Диссертация (Разработка методики анализа параметров электропотребления для их нормирования и оценки объемов энергосбережения при проведении энергоаудита предприятий и организаций), страница 12

Модели изменения электропотребления ШЧ-6 в годовом разрезе за 2005-2010гг.ПериодМодель изменения электропотребления, (тыс. кВт.ч)2005 годW = - 3,3302 x + 634,312006 годW = - 10,023 x + 682,492007 годW = 0,4067 x + 482,632008 годW = - 1,4708 x + 460,832009 годW = - 6,9659 x + 522,242010 годW = - 24,226 x + 609,56Анализ функциональных зависимостей для каждого года исследованияпоказал, что общая тенденция к снижению электропотребления сохраняласьв разной степени для всех лет наблюдения. Изменение постояннойсоставляющей электропотребления показывает, что нет единой тенденции кснижению этой величины. И на фоне уменьшения данной составляющей в2007-2008 гг.

наблюдается последующий ее рост в 2010 г. почти до величины2005 г.Изрезультатованализаизмененияфункциитрендаследуетпредположить соответствие исследуемого массива данных нормальномузакону распределения.71Построимгистограммураспределенияслучайнойвеличиныэлектропотребления (рис. 3.1), разбив все величины массива данных на 10интервалов и определим ширину интервала:∆W = (Wmax – Wmin) / 10 = (863,117 – 273,896) / 10 = 58,922,математическое ожидание μ (x) = 523,45;среднеквадратическое отклонение σ (x) = 99,54.Рис. 3.1.

Гистограмма распределения случайной величины помесячного потребленияэлектроэнергии ШЧ-6 за 2005-2010 гг., тыс. кВт.чПредварительная проверка показала: 1) количество отклонений отсреднего значения, попавших в ±3σ, составляет 98,6 %; 2) количествоотклонений от среднего значения, попавших в ±σ, составляет 81,2 %;3) количество отклонений от среднего значения, попавших в ±0,657σ,составляет всего 17,4 %. По предварительной оценке нельзя точно сказать,соответствует ли исследуемое эмпирическое распределение нормальному.Проверимслучайнойгипотезувеличиныосоответствииэлектропотребленияраспределениянормальномуисследуемойзаконунадостоверность более точными методами, используя критерий согласия χ2 (хиквадрат).

Условия применения: объем выборки n ≥ 40 (n = 69); выборочныеданные сгруппированы в интервальный вариационный ряд с числоминтервалов 10 (при условии не менее 7). Принимаемый уровень значимости α= 0,05 [63]. При этом нулевая гипотеза H0 представляет собой утверждение о72том, что плотность распределения ƒ(x) генеральной совокупности, из которойполучена выборка, соответствует теоретической модели ƒ'(x) нормальногораспределения: ƒ(x) = ƒ'(x).

Альтернатива H1: ƒ(x) ≠ ƒ'(x). По результатампроизведенных расчетов значение χ2-критерия, получившееся равным χ2 =5,002, сравниваем с критическим значением χ2α χ2-критерия. Для уровнязначимости α = 0,05 и числа степеней свободы ν = k – 3 = 5 – 3 = 2 (где k = 5 –число интервалов группировки после объединения), χ20,05 = 5,99.

Посколькуχ2<χ20,05,считаем,чтоисследуемоеэмпирическоераспределениесоответствует нормальному на уровне значимости 0,05.Для целей нормирования величины электропотребления выберем«коридор допустимых значений», определяющий диапазон от – 1,0 σ до+ 1,0σ, что составляет интервал от 423,9 до 623,0 тыс. кВт.ч, куда попадает 56значения выборки из 69, что составляет 81% всего массива исследуемыхданных.Дляисследуемойвыборкиданныхвеличинаобъемаэнергосбережения оценена в размере 765,2 тыс. кВт.ч, что составляет 2,1% отобщего объема электропотребления за исследованный период.Сферой деятельности объекта исследования Дистанции гражданскихсооружений, водоснабжения и водоотведения Санкт-Петербург-Московская(НГЧ-3) является обслуживание и ремонт (текущий и капитальный) зданий исооружений.

В связи с этим выделить объем производства основнойпродукции (работ или услуг) в натуральном выражении не представляетсявозможным. Поэтому учет объемов выполненных работ осуществляется вденежном выражении. Дополнительная продукция – ремонт служебнотехнических зданий по договорам для других служб дороги. Предприятие неимеет специализированных технологических комплексов, потребляющихэлектрическую энергию, поэтому величина его годового электропотребленияможет рассматриваться как единая нормируемая величина. Кроме того, дляанализа электропотребления могут быть использованы данные помесячногопотребления электроэнергии структурными подразделениями и объектамипредприятия.73В таблице 3.6 представлены величины годовых производственныхобъемов и объемов электропотребления НГЧ-3 за период 2005-2009 гг.Таблица 3.6.

Динамика изменения объемов выполненных работ и электропотребленияПоказатели2005 г.2006 г.2007 г.2008 г.2009 г.Объем выполненных работ(тыс.руб.)4428123272195484307221Расходэлектроэнергии(тыс. кВт.ч)2023,82036,12525,42465,12491,9Функциональная зависимость между годовым расходом электроэнергиии объемами выполненных работ описывается линейной функцией вида:Y = W(x) = 0,0062 x + 2330,7 (R2 = 0,3283).Анализ показал отсутствие связи между объемами выполненных работ игодовыми расходами электроэнергии для данного предприятия. Поэтомупроведем анализ изменения электропотребления в разрезе структурныхподразделенийпредприятия,атакжесразбивкойпотребленияэлектроэнергии по месяцам.

Для анализа используем сведения за 2009 год,представленные в таблице 3.7.Функциональная зависимость изменения электропотребления в течениегода может быть представлена линейной моделью вида W(t) = 11,344 x +171,29 со степенью достоверности аппроксимации R2 = 0,0927 при наличиисезонной составляющей.В результате исключения фактов искажения и выбросов характеризменения электропотребления [8] можно с очень высокой степеньюдостоверности аппроксимации R2 = 0,9318 описать функциональнойзависимостью полинома второй степени вида:W(t) = 4,488 x2 - 57,988 x + 333,15.Для проведения более глубокого анализа причин неравномерности вэлектропотреблениирассмотримдинамикупомесячныхрасходовэлектроэнергии отдельными структурными подразделениями предприятия(таблица 3.7).74Таблица 3.7. Потребление электроэнергии объектами НГЧ-3 по месяцам 2009 г., тыс.

кВт.ч№п/пНаименованиеобъектаянв.февр.мартапр.майиюньиюльавг.сент.окт.нояб.дек.Всего1служеб.-быт 3 парк67,6052,9955,2757,7443,8550,0550,0550,0555,8051,8573,5581,43690,192телетайп-пост 8парк33,0324,7414,1625,5012,449,815,544,7079,4818,4546,8643,28317,993пост эл.марш. 8парк27,0624,7438,6121,9913,050,4513,5012,936,8421,5730,6328,76240,134Адм. зд-ние 91821,4412,9615,0416,1211,1212,0812,0811,4442,9614,5617,8019,12206,725Зд. Э4 сорт Ввод 119,769,846,001,280,240,240,000,000,950,160,1611,2749,906Телетайпы 5 парка19,5019,5019,5019,5019,5019,5019,5019,5019,5019,5019,5019,50234,007Адм.

зд. ДС, ЭИ-316,6012,8311,7311,799,2910,447,606,879,5711,8115,2916,97140,788Прием-сдат. 5 парка14,4014,4014,4014,4014,4014,4014,4014,4014,4014,4014,4014,40172,809здание Э4-310,445,746,850,440,480,440,440,440,441,130,588,7236,1210Зд. деж-го ст. 3 парк9,046,035,103,972,231,531,530,103,124,086,249,5752,5211Дом отдыха8,440,706,286,645,845,165,167,648,637,967,247,3777,0612Зд. Э4 сорт Ввод 27,444,885,206,323,924,004,804,801,313,925,126,1557,8613служ-быт строй-гр.3,602,662,762,431,202,634,136,658,643,272,322,9843,2614Телетайпы 5 парка3,582,892,972,801,140,870,140,600,692,002,753,6324,0615Состав 3 горки2,867,155,105,222,572,422,151,7760,304,335,655,97105,4816Тех.

контора I парка2,781,562,701,830,790,510,380,397,368,732,112,6931,8217Южный пост2,752,752,752,752,752,752,752,752,752,752,752,7533,0018Сост.поезда 4 горки1,841,461,471,361,051,411,461,1193,983,242,262,56113,2119Прием-сдат. 2 парка1,641,311,280,950,580,791,251,0461,911,141,341,6174,832013-я башня0,800,420,400,480,330,310,310,20141,260,6086,111,10232,32Итого по объектам275,60211,55220,55207,50151,76145,77154,17155,38628,88205,45353,64301,792934,0375У большинства объектов учета в электропотреблении присутствуетсезонная составляющая, выраженная в снижении помесячных объемов летоми росте в зимний период. В то же время имеется ряд объектов (№ 6, 8),электропотребление которых жестко нормировано и не изменяется в течениегода.Оценить характер влияния «всплесков» или «провалов» позволяетприменениеметодаранжированияобъектовпопараметруэлектропотребления и анализ изменения их рангов во временном разрезепутем построения структурно-топологической динамики [82].

Для анализаизменения рангов объектов учета было получено семейство кривыхгиперболического рангового H-распределения за каждый месяц 2009 года,представленных на рисунке 3.2. Каждая из этих кривых описываетсяматематической моделью гиперболического рангового H-распределения попараметру, имеющая вид:W (r ) W1r(3.1)где W1 – значение наибольшей величины электропотребления объектоввыборки; β – характеристический показатель рангового H-распределения.Рис. 3.2. Помесячные ранговые Н-распределения электропотребления НГЧ-3 за 2009 г.Математические функции, описывающие гиперболические ранговые Hраспределения по параметру за каждый месяц, представлены в таблице 3.8.76Таблица 3.8.

Модели помесячного электропотребления объектов учета НГЧ-3 за 2009 г.Модель эл.потребления,(тыс. кВт.ч)W = 127,68 x-1,3295Периодянварь-1,344июльМодель эл.потребления,(тыс. кВт.ч)W = 116,39 x-1,7665ПериодфевральW = 102,78 xавгустW = 137,01 x-1,8917мартW = 101,53 x-1,3465сентябрьW = 622,89 x-1,9253апрельW = 129,25 x-1,5759октябрьW = 115,65 x-1,5079W = 110,81 x-1,72ноябрьW = 288,50 x-1,8075W = 111,17 x-1,7991декабрьW = 132,26 x-1,3326майиюньW = 1913,80 x-1,5861Всего годВажнейшим условием устойчивости системы электропотребления,состоящейизрядаобъектовучета,являетсядоказаннаяпроектомустойчивость во времени структуры гиперболического рангового Hраспределения по параметру и его характеристических показателей W1 и β .ТрендW1математическиописываетсялинейнойфункциональнойзависимостью вида: W1(t) = 3,02 x + 46,84, отражающей тенденцию кмнимому значительному росту величины электропотребления.

Динамикаизменения показателя β отличается своей нестабильностью и дает разбросего величины в диапазоне от 1,3295 до 1,9253 (44,81%). Показатель обладаетустойчивостью в зимние месяцы и разброс составляет 1,3%.Начиная с апреля месяца наблюдается рост показателя β до величин,превышающих верхнюю границу показателя (0,5<β<1,5) и отражающуюпереход системы в неустойчивое состояние, что свидетельствует онекорректности данных по потреблению электроэнергии отдельнымиобъектами учета.

Это приводит к перераспределению рангов междуобъектами и искажению формы ранговой поверхности гиперболического Hраспределения.Анализдинамикивыявляетзначительныенарушенияхарактераизменения рангов отдельных объектов учета, связанные с резкой сменойранга в соседних временных периодах, что приводит к значительнымискажениям топологии ранговой поверхности.77Построим динамику 1-го рода (рис 3.3) [7], проранжировав по убываниювеличины их электропотребления по данным за январь с сохранением ихпервоначальных рангов в последующие месяцы.