенных выше функций рационально использовать программно-целевой метод, который состоит в проведении связанного по целям, задачам, ресурсам и срокам комплекса мероприятий [9]. В связи с этим предлагается формализовать процесс создания и реализации Программ на основе алгоритма, учитывающего опыт их разработки на уровнях региона, муниципалитета, отрасли, отдельных предприятий и организаций (рис. 1) [6, 8].
Рис. 1. Системный алгоритм разработки и реализации Программ на основе PDCA-подхода: I – подготовка аналитических данных для формирования Программы; II – разработка и согласование Программы; III – выбор оптимальных мероприятий на основе многокритериального ранжирования; IV – реализация энергосберегающих мероприятий и контроль их эффективности
Отправной точкой создания Программы является анализ и оценка сложившейся ситуации в области ЭПЭ исследуемого объекта (организации, предприятия, отрасли, города, региона) (блок № 1). Данный этап представляет собой подготовку по результатам энергетического аудита сводных аналитических данных, количественно и качественно отражающих состояние объекта, перечень ключевых проблем, анализ причин их возникновения и предварительные варианты решения конкретных задач в области ЭПЭ с их обоснованием (рис. 2). С этой целью:
1) анализируются объемы текущего потребления ТЭР для оценки фактического уровня энергоэффективности объекта, составляется топливно-энергетический баланс, позволяющий дать статическую характеристику работы энергетической системы за определенный интервал времени [7];
2) оценивается функционирование основных энергосистем объекта (рис. 2) для поиска значимых участков нерационального расхода ТЭР, существенно влияющих на итоговый уровень его энергоэффективности, а также предварительной оценки мер (организационных, технических) устранения обнаруженных недостатков;
3) осуществляется систематизация и анализ действующей нормативно-правовой документации;
4) выполняется оценка потенциала энергосбережения как основа для выбора и формирования индикаторов и целевых показателей энергоэффективности, а также прогнозирования их значений. Данная оценка ориентирована на анализ возможных информационных, организационных и технических мер повышения энергетической эффективности и может быть осуществлена на основе аппроксимации значений функции потребления ТЭР от объемов производства продукции с определением точки минимального относительного потребления.
Рис. 2. Механизм формирования аналитической информации для разработки Программ
На основе полученной сводной информации формируется концепция Программы (блок № 2), определяющая её общую направленность, цели и частные задачи, которые необходимо решить в процессе её реализации. Концепт Программы является базисом для выбора и построения системы индикаторов и целевых показателей (ЦП) энергоэффективности (блок № 3), обеспечивающих мониторинг выполнения энергосберегающих мероприятий и сгруппированных по потенциальным направлениям реализации Программы [8]. Цели, задачи и ЦП должны быть сформулированы с учётом требований нормативно-правовой базы и специфики исследуемого энергетического объекта.
На следующем этапе разработки (блок № 4) Программ определяются перечень организационных, технических и технологических мероприятий в области ЭПЭ, а также план-график и механизм их реализации. Мероприятия группируются по заранее выбранному признаку (по системам энергообеспечения, по отдельным видам ТЭР, по выполняемым функциям и т.д.), что обеспечивает решение частных задач в рамках общей цели Программы. При этом анализируются объёмы и источники требуемых для проведения мероприятий ресурсов (материальных, трудовых, финансовых, временных), а также проводится предварительная технико-экономическая оценка их эффективности (блок № 5). При формировании комплекса мероприятий осуществляется не только их первичный отбор, но и ранжирование согласно установленным технико-экономическим критериям [7]. Для этого могут быть использованы различные методы многокритериальной оптимизации [1, 10].
Описанные блоки № 1–5 формализуют процедуры разработки, согласования и утверждения Программы.
Далее (блок № 6, № 7) осуществляется реализация программных мероприятий, которая включает в себя следующие основные этапы:
1) выполнение программных мероприятий;
2) мониторинг проведения энергосберегающих мероприятий;
3) коллегиальное обсуждение достигнутых результатов;
4) формирование отчётности о ходе реализации Программы.
Первый этап связан с реализацией конкретных энергосберегающих мероприятий в установленные Программой сроки и с привлечением для этого необходимых денежных ресурсов (бюджетных и внебюджетных), то есть конкретных источников финансирования.
Второй этап заключается в обеспечении (через запланированные интервалы времени) мониторинга, аккумулирования и анализа ключевых характеристик в области ЭПЭ, которые в конечном итоге определяют энергетическую результативность.
В целях мониторинга могут быть использованы автоматизированные системы сбора, обработки и анализа данных [3, 4]. Весьма перспективным является создание специализированных ситуационных центров (на уровне предприятия, города и т.д.), которые будут решать конкретные задачи анализа информации, координирования участников и выработки рекомендаций относительно дальнейшей стратегии ЭПЭ.
Второй и третий этапы также связаны с подготовкой оперативной информации, принятием конкретных решений (выработкой управляющих воздействий в отношении объектов энергосбережения) и внесением изменений в Программу в соответствии с результатами оценки эффективности её реализации, их сопоставления с плановыми показателями (блок № 7), либо с учётом внешних и внутренних факторов, влияющих на процесс ЭПЭ (недостаток финансирования, технологических и трудовых мощностей, сезонность работ и т.д.). При этом возможна модификация самой целевой функции Программы, её ключевых показателей, объёмов и источников финансирования, сроков выполнения и т.д. (блок № 8). Кроме того, подобная корректировка осуществляется после каждого планового периода реализации (обычно раз в год), что позволяет обеспечить положительную динамику процесса ЭПЭ и постоянную адаптацию Программы к изменяющимся условиям.
В случае необходимости данные о ходе реализации Программы, полученных результатах в области энергосбережения и перспективах повышения энергетической эффективности закрепляются документально. При этом информация имеет различный характер, временной срез и уровень консолидации, определяемые требованиями конкретных пользователей (руководство, государственная информационная система в области ЭПЭ, органы исполнительной власти и др.).
Заключение
Практическая важность предложенного системного подхода к повышению эффективности процессов энергосбережения заключается в возможности учёта и анализа максимально полной информации об исследуемых объектах генерации, распределения и потребления ТЭР при формировании и реализации комплекса энергосберегающих мероприятий. Это во многом обеспечивается за счёт заложенного в алгоритме формирования и реализации Программ механизма мониторинга и корректировки индикаторов и ЦП, позволяющего выявить и учесть тенденции к снижению энергоэффективности при разработке и планировании превентивных мероприятий и обеспечить выполнение принципов «дорожной карты» [6, 8]. На уровне региона, муниципалитета или отдельной отрасли на основе индикаторов и ЦП может быть проведён сравнительный анализ и ранжирование отдельных групп однотипных энергетических объектов (компаний в одной отрасли, городов, регионов и т.д.) по критериям энергоэффективности с целью анализа лучших практик её повышения и расстановки приоритетов их использования.
Рецензенты:
Кавалеров Б.В., д.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Электротехника и электромеханика», ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь;
Казанцев В.П., д.т.н., доцент, профессор кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации», ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь.
Работа поступила в редакцию 21.03.2014.