Лекция 10

ЛЕКЦИЯ 10. Экономико-организационные проблемы разгрузки предприятий при дефиците мощности и прохождении максимумов нагрузки в энергосистеме

До настоящего времени работы по созданию экономически обоснованных рекомендаций по управлению электропотреблением промышленных предприятий практически не имели ни методической базы, ни руководящих указаний, позволяющих обеспечивать минимум экономических потерь от изменения режимов функционирования. На основании исследований, проведенных на предприятиях разных отраслей промышленности, становится возможным перейти к выработке ряда рекомендаций, которые могут быть использованы при принятии эксплуатационных решений по управлению электропотреблением конкретных производственных систем в разных условиях функционирования ЭЭС. Наряду с экономико-организационными проблемами управления режимами электроснабжения и выработкой рекомендаций по разгрузке промышленных предприятий при прохождении суточных и сезонных максимумов, при дефицитах активной мощности в питающей энергосистеме могут решаться задачи выбора рациональных режимов функционирования объектов производства. Эти задачи решаются для обоснования резервов энергосистемы и формирования рыночных отношений в системе «поставщик – потребитель электроэнергии» на основе заключения договоров на пользование электрической энергией.

Снижение электронагрузок промышленных потребителей при дефицитах мощности в энергосистеме является одним из видов регулирования режимов электроснабжения. Имеется целая группа мероприятий по регулированию, которые неоднозначны по степени их влияния на производственные показатели предприятий, где выполняется регулирование. Разные режимы и состояния энергосистем, в которых должно осуществляться регулирование режимов электроснабжения, вносят свои ограничения на состав используемых регулировочных мероприятий, обусловленные технической возможностью и экономической целесообразностью их проведения.

Мероприятия по регулированию режимов электроснабжения состоят из трёх групп:

1) не требующие дополнительных капиталовложений и не отражающиеся на необходимой для реализации плановых заданий производственной мощности и технико-экономических показателях работы потребителя;

2) отражающиеся на технико-экономических показателях работы потребителя и приводящие к возрастанию расхода материальных, трудовых, энергетических и сырьевых ресурсов;

3) связанные с дополнительными капиталовложениями, сокращающими или исключающими перерасход материальных, трудовых, энергетических и сырьевых ресурсов, а также (или) обеспечивающих в условиях регулирования электронагрузок выпуск товарной продукции на уровне плановых и (или) договорных обязательств.

Возможность выполнения потребителем плановых заданий по выпуску продукции при реализации этих регулировочных мероприятий зависит от соотношения их глубины, длительности и частоты повторений, с одной стороны, и внутренних резервов производства – с другой. Выбор режимов работы потребителей в часы максимальных нагрузок энергосистемы, проводящийся регулярно, а также обоснование максимальной 30-минутной мощности для заключения договора на пользование электроэнергией должны проводиться на основании использования регулировочных мероприятий первой группы.

При регулировании, связанном с ограничением потребляемой мощности при прохождении сезонных максимумов, сокращение потерь производства и сохранение выпуска товарной продукции достигается выполнением мероприятий второй и третьей групп с одновременным использованием резервов производительности отдельных технологических звеньев. Сохранить выпуск продукции за счет запасов в промежуточных накопителях здесь не удается, поскольку такое регулирование проводится в течение длительного времени.

Рекомендуемые материалы

При аварийных дефицитах мощности в энергосистеме, возникающих относительно редко и имеющих ограниченную (в пределах 2...3 ч) продолжительность, предлагается использовать регулировочные мероприятия второй группы. Выбор состава отключаемого оборудования, длительность отключений и частота их повторений должны обеспечивать сохранение выпуска товарной продукции на договорном или плановом уровне за счет использования запасов промежуточных накопителей, а при невозможности гарантировать выполнение этого условия – минимальную вероятность разрыва внешних связей этого предприятия с поставщиками сырья и потребителями его продукции.

Выполнение отмеченных условий связано с трудностями из-за неопределенности, а в отдельных случаях элементарного незнания реальных возможностей предприятий по снижению нагрузки. Схемы электроснабжения многих предприятий часто не обеспечивают отключения присоединений с минимальным разрушением технологического процесса. На большинстве предприятий не делается различий между видами регулирования нагрузки. Подбор объектов для регулирования нагрузки базируется, как правило, на опыте эксплуатации и не имеет строгого обоснования. Отсутствие экономических стимулов при введении режимов регулирования, недостаточная технико-экономическая обоснованность мероприятий по разгрузке, почти полное отсутствие контроля над их реализацией приводят к снижению ответственности потребителей, возникновению дополнительных потерь у них самих и в энергосистеме.

При достаточной заблаговременности извещения о введении режимов управления электропотреблением становится эффективным проведение специальных подготовительных мероприятий. Это дает дополнительное снижение величины ущерба и повышает гарантии сохранения выпуска продукции при введении регулирования.

Правильная оценка снижаемой предприятием потребляемой электрической мощности при отключении разных объектов производства и присоединений в схеме электроснабжения, а также ущерба, наносимого этими отключениями, требует анализа функциональной связанности объектов производства в технологической схеме. Кроме того, необходим анализ влияния, оказываемого на работоспособность всего производства, отклонениями разных присоединений одинаковой мощности. Поскольку связанность на предприятиях разных отраслей промышленности неодинакова, рекомендуется разработка специальных отраслевых методических указаний по построению функциональных схем производства и его связей со схемой электроснабжения.

ТЕМА №1. Основы принятия решений по ограничению потребителей при дефицитах мощности в ЭЭС

Общее число способов, которыми может быть осуществлено снижение нагрузки при различных глубине и длительности дефицита, достаточно велико. Поэтому целесообразно на предварительном этапе отобрать конкурентоспособные варианты, рассмотрение которых обеспечит нахождение оптимального или близкого к оптимальному варианта. При этом необходимо руководствоваться следующими критериями.

1. Отклонение фактически отключаемой нагрузки  от  задаваемой (или расчётной) должно быть минимальным:

, ,

где  – фактическое снижение нагрузки в -м варианте;  – допустимая величина рассогласования;  – множество возможных вариантов снижения нагрузки, различающихся составом погашаемых объектов производства.

2. Максимально возможное сохранение планового или договорного выпуска продукции, оцениваемое вероятностью его недовыпуска:

, ,

где  – недовыпуск предприятием продукции в -м варианте снижения нагрузки;  – длительность снижения нагрузки;  – нормируемая длительность снижения нагрузки;  – допустимая вероятность недовыпуска.

3. Дополнительный расход энергоресурсов, обесцененных при отключениях и затраченных на восстановление технологического процесса, не должен превышать допустимой величины. Этот критерий предлагается выражать относительным перерасходом энергоресурсов по отношению к сэкономленной энергии

,

где ,  – среднее значение обесцененных энергоресурсов в именованных и относительных единицах;  – допустимое превышение расхода энергоресурсов по отношению к сэкономленной энергии.

4. Средний ущерб предприятия при реализации режимов управления электропотреблением должен быть минимальным:

, ,

где  – оценка среднего ущерба при -м варианте снижения нагрузки.

Первые три критерия позволяют отобрать варианты, среди которых следует искать оптимальный по минимуму ожидаемых экономических потерь.

В основе подхода к выработке решений по управлению электропотреблениём производственных систем лежит необходимость учета особенностей технологических процессов анализируемых предприятий, структур функциональных схем производства и систем их электроснабжения, а также имеющееся информационное обеспечение. Рассмотрим следующие виды принудительной разгрузки потребителей: а) ограничения нагрузки при недостатке электрической мощности в системе; б) отключения с питающих центров ЭЭС или приемных подстанций потребителей; в) АЧР. Поскольку требуемая (или расчетная) глубина ограничений изменяется в широких пределах, при проведении исследований рассматривались варианты ограничений, которые могут изменяться от 10 до 100% заявленного максимума нагрузки. Принятие решений по управлению электропотреблением при дефицитах мощности в ЭЭС сводится к решению следующих основных задач.

1. Определение минимального набора узлов нагрузки, сохранение питания которых обеспечивает работу производства хотя бы с пониженной производительностью (или с изменением номенклатуры выпуска) на период введения регулировочных мероприятий. Суммарная нагрузка этих узлов условно названа «броней функционирования».

Определение экономической эффективности проводимых меро­приятий по управлению электропотреблением. Для этого требуется нахождение не только набора погашаемых узлов, обеспечивающих минимум ущерба при разной глубине ограничения, но и предельно возможного отклонения от этого минимума, т.е. максимального ущерба при самой неблагоприятной стратегии подбора отключаемых узлов нагрузки.

3. Определение иерархических уровней системы электроснабжения, управлением на которых целесообразно проводить отключения и ограничения с малой заблаговременностью предупреждения. При большой заблаговременности предупреждения потребителя и малой глубине ограничений имеется возможность снизить экономические потери за счет создания запасов сырья и полуфабрикатов, снижающих степень расстройства технологических процессов, и отобрать отключаемые электроприемники непосредственно на технологических установках или участках производственных систем. При малой заблаговременности предупреждения осуществить столь глубокую перестройку производственного процесса нельзя.

4. Исследование изменения величины ущерба на предприятии при разных длительностях введения режимов ограниченного электропотребления. Постановка этой задачи вызвана тем, что внутренние резервы на предприятии ограничены и их исчерпывание может привести к резкому возрастанию ущерба.

Подход к решению поставленных задач определяется следующим алгоритмом:

1) расчленение предприятия на блоки («элементарные» участки) по технологическому принципу;

2) составление структурной схемы технологических связей отдельных объектов производства с указанием промежуточных накопителей сырья и полуфабрикатов;

3) изучение и анализ последствий срывов технологических процессов объектов производства при нарушениях их электроснабжений;

4) расчет среднего ущерба от нарушений электроснабжения отдельных установок, участков, производств, цехов;

5) расчет среднего ущерба от функционального расстройства производственного процесса по данным структурной схемы технологических связей с учетом особенностей производства;

6) составление схемы связей узлов нагрузки с технологическими установками, производствами;

7) вычисление средних ущербов от погашений узлов нагрузки питающей и распределительной высоковольтной сети предприятия по данным четвертого, пятого и шестого этапов;

8) ранжирование узлов нагрузки по величине отключаемой мощности и ущербу от погашений;

9) составление оптимального набора узлов нагрузки, погашаемых при введении различных регулировочных мероприятий (ограничениях, отключениях, работе АЧР);

10) построение зависимости минимального ущерба от отключаемой мощности.

Приведенный алгоритм исследования и расчетов может рассматриваться как универсальный, однако, с обязательным учетом специфики конкретных производств в используемых экономико-математических моделях оценки последствий управления электропотреблением.

Рекомендуем посмотреть лекцию "Тема 5. Средний мозг".

Выполнение 1-7-го этапов этого алгоритма аналогично его использованию в задачах оценки последствий нарушений электроснабжения объектов производственных систем. Выполнение 8-10-го этапов связано с формированием графиков разгрузки. Здесь при анализе схемы электроснабжения из рассмотрения исключаются присоединения, подключенные к источникам питания через разъединители. Ранжирование узлов нагрузки осуществляется путем вычисления относительного ущерба на 1 кВт отключаемой мощности при разных длительностях нарушения нормального режима электроснабжения на основании данных о среднегодовой электрической нагрузке отдельных участков производства с использованием результатов расчета ущерба по ним:

,                                      (6.1)

где ,  – соответственно относительный и абсолютный ущербы от нарушений электроснабжения заданной длительности для выделенных участков технологической схемы; – расчетная или заданная длительность изменения нормального режима электроснабжения;  – среднегодовая нагрузка, кВт.

При составлении оптимального набора узлов нагрузки, погашаемых при введении различных разгрузочных мероприятий, в первую очередь включаются вспомогательные объекты, не имеющие непосредственной связи с основной технологией, а также электроприемники, отключение которых не приводит к дополнительному перерасходу энергоресурсов, ущербу предприятия и недовыпуску продукции. Далее размещаются объекты основной технологии в порядке увеличения значений относительного ущерба, вычисленных по (6.1). При одинаковых значениях  они располагаются в порядке увеличения относительного перерасхода энергоресурсов. Общезаводские энергетические объекты, обеспечивающие работу или безаварийный останов технологических потоков, могут быть включены в графики разгрузки только при условии, что осуществляется отключение всех объектов производства, связанных с общезаводскими.

Графическая иллюстрация реализации ранжированного списка отключаемых присоединений для нефтеперерабатывающего завода и завода пластмасс представлена на рис. 6.1.

Рис. 1. Зависимость ущерба от глубины ограничения: а – для нефтеперерабатывающего завода; б – для завода пластмасс; 1 – ; 2 – ; 3 –