CИСТЕМНАЯ  КОНЦЕПЦИЯ  АНАЛИЗА  ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ  НА  ПРЕДПРИЯТИЯХ  ЦВЕТНОЙ  МЕТАЛЛУРГИИ

Клюев  Роман  Владимирович

канд.  техн.  наук,  зав.  кафедрой  электроснабжения  промышленных  предприятий,  доцент  Северо-Кавказского  горно-металлургического  института  (государственного  технологического  университета),  г.  Владикавказ

E-mail: 

SYSTEM  CONCEPTS  FOR  ANALYSIS  OF  POWER  CONSUMPTION  FOR  NON-FERROUS  METALS

Klyuev  Roman  Vladimirovitch

candidate  of  Science,  Head  of  industrial  power  supply  department,  associate  professor  of  North  Caucasian  Institute  of  Mining  and  Metallurgy  (State  Technological  University),  Vladikavkaz

АННОТАЦИЯ

Целью  работы  является  разработка  комплексной  методики  анализа  электропотребления  предприятий  цветной  металлургии,  включающей  исследование  тепловых  и  энергетических  характеристик  оборудования,  использование  потребителей-регуляторов  электроэнергии,  разработку  математических  моделей  расчета  и  прогнозирования  удельного  расхода  электроэнергии.  На  основе  проведенных  исследований  формируется  комплекс  мероприятий  для  минимизации  энергетической  составляющей  затрат  в  себестоимости  продукции.

ABSTRACT

The  aim  is  to  develop  a  comprehensive  methodology  for  the  analysis  of  energy  consumption  of  non-ferrous  metallurgy,  which  includes  the  study  of  heat  and  power  of  the  equipment,  the  use  of  electricity  consumers  -  regulators,  development  of  mathematical  models  for  calculating  and  predicting  the  specific  energy  consumption.  Based  on  these  studies  formed  a  set  of  measures  to  minimize  the  component  of  the  energy  costs  in  the  cost  of  production.

Ключевые  слова:  потребление  электроэнергии;  модели;  металлургия.

Keywords:  power  consumption;  models;  metallurgy.

В  программе  развития  электроэнергетики  РФ  первоочередная  роль  отводится  разработке  и  внедрению  в  производство  комплекса  энергосберегающих  мероприятий,  получаемых  в  процессе  исследования  параметров  электропотребления  на  основе  проведения  энергетического  обследования  (энергоаудита).  Это  позволяет  проследить  весь  процесс  производства  электроэнергии,  и  изучить  влияние  различных  технико-экономических  факторов  на  него.  Значимость  факторов  во  всем  цикле  можно  оценить  в  ходе  математического  моделирования  электропотребления  с  помощью  проведения  активных  и  пассивных  экспериментов,  теплоэнергетического  анализа,  использования  потребителей-регуляторов  (ПР)  и  т.  д.

Для  предприятий  цветной  металлургии,  как  правило,  заявка  на  почасовое  потребление  электроэнергии  формируется  отделом  главного  энергетика  (ОГЭ)  на  ближайшие  сутки  с  учетом  потребности  каждого  подразделения  завода  по  объему  выпускаемой  продукции.  Для  примера,  на  рисунке  1  приведен  график  заявки  на  для  предприятия  по  производству  твердых  сплавов  (заявленное  почасовое  электропотребление  по  предприятию  составляет  6  МВт^.ч).  Анализ  графика  (рис.  1)  показывает,  что  заявки  отражают  неравномерный  процесс  потребления  электроэнергии  в  течение  суток  по  отдельным  цехам.

Рисунок  1.  График  заявленного  электропотребления  по  отдельным  цехам  ОАО  «Победит»  и  по  предприятию  в  целом

Для  системного  анализа  электропотребления  предприятий  цветной  металлургии  следует  предусмотреть:

·разработку  комплексной  методики  исследования  теплоэнергетических  характеристик  потребителей  ноевой  и  пойнтер  каст  Н-распределения  предприятий  цветной  металлургии,  позволяющей  получить  статистические  оценки  электропотребления  в  статическом  и  динамическом  режимах  работы  предприятия;

·минимизацию  энергетической  составляющей  затрат  в  себестоимости  продукции  за  счет  улучшения  количественных  показателей  целевой  функции:  использования  потребителей-регуляторов  (ПР)  электроэнергии  ноевой  и  пойнтер  каст  в  пиковых  зонах  суток;  снижения  удельного  потребления  электроэнергии  в  стационарном  и  динамическом  режимах  работы  технологического  оборудования;

·разработку  математических  моделей  расчета  и  прогнозирования  удельного  расхода  электроэнергии  в  диапазоне  технологической  защиты  оборудования;

·разработку  алгоритма  функционирования  автоматизированной  системы  диспетчерского  управления  электропотреблением  на  предприятиях  по  производству  твёрдых  сплавов;

·разработку  и  внедрение  комплекса  мероприятий,  позволяющего  снизить  потребляемую  активную  мощность  в  часы  максимума  нагрузки;  удельный  расход  электроэнергии  и  стоимость  энергетической  составляющей  в  себестоимости  производства  твёрдых  сплавов.

Для  оптимизации  всех  показателей  на  отдельных  этапах  системного  анализа  электропотребления  на  предприятии  должна  быть  разработана  и  внедрена  комплексная  программа  расчета  и  прогнозирования  электропотребления,  которая  должна  быть  включена  в  базу  автоматизированной  системы  коммерческого  учета  электроэнергии  (АСКУЭ)  и  диспетчерской  службы  в  режиме  on-line,  что  обеспечит  наибольшую  эффективность  ПР  при  корректировке  суточных  графиков  нагрузки.

Комплексная  методика  включает:

1.методику  статистической  обработки  и  анализа  экспериментальных  данных,  позволяющую  оценить  статический  режим  электропотребления;

2.методику  построения  математических  моделей  удельного  расхода  электроэнергии  на  основе  полного  факторного  эксперимента  (ПФЭ)  типа  N=2²,  N=2³,  позволяющую  оценить  динамический  режим  электропотребления  в  режиме  on-line  и,  с  учетом  требований  технологической  защиты  процессов  производства,  оптимизировать  и  прогнозировать  электропотребление  как  по  отдельным  подразделениям,  так  и  по  предприятию  в  целом;

3.использование  ПР  электроэнергии,  позволяющих  в  полупиковых  и  пиковых  зонах  и  допустимом  диапазоне  нормального  технологического  процесса,  регулировать  почасовое  потребление  электроэнергии.

Методика  расчета  и  анализа  параметров  исследуемых  величин  включает  использование  вероятностно-статистических  методов  обработки  полученных  выборок  [1],  по  следующему  алгоритму:

1.  Проверка  выборок  на  репрезентативность  и  однородность;

2.  Расчет  статистических  моментов  параметров  выборок;

3.  Построение  гистограммы  распределения  измеряемых  величин;

4.  Проверка  закона  распределения  параметров  по  показателям  асимметрии,  эксцесса,  статистическим  критериям  c²-Пирсона  и  Колмогорова-Смирнова;

5.  Расчёт  доверительного  интервала  среднего  и  стандарта  выборки  при  принятом  уровне  значимости  a=0,05.

Алгоритм  получения  математической  модели  на  основе  ПФЭ  приведён  ниже  [2,  3].

1.  По  данным  текущего  технологического  контроля  исследуемых  факторов  определяются  условия  проведения  опытов  в  натуральном  и  кодовом  масштабах.

2.  Составляется  матрица  планирования  ПФЭ,  в  которой  приведены  результаты  экспериментов.  Для  расчёта  дисперсий  выходного  параметра  (удельного  расхода  электроэнергии)  и  проверки  их  однородности  проводятся  параллельные  опыты,  числом  m.

3.  Осуществляется  проверка  гипотезы  Н₀:  при  принятом  уровне  значимости  a=0,05  —  дисперсии  однородны.  Проверка  однородности  дисперсий  проводится  по  критерию  Кохрена  G_max.  Табулированное  критическое  значение  критерия  Кохрена  Gт(f₁,  f₂)  определяется  при  значениях  f₁=m-1;  f₂=N  и  a=0,05.

4.  По  данным  матрицы  планирования  ПФЭ  определяются  коэффициенты  уравнения  регрессии.

5.  Оценка  значимости  коэффициентов  уравнения  регрессии  проводится  на  основе  метода  регрессионного  анализа  по  расчетным  значениям  t-критерия  Стьюдента.  Значимыми  являются  коэффициенты,  для  которых  выполняется  условие  t_ij  >  t_т(f₁,  a).

6.  Проверка  адекватности  полученного  уравнения  регрессии  осуществляется  по  значениям  дисперсий    —  средней  по  ПФЭ  и  остаточной    —  уравнения  регрессии.  Уравнение  регрессии  адекватно  описывает  исследуемый  процесс,  если  выполняется  условие    >  .

7.  Производится  переход  от  кодовых  значений  независимых  переменных  к  их  значениям  в  натуральных  единицах.

В  процессе  энергетического  обследования  (энергоаудита)  на  предприятиях  цветной  металлургии  должны  быть  определены  потребители,  как  наиболее  эффективные  ПР  [4],  оказывающие  существенное  влияние  на  снижение  максимальных  нагрузок  в  пиковых  зонах  суток  и  удельного  расхода  электроэнергии.  В  частности,  для  предприятии  по  производству  твердых  сплавов:  вращающиеся  камерные  печи  сопротивления;  трубные  печи  сопротивления;  электролизеры;  специальное  электротермическое  оборудование  (печи  спекания,  карбидизации,  щелевые,  прокалочные,  сварочные  аппараты).

На  основе  разработанной  комплексной  методики  системного  анализа  электропотребления  на  предприятиях  цветной  металлургии  формируется  комплекс  мероприятий  [5],  позволяющий  снизить:

·     потребляемую  активную  мощность  в  часы  максимума  нагрузки;

·     удельный  расход  электроэнергии;

·     стоимость  энергетической  составляющей  в  себестоимости  производства  продукции.

Список  литературы:

1.Васильев  И.Е.,  Клюев  Р.В.  Методологические  основы  энергоаудита  на  горно-металлургических  комбинатах  //  Горный  информационно-аналитический  бюллетень  МГГУ:  отдельный  выпуск  №  8  «Электрификация  и  энергосбережение,  2009.  —  С.  131—134.

2.Васильев  И.Е.,  Клюев  Р.В.  Анализ  и  расчёт  удельного  расхода  электроэнергии  в  процессе  восстановления  диоксида  молибдена  на  основе  полного  факторного  эксперимента  (ПФЭ)  //  Электрика.  —  2002.  —  №  7.  —  С.  22—25.

3.Васильев  И.Е.,  Клюев  Р.В.  Математическая  модель  расчёта  и  прогнозирования  удельного  расхода  электроэнергии  при  производстве  водорода  //  Изв.  Вузов.  Электромеханика.  —  2002.  —  №  3.  —  С.  59—62.

4.Васильев  И.Е.,  Клюев  Р.В.,  Васильев  Е.И.  Использование  газгольдера  в  качестве  эффективного  потребителя-регулятора  суточного  электропотребления  на  предприятиях  твердосплавного  производства  //  Электрика.  —  2005.  —  №  4.  —  С.  10—13.

5.Васильев  И.Е.,  Клюев  Р.В.  Разработка  комплекса  эффективных  мероприятий  по  снижению  максимума  нагрузки  на  предприятиях  по  производству  твердых  сплавов  //  Тезисы  докладов  научно-технической  конференции,  посвященной  65-летию  научно-исследовательского  сектора.  —  Владикавказ,  2004.  —  С.  54—55.