Имитационное моделирование как инструмент анализа энергоэффективности теплогенерирующих предприятий

Аннотация

Н.А. Страхова, П.А. Лебединский

Дата поступления статьи: 30.10.2013

Статья посвящена описанию имитационной модели теплогенерирующего источника, позволяющей оценить потенциал энергоэффективности работы исследуемого объекта и его потребности в топливе, электрической энергии, воде. В статье показаны различные подходы к анализу сценариев применения мер энергоэффективности.

Ключевые слова: экономический ущерб, прямые и косвенные убытки, оценка риска, восстановительная стоимость, действительная приведённая стоимость

08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности)

Математическое описание имитационной модели теплогенерирующего источника (рис.1) выполнено на основе пакета структурного моделирования iThink Analyst v 9.1.3 фирмы «HighPerformanceSystems, Inc.». Использование методов имитационного моделированияпозволило создать многоуровневую модель функционирования энергогенерующего источника (котельной) и сопутствующей ему инфраструктуры (теплотрасс), описываемой совокупностью оценочных параметров[1,2]. Модель включает пять взаимосвязанных блоков, четыре из которых отражают показатели генерирующего источника, ресурсные показатели в блоке GeneratorResoursesindicators; производственно-технические индикаторы в блоке GeneratorTechnicalindicators; экономические индикаторы в блоке GeneratorEconomicalindicators и основной блок GeneratorTechnicalCycle, в котором находится концептуальная часть модели.
Основным блоком в модели является «GeneratorTecnicalCycle». Он описывает производство тепловой энергии и транспорт тепла допотребителей (рис.2).
Поток «ProductionFlow» отражает производство тепловой энергии, аккумулирующейся в накопителе, обозначенном на  рисунке 2 как «ProductionStorage». Блок содержит параметры, отражающие ресурсы, необходимые для производства тепловой энергии: техническую воду «WaterAbs»,  топливо «FuelAbs», электричество «ElectricityAbs», также в данном блоке

Рисунок 1 — Схема имитационной модели  теплогенерирующего источника

Рисунок 2 — Блок генерации и транспортировки теплоэнергии«GeneratorTecnicalCycle»

присутствует показатель описывающий численность штата сотрудников, необходимого для функционирования теплового источника «People». [3]
Расход топлива фактический «FuelAbs»,кг (м3),на выработку тепловой энергии определяется как произведение удельной величины расхода топлива на выработку одной Гкал «FuelPer 1 Production» на выработанную, за этот же период времени, тепловую энергию «ProductionFlow»:
«FuelAbs» = «FuelPer 1 Production» . «ProductionFlow»  (2)
Основные коэффициенты перевода, Кт, топлива фактического в условное принимаются по методике[1]. Фактический расход топлива в составит:
вууд = в туд * Кт, кг у.т./Гкал (3)                                        

1. Нами принята следующая шкалаэнергоэффективности(таблица3) применительно к показателям использования топлива Ктэф, электроэнергии Кээф, воды Кс.н..
   1. 1. 1. 1. Таблица 3 - Шкала энергоэффективности  показателя использования топлива (предварительная)

Расход израсходованной электроэнергии «ElectricityAbs»,кВтч, определяется как произведение тепловой энергии «ProductionFlow» и удельной величины расхода электроэнергии на выработку одной Гкал «ElectricityPer 1 Product»:
«Electricity Abs»= «Electricity Per 1 Product». «Production Flow».     (4)
Расход воды фактический на выработку тепловой энергии «WaterAbs»,м3/ч, определяется как произведение  тепловой энергии «ProductionFlow» и удельной величины расхода воды на выработку одной Гкал «WaterPer 1 Product»:
«Water Abs»= «Water Per 1 Product» .«ProductionFlow»    (5)
Количество штатных единиц  «People», чел., определяется как произведение тепловой энергии «ProductionFlow» и удельной величины автоматизации производства на выработку одной Гкал «LevelofAutomation»:
«People»= «LevelofAutomation» . «ProductionFlow».    (6)               
Показатель «LevelofAutomation» определяется из нормативных документов на оборудование, установленном на теплогенерирующем источнике, в количестве достаточном для его обслуживания с учетом степени автоматизации производства тепла.
Производство тепловой энергии сопряжено с выбросами в атмосферу  и обозначается как «EmissionsAbs»,мг/м3 (кг). Они равны произведению выработанной тепловой энергии за тепловой период «ProductionFlow» на удельную величину выбросов «PercentEmissions»:
«Emissions Abs»=«Percent Emissions» .«ProductionFlow» (7)
Этап транспортировки характеризуется показателем потерь «LossesAbs», Гкал/ч,рассчитываемым как произведение объема поставляемого тепла «TransportFlow» на средний процент потерь по инфраструктуре «PercentLosses».
«LossesAbs»=«PercentLosses» . «TransportFlow» (8)            
Использование описанной  модели теплогенерирующего источника на практике позволяет: определять эффективность работы теплогенерирующего источника, в сравнении с нормативными; оценить потенциал энергоэффективности работы объекта; оценить потребности теплогенерирующего источника в топливе, электрической энергии, воде.

Список литературы:

1. МДК 4-05.2004  «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения».-М: Госстрой России, 2003.- 47 с.
2. Аракелов В.Е. Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. - М., Энергоатомиздат, 1990 -192с.
3. Страхова Н.А., Лебединский П.А. Концепция и структура имитационной модели оценки энергоэффективности при генерации тепла // Науковедение, 2013, № 3, [Электронный ресурс].-Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/66ergsu313.pdf(доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз.рус.
4. Федеральная целевая программа «Энергоэффективная  экономика»  на 2002 - 2005 гг. и на перспективу до 2010 г. за 2002-2006г.г.» [Электронный ресурс]  // Режим доступа: http://www.businesspravo.ru/Docum/DocumShow_DocumID_12054.html(доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз.рус.
5. H.James Harrington, Simulation Modeling Methods.- London, 2000.- 189 р.
6. Табунщиков Ю.А. Бродач М.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. - М.: НП АВОК, 2002.-194 с.
7. MaríaJesús Muñoz-Torres, Raúl León, Modeling and Simulation in Engineering, Economics, and Management, Castellón de la Plana,2013.- 143 р.
8. С.Н.Новоселов,А.Б.Каппушев.Механизм государственного регулирования региональных рынков [Электронный ресурс]  // «Инженерный вестник Дона», 2013, №3. – Режим доступа:http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1798 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз.рус.
9. М.Л. Самсонова. Учет экологических факторов при разработке инновационного бизнес-плана [Электронный ресурс]  // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4 (часть 2). – Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1424 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз.рус.
10. Н.А. Страхова, П.А. Лебединский «Анализ энергетической эффективности экономики России» //Инженерный вестник Дона, 2012, № 3, [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/999(доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз.рус.