Навігація
Посилання


Збірник наукових праць

57. Ю.И.Казанцев, Р.В.Мотрой Исследование электропотребления и оптимальное размещение компенсирующих устройств в системе электроснабжения ремонтно-механического завода


Ю.И.Казанцев, доц., канд. техн. наук, Р.В.Мотрой, магистр Кировоградский национальный технический университет Исследование электропотребления и оптимальное размещение компенсирующих устройств в системе электроснабжения ремонтно-механического завода

В статье показаны вывод энергетических характеристик, являющихся основой нормирования расходов электроэнергии и её рационального использования, а также экономия электроэнергии за счёт оптимального размещения компенсирующих устройств.

энергетические характеристики, корреляционный анализ, методы оптимизации

Рост электропотребления в промышленности предъявляет новые требования к точности и обоснованности решений различных технико-экономических и оптимизационных задач, решаемых в энергетике и связанных, в конечном итоге, с рациональным использованием электрической энергии.

Исследования в этой области заложены в работах Вейца В.И., Авилова-Карнаухова Б.Н., Ястребова П.П., Гофмана И.В., Каялова Г.М., Константинова Б.А., Волобринского С.Д. и др.

Рациональное использование электроэнергии не является конъюктурной задачей. Эта задача повседневной работы инженерного корпуса предприятия по экономии энергоресурсов.

В данной статье рассматриваются мероприятия по экономии электроэнергии и её рациональному использованию за счёт нормирования электропотребления и оптимального размещения компенсирующих устройств по минимуму потерь (затрат) электроэнергии.

Известно, что основой нормирования электропотребления являются энергетические балансы и энергетические характеристики. В основу вывода расчетно-опытных связей положена энергетическая характеристика вида

где w- удельный расход электроэнергии;

А - выпуск продукции.

Для учета влияния случайных факторов на основные электроэнергетические показатели целесообразно применить аппарат математической статистики, в частности, корреляционный анализ.

В качестве показателя нормирования в связи со значительной номенклатурой выпускаемой продукции принята 1000 грн. валовой продукции.

Информация по выпуску продукции и расходу электроэнергии за 57 суток получена на основе данных планово-производственного отдела и отдела главного энергетика предприятия.

Исходные данные сгруппированы в форме двойной корреляционной таблицы, которая является основной для вывода связи (1) методами математической статистики.

Таблица 1 – Двойная корреляционная таблица к выводу связи

Для определения реальности существования и формы связи (1) находим по методике, указанной например, в [1,3] показатели статистической связи.

Полные средние

Стандарты

Ковариация (cov)

Коэффициент корреляции

Коэффициент корреляции оценивается по соотношению

, чем определяется его значимость и реальность существования искомой связи.

Корреляционное отношение

Так как , то это указывает на наличие нелинейной связи между удельным расходом электроэнергии и выпускаемой продукцией. Однако необходимо доказать, что это различие существенное, а не случайное.

Для этого находим вспомогательный критерий.

где S – число строёв корреляционной таблицы.

Кроме того степени свободы равны

По таблице F – распределения

находим с доверительной вероятностью равной 0,95

Ттабл = 2,18

Так как Ттабл, то это указывает на существенное различие между и и, следовательно, на наличие нелинейной корреляционной связи между удельным расходом электроэнергии и выпускаемой продукцией .

Теоретические исследования и практические данные позволяют предположить, что нелинейная связь (1) имеет в первом приближении форму гиперболы, а для более широкого диапазона изменения производительности – форму гиперболического полинома вида

Далее с применением вычислительной техники решались полиномы вида (2) вплоть до десятой степени относительно.

Минимальную среднеквадратичную погрешность на единицу веса искомой связи имеет уравнение второй степени:

Это уравнение и принимается для дальнейшего использования по нормированию электропотребления на предприятии и его рациональному использованию.

Одним из мероприятий по экономии электроэнергии является оптимальное размещение в электрической сети компенсирующих устройств (КУ) таким образом, чтобы в заводской электрической сети наблюдался минимум потерь электроэнергии (затрат).

Математическая формулировка задачи в этом случае примет вид :

Определить численные значения мощностей батарей конденсаторов (БК) в узлах схемы электроснабжения (управляющих переменных) , обеспечивающих минимум годовых расчетных затрат (потерь электроэнергии) при учёте ограничений, накладываемых на переменные.

где - вектор управляющих переменных

- соответственно нижнее и верхнее ограничения переменных в рассматриваемом узле схемы.

- мощность БК в -ом узле схемы.

В такой постановке задача оптимальной компенсации реактивной мощности является типичной задачей нелинейного математического программирования, а её целевой функцией служит функция годовых расчетных затрат .

где - число узлов схемы электроснабжения в которых предполагается установка БК.

- индексы переменных, значения которых соответствует номерам узлов.

где - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

- коэффициенты амортизационных отчислений и эксплуатационных расходов, соответственно.

- удельная стоимость БК в рассматриваемом узле схемы;

- мощность БК в рассматриваемом узле;

- удельная стоимость активной мощности для данного района энергосистемы;

- удельные потери активной мощности в БК рассматриваемого узла;

- постоянные коэффициенты функции дополнительных потерь активной мощности в энергосистеме при замене её эквивалентным источником реактивной мощности;

- коэффициенты аппроксимации кривой потерь активной мощности в синхронных двигателях рассматриваемого узла;

- реактивная мощность в рассматриваемом узле схемы;

- собственные и взаимные сопротивления узлов схемы, приведенные к среднему напряжению высоковольтной сети.

Оценка экономической эффективности внедрения оптимального режима реактивных нагрузок производиться сравнением годовых расчетных затрат при существующем и оптимальном режимах компенсации:

Решая с помощью вычислительной техники целевую функцию (5) градиентным методом получаем экономический эффект в размере 61905 кВт∙час/год.

При стоимости электроэнергии в сетях до 27,5 кВ (ΙΙ класс) в размере 90,76 коп/кВт·час экономический эффект в денежном выражении составляет 56185 гривен в год.

Выводы:

Доказаны значимость и реальность существования связи между удельным расходом электроэнергии и выпускном продукции.

Объединяя определения показателей статистической связи, вывод энергетических характеристик и их погрешности на ЭВМ получаем полностью автоматизированный метод исследования и нормирования электропотребления.

Полученная энергетическая характеристика с погрешностью не превышающей 7% может быть положена в основу нормирования электропотребления на предприятии.

Рациональное размещение источников реактивной мощности (БК) в системе электроснабжения ведёт к существенному уменьшению потерь активной мощности в элементах электрической сети завода.

Список литературы

  1. Казанцев Ю.И. Основная энергетическая характеристика промышленных предприятий с массовым выпуском однородной продукции. Известия СО АН СССР, № 3, 1970.
  2. Казанцев Ю.И. Экономия электроэнергии в электрической сети ВАТ «ВТОРЧЕРМЕТ» за счет оптимального размещения компенсирующих устройств методом сопряженного градиента. В збірнике наукових праць КНТУ, выпуск 19, Кіровоград , 2007.
  3. Г.А. Соколов, И.М. Гладких. Математическая статистика. Изд. «екзамен», Москва, 2007.
  4. Оптимальное распределение компенсирующих устройств в электрической сети Кировоградского ремонтного завода с целью экономии электроэнергии. Отчет по НИР, № гос. рег. 01860131009. КНТУ, Кировоград.

Ю.Казанцев, Р.Мотрой

Дослідження електровжитку і оптимальне розміщення компенсуючих пристроїв в системі електропостачання ремонтно-механічного заводу

В статті показані вивід енергетичних характеристик, які являються основою нормування витрат електроенергії і її раціонального використання, а також економіяя електричної енергії за рахунок оптимального розміщення компенсуючих пристроїв.

Yu.Kzancev, R.Motroy

Research of electro-consumption and optimum placing of compensating devices in the system of power supply of repair-mechanical factory

In article it is show remove enegge characteristics and economy electrical energy on the way optimization place of compensation arrangements.

Получено 24.02.12

УДК 6П2.1-081


загрузка...