Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Елтышев Д.К. 1 Хорошев Н.И. 1

---

1 ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

В статье рассмотрен подход к разработке и реализации программ в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Предлагаемый подход основан на систематизации разнородной информации об исследуемых объектах генерации, распределения и потребления топливно-энергетических ресурсов, накапливаемой в ходе их энергетического аудита, а также при мониторинге выполнения комплекса энергосберегающих мероприятий. Предложен механизм формирования аналитических данных для разработки разделов программ энергосбережения и повышения энергетической эффективности на основе структуризации данных энергетического обследования объектов. Для реализации концепции энергосбережения программно-целевым методом на энергетических объектах различной структуры разработан системный алгоритм, основанный на использовании PDCA-подхода к планированию и выполнению мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и учитывающий основные принципы «дорожной карты».

Статья в формате PDF

669 KB

энергосбережение

энергетическая эффективность

системный подход

алгоритм

программа

1. Бочкарев С.В., Елтышев Д.К. Методика принятия оптимальных решений при ремонте высоковольтного электротехнического оборудования // Научно-технический вестник Поволжья. – 2012. – № 6. – С. 142–146.

2. Данилов Н.И. Основы энергосбережения: учеб. / Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков; под общ. ред. Н.И. Данилова. – 2-е изд., доп. и перераб. – Екатеринбург: Издательский дом «Автограф», 2010. – 528 с.

3. Кычкин А.В. Модель синтеза структуры автоматизированной системы сбора и обработки данных на базе беспроводных датчиков // Автоматизация и современные технологии. – 2009. – № 1. – С. 15–20.

4. Кычкин А.В., Хорошев Н.И., Елтышев Д.К. Концепция автоматизированной информационной системы поддержки энергетического менеджмента // Энергобезопасность и энергосбережение. – 2013. – № 5. – С. 12–17.

5. Петроченков А.Б., Ромодин А.В. Комплекс «Энергооптимизатор» // Электротехника. – 2010. – № 6. – С. 49a–54.

6. Повышение энергетической эффективности Пермского национального исследовательского политехнического университета / А.В. Ромодин и [др.] // Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в энергетике: материалы I Междунар. (VI Всерос.) науч.-техн. интернет-конф., г. Пермь, 1–30 ноября 2012 г. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политех. ун-та, 2012. – С. 49–58.

7. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов / под общ. ред. О.Л. Данилова, П.А. Костюченко. – М.: Изд-во ЗАО «Технопромстрой», 2006. – 668 с.

8. Разработка муниципальной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности города Перми на период 2011–2015 гг.»: Отчет о НИР (заключительный) / Перм. нац. исслед. политех. ун-т (ПНИПУ); Руководитель А.В. Ромодин; № ГР 01201157370; Инв. № 02201262367. – Пермь, 2012. – 348 с.

9. Райзберг Б.А., Лобко А.Г. Программно-целевое планирование и управление: учеб. – М.: ИНФРА-М, 2002. – 428 с.

10. Хорошев Н.И., Казанцев В.П. Применение правил нечеткой логики при эксплуатации электротехнического оборудования // Электротехника. – 2011. – № 11. – С. 59–64.

11. ISO 50001:2011. Energy management systems – Requirements with guidance for use: approved on 2011-01-12, 31 p.

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.

Библиографическая ссылка