Главная страница

Описание сайта

Личные данные

Personal data

Биография

Мировоззрение

Основные идеи

Книги и статьи

Список трудов

Научная школа

Научный семинар

Годовой отчет

Монография

Философия

Новое в теории

Прогнозирование

Нормирование

Потенширование

Энергосбережение

Презентация

КИЦ «Техноценоз»

Соискателям

О диссертации

Атрибуты

VIP-образование

Студентам

Тестирование

Консультации

УМК по ТОЭ

Раздел КСЕ

Новости сайта

Литература

Термины сайта

Файловый архив

QR-коды сайта

Карта сайта

Визитная карточка

© В.И. Гнатюк, 2000

Энергоемкость российской продукции в 3 – 4 раза выше, чем в развитых европейских странах и США, и в 7 раз выше, чем в Японии. В последние 10 – 15 лет этот показатель у нас только продолжает из года в год ухудшаться. Примечательно, что здесь мы резко контрастируем с некоторыми бывшими республиками СССР, ныне независимыми государствами. Примером может служить Литва, где за последние несколько лет отмечается устойчивый рост промышленного производства при неизменном уровне потребления электроэнергии. Думается, ситуация и не изменится, если мы не пойдем по пути, пройденному США, Германией, Японией и другими странами с начала энергетического кризиса 70-х годов XX века, когда на практике стали использоваться методы исследования и оптимизации больших электротехнических и электроэнергетических комплексов и систем. Нашей научной школой на протяжении последних 15 лет разрабатывается, апробируется, публикуется, защищается и реализуется «Методика оптимального управления электропотреблением региональных электротехнических комплексов». Ниже она излагается в форме предложения к внедрению.

МЕТОДИКА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ

Объект внедрения методики: производственный электротехнический комплекс предприятия (корпоративный электротехнический комплекс организации; региональный электротехнический комплекс района, города, области; электротехнический комплекс группировки войск и др.).

Цели работы: 1) сокращение электропотребления предприятия и экономия средств, направляемых на оплату за потребленную электроэнергию; 2) разработка инструментария для эффективного управления корпоративным электротехническим комплексом.

Общая методологическая проблема: объективно существующая совокупность противоречий между техноценологическими (негауссовыми) свойствами современных электротехнических комплексов, с одной стороны, и гауссовыми по своей методологической сути методами их исследования, которые сложились еще в начале XX века в процессе индустриализации и до сих пор практически не меняются, с другой стороны.

Частная научная задача: развитие методов оптимального управления электропотреблением электротехнических комплексов предприятий.

Предмет настоящего исследования: теория оптимального управления электропотреблением электротехнического комплекса современного предприятия.

Ожидаемый экономический эффект: первый (организационный) этап реализации методики позволит экономить до 10 – 15 % от объемов выплат за потребляемую электроэнергию практически без капитальных вложений; последующее (на втором этапе) внедрение энергосберегающих технологий и новых технических решений еще больше увеличит экономию.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.И. Гнатюк.

Ведущий научный сотрудник: кандидат технических наук Д.В. Луценко.

Ответственный исполнитель: кандидат технических наук О.Р. Кивчун.

Основные источники научной информации:

• Список источников информации, рекомендуемых для работы с нашим сайтом, находится здесь.
• Список источников информации, рекомендуемых автором для цитирования, можно найти здесь.

Подробная презентация: см. здесь.

Методика прогнозирования: см. здесь.

Программный комплекс: см. здесь.

Краткая аннотация

Методика является результатом исследований, проводимых научной школой профессора В.И. Гнатюка, отражает передовые рубежи мировой науки в данной области и представляет собой «ноу-хау». Она позволяет в процессе энергосбережения задействовать системный уровень оперативного и структурного управления, который ранее никем не использовался. При этом в реальном масштабе времени осуществляются процедуры формирования базы данных по электропотреблению, выявления аномальных объектов, прогнозирования, нормирования и динамического моделирования. Это дает возможность организациям и предприятиям извлекать из процесса энергосбережения дополнительные конкурентные преимущества и новые ресурсы бюджетной экономии, создает научные предпосылки оптимального расходования средств на проведение энергоаудита и последующее внедрение энергосберегающих технологий. Уже первый (организационный) этап реализации методики позволит экономить до 10 – 15 % от объемов ежегодных выплат за потребляемую электроэнергию без капитальных вложений. Последующее (на втором этапе) оптимальное внедрение энергосберегающих технологий и технических решений еще больше увеличит экономию средств. В свою очередь, менеджмент предприятия получит уникальный инструментарий, позволяющий эффективно управлять электротехническим комплексом в условиях динамично развивающейся промышленности и вероятных инфраструктурных изменений.

Внедрение методики позволит руководству предприятия получить:

• научно-обоснованные объективные предпосылки для формирования и сопровождения корпоративной нормативной базы в области энергосбережения;
• эффективные программы развития электротехнического комплекса предприятия, основанные на рациональном использовании ТЭР;
• возможность полностью задействовать все три системных уровня энергосбережения: отдельное изделие – инфраструктурный объект – энергосистема;
• современные научно обоснованные методы оптимального управления электропотреблением электротехнического комплекса предприятия;
• автоматизированные, простые, инструментально и программно поддерживаемые в режиме реального времени базы данных по электропотреблению;
• методологию выявления и мониторинга объектов, «аномально» потребляющих электроэнергию и обладающих наивысшим потенциалом энергосбережения;
• объективные структурированные прогнозы электропотребления в условиях динамично изменяющейся инфраструктуры;
• научно обоснованные нормы электропотребления для предъявления подразделениям и объектам предприятия с целью энергосбережения;
• систему постоянного мониторинга электропотребления объектов, минимизирующую затраты на энергоменеджмент и энергоаудит;
• модели функционирования электротехнического комплекса, позволяющие делать долгосрочные стратегические прогнозы;
• системные методы оценки потенциалов энергосбережения крупных инфраструктурных объектов уровня город, район, крупное предприятие;
• методы оценки жизнеспособности крупных инфраструктурных объектов по статистической динамике их электропотребления;
• современную гибкую, структурированную и визуализированную систему свертывания и представления информации по вопросам электропотребления.

• выявления объектов, потребляющих электроэнергию нерационально;
• проведения энергоаудита в первую очередь на тех объектах, на которых имеется наибольший потенциал энергосбережения;
• предъявления объектам научно обоснованных норм электропотребления;
• более точного прогнозирования электропотребления предприятия;
• автоматизации учета, хранения, аналитической обработки и представления данных по электропотреблению.

• анализ электропотребления объектов предприятия, формирование базы данных;
• разработка информационно-аналитического комплекса;
• реализация расчетно-графических модулей применительно к базе данных;
• выработка предложений по реализации результатов работы.

• компьютерный CD-диск, содержащий: информационно-аналитический комплекс, базу данных по электропотреблению, расчетные программы, графические модули и тексты материалов;
• отчет о научной работе, содержащий: методику оптимального управления электропотреблением, рекомендации по проведению энергоаудита, прогнозные оценки электропотребления объектов предприятия, научно обоснованные нормы электропотребления объектов, рекомендации по внедрению результатов работы.

• Министерствах обороны и внутренних дел России;
• Правительстве Калининградской области;
• ОАО «Янтарьэнерго»;
• ОАО «Сургутнефтегаз»;
• ООО «Уренгойгазпром»;
• ОАО ХК «Якутуголь»;
• Технопарке Тюменского государственного университета;
• ОАО «ФСК – ЕЭС» (ПС «Красноярская – 500»);
• BEEN (Прибалтийской сети энергосбережения в жилищном фонде);
• ООО «Калининградский инновационный центр «Техноценоз».

Комплект документов для заключения договора можно закачать по адресу: http://gnatukvi.ru/zip_files/paket.zip.

Расчетные программы, реализующие методику, можно закачать по адресу: http://gnatukvi.ru/zip_files/task_mcd.zip.

ПРОГРАММА ВНЕДРЕНЧЕСКОЙ РАБОТЫ

1. Анализ электропотребления объектов предприятия, формирование базы данных.

Разработка формы запроса (опросного листа). Сбор данных по потребителям энергии: установленная мощность, лимит потребления, реальное электропотребление за последние 6 – 8 лет, категорийность объектов и реальные схемы питания, наличие и состояние внутренней СЭС, электротехнический персонал, наличие субабонентов и их параметры, функциональное предназначение и основные технологические параметры. Первичный анализ соответствия режимов работы СЭС объектов существующим требованиям.

2. Разработка информационно-аналитического комплекса.

Разработка основного банка данных по электропотреблению и СУБД. Создание расчетных аналитических и графических модулей. Разработка и программирование базы данных.

3. Реализация расчетно-графических модулей применительно к базе данных.

Ранговый анализ данных. Построение и аппроксимация статистических распределений. Интервальное оценивание данных. Определение подразделений и объектов, аномально потребляющих электроэнергию, а также очередности энергоаудита. Анализ динамики и прогнозирование электропотребления. Кластерный анализ данных. Определение групп объектов по сходному электропотреблению и нормирование. Потенширование объектов по электропотреблению. Разработка плана энергосбережения. Оценка эффективности внедрения методологии.

4. Выработка предложений по реализации результатов работы.

Прогнозы электропотребления предприятия. Разработка рекомендаций по проведению обязательных энергоаудита. Обоснование норм электропотребления объектов предприятия. Предложения по приведению СЭС объектов в соответствие с существующими требованиями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ

Основу энергосбережения в электроэнергетике составляет планомерная реализация комплекса технических и технологических мер, которым должна предшествовать оптимизация электропотребления техноценозов на системном уровне. Ее целью является упорядочение электропотребления объектами, экономия направленных на оплату за потребленную электроэнергию средств, полученная за счет организационных мероприятий, а также создание научно обоснованных предпосылок для проведения целенаправленных энергетических обследований с последующей реализацией технических и технологических мер по энергосбережению. Под техноценозом (крупным инфраструктурным объектом) понимается промышленное предприятие, регион, город, сельский район, фирма, сеть магазинов или заправочных станций, группировка войск и т.п.

Оптимизация электропотребления на системном уровне осуществляется в рамках связанной методики в четыре этапа. На этапе анализа электропотребления техноценоза по специально разработанным формам запроса осуществляется сбор данных обо всех потребителях электроэнергии. Это позволяет получить развернутую картину электропотребления (с историей на глубину 5 – 6 лет и более), выявить объекты, которые обеспечиваются электроэнергией с нарушением существующих организационно-технических требований, подготовить электронную базу данных для дальнейшего многофакторного анализа. Рекомендуется собранные данные представлять в виде компьютерного информационно-аналитического комплекса, который должен разрабатываться с использованием современного программного обеспечения.

Информационно-аналитический комплекс «Модель оптимального управления электропотреблением техноценоза» представляет собой развитую базу данных по электропотреблению объектов техноценоза, включающую банк и систему управления данными, а также расчетные и графические модули. Комплекс может успешно использоваться при планировании и прогнозировании, а также позволяет оперативно отслеживать информацию о потребителях электроэнергии, обновлять исходные данные для анализа практически в реальном масштабе времени. По запросу из базы данных может быть получена с необходимой степенью детализации и обобщения информация о потребителях электроэнергии. На этапе статистического анализа и построения эмпирической модели процесса электропотребления осуществляется полномасштабная статистическая обработка данных по электропотреблению, которая включает интервальное оценивание, а также прогнозирование, нормирование и потенширование. Вводятся понятия тонких процедур оптимального управления электропотреблением: дифлекс-анализа (на этапе интервального оценивания), GZ-анализа (на этапе прогнозирования), ASR-анализа (на этапе нормирования) и ZP-анализа (на этапе потенширования), которые существенно уточняют стандартные процедуры.

Статическая модель электропотребления, стержнем которой является глубокая обработка данных посредством процедур рангового анализа, дополняется динамической адаптивной моделью, отражающей процесс электропотребления объектов техноценоза на глубину в будущем 5 – 7 лет и более. При этом ключевым является наличие обратной связи, корректирующей исходную базу данных по электропотреблению на основе результатов текущего моделирования. Динамический характер модели придает развитая система входных параметров, отражающих свойства и внешние условия функционирования объектов техноценоза, а также стохастический аналитический аппарат, основанный на имитационных принципах моделирования и оптимизации.

Отражение процесса электропотребления осуществляется с помощью преобразующих функций, построенных на основе законов распределения Вейбулла – Гнеденко и нормального в зависимости от того, имеются ли управляющие воздействия, направленные на реализацию процедур энергосбережения, или нет, соответственно. Параметры законов распределения в ходе моделирования ставятся в соответствие финансовой политике по стимулированию процесса энергосбережения в системе управления техноценоза, а также тарифной политике на рынке электроэнергии. В качестве критерия эффективности используется целевой функционал, основанный на соотношении относительных интегральных показателей качества и затрат, а также системе ограничений, являющихся следствием закона оптимального построения техноценозов. Интегральный показатель качества рассчитывается как относительный потенциал энергосбережения техноценоза, а оптимизационные процедуры в рамках транзактной имитационной модели реализуются с использованием градиентных методов многомерной оптимизации и выпуклого анализа.

Одной из ключевых процедур оптимального управления электропотреблением объектов техноценоза является процедура потенширования. Она заключается в определении потенциала энергосбережения, на величину которого на данном временном интервале может быть сокращено электропотребление техноценоза без ущерба его нормальному функционированию. Потенциал энергосбережения – полученная в результате моделирования на расчетную глубину времени абсолютная разница между электропотреблением техноценоза без реализации энергосберегающих процедур, с одной стороны, и электропотреблением, соответствующим нижней границе переменного доверительного интервала, с другой. Электропотребление техноценоза рассчитывается как интеграл в пределах от нуля до бесконечности под кривой рангового параметрического распределения (или под границей интервала). Потенциал энергосбережения обладает структурными свойствами, под которыми понимается наличие уровней Z1-, Z2- и Z3-потенциала, границы которых устойчивы во времени и определены действующими в системе вероятностными закономерностями, порожденными сложным процессом взаимовлияния техноценоза на объекты и каждого из объектов на техноценоз.

Тонким дополнением к стандартной процедуре потенширования является ZP-анализ, под которым понимается тонкая процедура управления электропотреблением, осуществляемая на этапе потенширования с целью разработки ZP-плана энергосбережения техноценоза. В основе ZP-анализа лежит методика оценки Z-потенциала, причем в качестве конечного рассматривается ранговое параметрическое распределение, соответствующее нижней границе переменного доверительного интервала, полученного в процедуре интервального оценивания после ZP-нормирования, заключающегося в пересчете электропотребления объектов внутри функциональных групп техноценоза на основе реально существующих графиков нагрузки и лучших внутригрупповых показателей. ZP-планирование предусматривает для каждого объекта управляющие воздействия, поставленные в зависимость от дифлекс-параметров. ZP-план – документ, разрабатываемый по результатам ZP-планирования индивидуально для каждого объекта техноценоза на расчетный промежуток времени и предполагающий, что электропотребление техноценоза в целом должно в течение двух этапов понизиться на величину, соответствующую, сначала, Z1-, а затем – Z2-потенциалу. Весьма важным элементом ZP-анализа является мониторинг результативности энергосбережения, который осуществляется с помощью показателя конверсии – величины, рассчитываемой на этапе мониторинга конверсии техноценоза и позволяющей оценить, насколько адекватно премиальные средства конвертировались в фактическое снижение электропотребления. Вычисляется как отношение объема премиальных средств, определенных по итогам процедуры ZP-планирования и вложенных в техноценоз или объект на предыдущем временном интервале, к фактическому снижению электропотребления на последующем интервале.

Результаты практической реализации показывают, что даже в условиях средних (с точки зрения установленной мощности) техноценозов возможна экономия миллионов долларов в течение нескольких лет за счет внедрения методологии оптимального управления электропотреблением без существенных капитальных вложений. Параллельное внедрение новых технических решений и эффективных энергосберегающих технологий еще больше увеличивает экономию.

Посмотреть обширный список литературы, в той или иной степени соответствующей данной тематике, можно в разделе «Литература». Всего здесь насчитывается свыше 420 наименований.

THE OFFER OF REALIZATION OF THE RESEARCH WORK

DIRECTED ON OPTIMIZATION OF A POWER CONSUMPTION

The conclusion of the contract with collective of the highly skilled scientific employees is offered to you under the direction of the professor V. Gnatyuk. The offer is connected with realization of research work «Research of electrosupply of objects included in a large infrastructure with development of a technique of the analysis of their power consumption». The work is aimed at ordering of a power consumption by objects and economy of the means directed on payment for the consumed electric power. Infrastructure is understood as region, city, area, large enterprise, firm, network of shops or refueling stations etc.

Having power consumption of Russian production 3 – 7 times larger than in the advanced countries, we still can not achieve its reduction even on 10 – 20 %. At appears that the result will not be successful if we don’t use the way the USA, Germany, Japan have taken since the beginning of the energy crisis of 70-s, when they began to use methods of research and optimization of power consumption by large systems. Nowadays a number of the research – industrial collectives of our country have brought the advanced techniques to software, that allows to save huge means and systematically carry out measures on the reduction of power consumption. The complex of important questions of the price formations and tariffing is still unsolved. There is no system of the mutual responsibility of producers and consumers of electric power for its economy. It results in unjustified high expenses on the power resources including the electric power.

For the last 30 – 40 years in our country and abroad methodology of the optimization of power consumption by large infrastructural objects has been actively developing. An active work in this field has been done in Moscow, Abacan, Kostroma and many other cities. We offer to realize it in your interests.

The research work is supposed to be carried out in four stages:

1. Analysis of electrosupply of objects.

At the given stage it is supposed to carry out the data gathering about all electric power consumers by specially developed forms of inquiry. It will allow to get a wide picture of power consumption (with the history on the depth of 5 – 6 years), to reveal the objects which are provided with electric power with infringement of the existent technological requirements, to prepare an electronic database for further multifactor analysis.

2. Development of analytical complex «Electrosupply of objects».

This complex will be represented as advanced including database including databank and control system of data and also calculated and graphic modules. As we see it you can use this complex to keep the information about the electric power consumers, to renew the initial data for analysis on real seals of time. The operator can get any information from the database, concerning the electric power consumers on any level of detailed elaboration and generalization.

3. Development of the technique of the analysis of power consumption of objects.

At the given stage it is supposed to carry out the complete statistical date processing of electric power consumption including rank and cluster analysis. Rank analysis allows to order the information, to reveal the objects with above-normal power consumption. Cluster analysis allows to form the objects in groups and to define the average norms of power consumption in each group with their detailed statistical description.

4. Working-out of the offers of realization of results of researches.

We consider the following as the basic results of researches:

   - the analytical complex «Electrosupply of the objects included in infrastructure»;

   - the method of analysis of electric power consumption of objects;

   - the scientifically proved norms of a power consumption of objects of an infrastructure;

   - the recommendations for realization of obligatory power inspections of objects;

   - the offers on bringing the objects to the existent requirements.

The Represented work might serve as firm basis for further researches aimed at complex optimization of processes of electrosupply of objects of Kaliningrad region with development of scientifically power norms of power consumption, all-round substantiation of the tariffs of the electric power, scientific prognostication of the dynamics of consumption and the work-out of optimum variant of electrosupply of the region.

By our estimations and the experience of the realization of the represented methodology in other regions the economy of means saved by the organizational measures can annually make 10 – 15 % from volumes of payments for the consumed electric power. The introduction of the progressive power-saving technologies, performed by the results of power inspections can undoubtedly increase economy of means.

Контакты: 236005, Россия, г. Калининград, ул. Летний проезд, д. 31, кв. 12 (посмотреть на карте)

+7 (911) 451-93-68 (телефоны для экстренной связи); mail@gnatukvi.ru; http://www.gnatukvi.ru

Contacts: Ap. 12, h. 31, str. Letniy proezd, Kaliningrad, Russia, 236005 (to look on a map)

+7 (911) 451-93-68 (emergency telephones); mail@gnatukvi.ru; http://www.gnatukvi.ru

Все права защищены © В.И. Гнатюк, 2000 (ссылки на сайт обязательны)

Copyright © 2000 Victor I. Gnatyuk (all rights reserved)