Содержание к диссертации
Введение 5
Глава 1. Современное состояние проблемы и постановка задачи
исследования 11
Анализ технологических схем машиностроительных предприятий 11
Анализ состава потребителей электроэнергии и их режимов работы 18
Исследование потребления электрической энергии 24
Обзор работ по теме диссертации и постановка задачи исследования 35
Выводы по главе 1 38
Глава 2. Разработка методик нормирования расходов электрической
энергии на машиностроительных предприятиях 39
2.1 Методические подходы к нормированию расходов
электроэнергии 39
Общие положения 39
Объекты нормирования и структура норм 41
Выбор единиц нормирования 44
Методы разработки норм расхода 45
2.2 Расчетно-аналитический метод нормирования расходов
электроэнергии для цехов машиностроительных предприятий.. 47
Общие положения 47
Расчет расходов электроэнергии на вспомогательные нужды и потери 48
Расчет расходов электроэнергии на технологические нужды 53
Нормирование расходов электроэнергии с применением программного комплекса 66
Применение регрессионного анализа для нормирования расходов электроэнергии на машиностроительных предприятиях 74
Выводы по главе 2 92
Глава 3. Разработка концептуальных положений экономии
энергоресурсов на машиностроительных предприятиях 93
Методика проведения энергетических обследований (энергоаудитов) 93
Экономия электроэнергии путем совершенствования систем электроснабжения 100
Экономия электроэнергии путем совершенствования электропотребления 104
Общие положения 104
Организационно-технические мероприятия 105
Выбор наиболее экономичных энергоносителей 107
Внедрение технологических процессов, оборудования, машин и механизмов с улучшенными энерготехнологическими характеристиками 109
Экономия электроэнергии в ЭТУ 111
Экономия электроэнергии в электроприводе технологических установок 148
Экономия электроэнергии в системах снабжения сжатым воздухом 149
Экономия электроэнергии в насосных установках 152
Экономия электроэнергии в вентиляционных установках 157
3.3.10 Экономия электроэнергии в осветительных установках... 160
Выводы по главе 3. 166
Глава 4. Разработка методики выбора энергоресурсосберегающих
технологий и оборудования 167
Постановка задачи 167
Методика технико-экономического обоснования выбора энергоресурсосберегающих технологий и оборудования 168
Выводы по главе 4 187
Заключение 188
Список использованных источников 189
Приложение А. Таблицы расчета электропотребления цехов 209
Приложение Б. Акты внедрения 219
Введение к работе
Актуальность проблемы. В 2000-2008 годах энергоемкость внутреннего валового продукта (ВВП) в России снизилась на 35%. Однако несмотря на это снижение энергоемкость ВВП в России в 2006 г. была в 2,5 раза выше среднемирового уровня и в 2,5 - 3,5 раза выше чем в развитых странах (рисунок В. 1) [120].
Рисунок В.1 - Сопоставление энергоемкости ВВП России и зарубежных стран
или групп стран в 2006 г.
В "Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской федерации" до 2020 г. и оценки на 2030 г. [71] установлены следующие задания по снижению энергоемкости и электроемкости ВВП (таблица В.1). Таблица В.1 - Задания по снижению уровней энергоемкости и электроемкости
ВВП (%)
Прогнозируемый в [120] рост ВВП к 2020 г. в размере 1,8-2,4 раза и уровне потребления ТЭР в 2007 г. в размере 989 млн. т.у.т. при планируемых темпах снижения энергоемкости позволит в 2008-2020 гг. получить экономию ТЭР в размере:
в "инновационном" сценарии развития экономики - 979 млн. т.у.т.;
в "энергосырьевом" сценарии - 669 млн. т.у.т.;
в "инерционном" сценарии - 509 млн. т.у.т.
Почти треть потенциала энергосбережения сосредоточена в отраслях ТЭК, 35-37% в промышленности, 25-27% в ЖКХ и бюджетной сфере.
Машиностроительная промышленность ежегодно потребляет около 60 млн. т.у.т. различных ТЭР. Потенциал энергосбережения в машиностроительном комплексе оценивается на уровне 24-30 млн. т.у.т. в год [120].
Решению проблемы нормирования и экономии ТЭР на машиностроительных предприятиях (МП) посвящено большое количество публикаций как в нашей стране, так и за рубежом. Среди них можно отметить работы Б.Н. Авилова-Карнаухова, Э. Бааке, И.А. Башмакова, С.Д. Волобринского, Г.Я. Вагина, А.Г. Вакулко, А.И. Гардина, М.В. Гофмана, О.Л. Данилова, Л.Б. Директора, Б.И. Кудрина, Ю.В. Копытова, М.Г. Ладыгичева, В.Г. Лисиенко, А.Б. Лоскутова, Р.В. Минеева, Д.Х. Мортимера, Б.В. Папкова, А.Х. Сальникова, А.Д. Свенчанского, М.Я. Смелянского, В.П. Степанова, М.Х. Чоджоя, Б.А. Чуланова, G.A. Шалаева, ЯМ. Щелокова, и многих других. [1, 12, 19-36, 37-41, 46-48, 52, 55, 75-78, 102, 104, 108-117, 118, 119, 131, 141, 145, 146, 165,180].
Однако, несмотря на большую актуальность проблемы, она решается очень медленно, так как отсутствует четкая концепция мероприятий по энергосбережению, нет научно обоснованных методов нормирования электропотребления и методов выбора энергоресурсосберегающих технологий.
Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнялась в рамках Государственных контрактов с Минпромнауки РФ:
Разработка программы по оптимизации энергозатрат на продукцию оборонно-промышленного комплекса. Контракт № 36.6656.11.0314 от 24.10.03.
Разработка системы паспортизации энергосбережения предприятий различных отраслей промышленности. Контракт № 09.669.11.005 от 29.04.02.
Объект исследования - системы электроснабжения и электроприемники машиностроительных предприятий.
Предмет исследования - методы нормирования и экономии электроэнергии.
Цель работы - разработка научно-обоснованных методик нормирования расходов электроэнергии и концепции выбора энергосберегающих мероприятий и технологий на машиностроительных предприятиях.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие научные и практические задачи:
Разработка аппаратно-программного комплекса "Автоматизированное рабочее место инженера-энергоаудитора".
Энергоаудит группы действующих машиностроительных предприятий с анализом структур технологических процессов, выявлением состава потребителей электроэнергии и исследованием электропотребления.
Анализ существующих методов нормирования расходов электроэнергии на машиностроительных предприятиях и их совершенствование с учетом реальных режимов работы электроприемников.
Разработка концепции экономии электрической энергии и методики выбора энергоресурсосберегающих технологий и оборудования.
Методы научных исследований. Для решения поставленных в работе задач использовались: методы инструментального исследования (энергоаудита) действующих машиностроительных предприятиях с обработкой данных на ЭВМ; регрессионный анализ; экономический анализ; методы математического моделирования на ЭВМ.
Научная новизна работы.
Разработан и запатентован аппаратно-программный комплекс "Автоматизированное рабочее место (АРМ) инженера-энергоаудитора", позволяющий автоматизировать трудоемкий процесс энергоаудита.
Разработана методика нормирования расходов электрической энергии с использованием программного продукта на ЭВМ, позволяющая автоматизировать трудоемкие методы расчета и повысить точность расчета норм.
Сформулированы концептуальные положения по экономии электроэнергии на машиностроительных предприятиях, что позволяет правильно выбирать наиболее энергоэффективные мероприятия.
Разработана методика выбора энергоресурсосберегающих технологий и оборудования, учитывающая в комплексе стоимость энергоносителей, сырья, материалов, эксплуатации и влияния на экологию, что позволяет сократить сроки окупаемости модернизации и замены устаревших технологий.
Практическая ценность результатов работы.
Разработанный АРМ энергоаудитора позволяет в 2-3 раза сократить сроки проведения энергоаудита машиностроительных предприятий.
Разработанная методика нормирования расходов электроэнергии с использованием ЭВМ доведена до практического применения и может применяться на всех машиностроительных предприятиях, так как федеральный закон "О техническом регулировании" от 27.12.2002 № 184-ФЗ обязывает все предприятия заниматься разработкой норм расходов энергоносителей.
Разработанная концепция по экономии электроэнергии на машиностроительных предприятиях необходима для составления планов энергосбережения, которые должны быть представлены в федеральный орган, контролирующий вопросы энергосбережения.
Разработанная методика выбора энергоресурсосберегающих технологий позволяет увеличить чистый дисконтированный доход (ЧДД) за счет комплексного учета стоимости энергоносителей, сырья, материалов и других
факторов, и тем самым снизить сроки окупаемости новых технологий и оборудования.
Достоверность полученных результатов подтверждается результатами инструментальных исследований(энергоаудита) группы различных машиностроительных предприятий, хорошим совпадением результатов расчета норм по предлагаемой методике с данными фактических замеров, патентом на АРМ энергоаудитора и зарегистрированной в реестре программ для ЭВМ программным комплексом расчета норм.
Реализация результатов работы.
Концептуальные положения по экономии электрической энергии на машиностроительных предприятиях и методика выбора энергоресурсосберегающих технологий и оборудования были использованы ГУ "Государственный фонд конверсии" и ООО "Нижегородский инвестиционный центр энергоэффективности-НН" при разработке проекта федеральной целевой программы "Снижение энергоемкости продукции предприятий оборонно-промышленного комплекса РФ", которая была направлена в Минпромнауки РФ".
Разработанные в диссертационной работе рекомендации по экономии электроэнергии были использованы ООО "Нижегородский инвестиционный центр энергоэффективности-НН" при энергетических обследованиях более 12 машиностроительных предприятий. Расчетный экономический эффект от их внедрения составил 10 млн. рублей.
Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций по курсам "Экономия энергоресурсов" и "Повышение эффективности использования электроэнергии в системах электротехнологий" в НГТУ.
Основные положения, выносимые на защиту.
Разработанный с участием автора аппаратно-программный комплекс "АРМ инженера-энергоаудитора".
Методику расчетно-аналитического нормирования расходов электрической энергии с учетом режимов работы электроприемников цехов
машиностроительных предприятий с использованием программного продукта на ЭВМ.
Концептуальные положения по экономии энергии на машиностроительных предприятиях.
Методику выбора энергоресурсосберегающих технологий и оборудования.
Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы были доложены на Всероссийских конференциях "Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения" (Н. Новгород 1999, 2004), на научно-технических конференциях "Актуальные проблемы электроэнергетики" (Н. Новгород, 2000, 2002, 2007, 2008), на региональном молодежном научно-техническом форуме "Будущее технической науки Нижегородского региона" (Н.Новгород, 2001), на IV Всероссийской конференции "Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности" (Ульяновск, 2003), на "Международном научно-техническом форуме "Великие реки 2003" (Н. Новгород, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ [19, 28, 29, 31, 32, 34, 36,111-115, 132, 133, 139], в том числе 1 статья в издании из списка ВАК [29].
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 204 наименований, двух приложений и содержит 162 страницы основного текста.
