Нормативно-правовая база энергосбережения

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет» кафедра ЭЭиПЭ Краткий конспект лекций по дисциплине Регулирование и оптимизация электропотребления Часть 2 разработал Новокузнецк 2021г. к.т.н., доцент Кузнецова Е.С. НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ БАЗА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Важной составляющей комплекса антикризисных мер в экономике страны является государственная энергосберегающая политика. Энергосбережение – начальный этап структурной перестройки всех отраслей хозяйства страны. Для создания условий, определяющих интерес к энергосбережению всех участников процесса добыча –… – потребление – утилизация разработана нормативно-законодательная база, имеющая следующий иерархический вид: 1. Конституция Российской Федерации; 2. Гражданский кодекс Российской Федерации; 3. Кодекс РФ об административных нарушениях; 4. Федеральные законы, принимаемые Государственной Думой Российской Федерации; 5. Указы Президента РФ; 6. Постановления и решения Правительства РФ; 7. Региональные законы, постановления и решения администрации регионов; 8. Постановления и решения муниципальных образований; 9. Приказы и распоряжения руководителей предприятий и организаций всех форм собственности. Конституция РФ (12 декабря 1993г) разделила полномочия между федеральными и иными органами власти. Согласно Конституции РФ субъекты РФ обладают всей полнотой государственной власти. Вопросы регулирования в области электроэнергетики на уровне АОэнергетики и ниже переданы в ведение субъектов Федерации. Гражданский Кодекс РФ (§6 Энергоснабжение) рассматривает: ю; оборудования; нанесѐнный ущерб потребителю при перерыве энергоснабжения; учреждений за расточительное расходование электрической и тепловой энергии. На федеральном уровне приняты два закона: 1. О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в РФ, №41-ФЗ от 14.04.95г; 2. Об энергосбережении №28-ФЗ от 03.04.96г. Федеральный закон «О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в РФ» определил: установление тарифов на электрическую и тепловую энергию для всех поставщиков независимо от их организационно-правовых форм); согласование интересов поставщиков и потребителей энергии, стимулирование энергосбережения, обеспечение права выхода на оптовый рынок всем производителям электрической энергии, усиление конкурентных начал в электроэнергетике; экономическую обоснованность затрат и прибыли поставщиков энергии, открытость экономической информации в области производства и транспорта энергии, создание условий для привлечения отечественных и иностранных инвестиций; федерации в области регулирования тарифов (за федеральными органами закрепляется нормативно-методическая база деятельности органов, регулирующих тарифы, регулирование тарифов на оптовым рынке, а за региональными органами – регулирование тарифов на розничном рынке, т.е. непосредственно для потребителей). В законе в качестве целей провозглашены: обеспечивающих использование энергосберегающих технологий в производственных процессах; тивно-методическая основа деятельности органов полномочия; разрешения разногласий и споров, возникающих при государственном регулировании тарифов и др. К недостаткам закона следует отнести то, что не рассмотрены дифференцированные тарифы, которые являются существенным стимулом выравнивания графиков нагрузки промышленных предприятий и, как следствие – графика нагрузки энергосистемы; не рассмотрены принципы формирования тарифов с учѐтом энергосбережения. Федеральный закон «Об энергосбережении» провозглашает основные принципы энергосберегающей политики государства и рыночно-ориентированные механизмы еѐ осуществления: энергоресурсов; роприятий. Недостатком этого закона является то, что он носит в основном декларативный характер и не имеет прямого действии. В Указе Президента РФ «О необходимых мерах по государственному регулированию естественных монополий в Российской Федерации» №220 от 28.02.95 устанавливается необходимость образования федеральных органов исполнительной власти по регулированию естественных монополий и в том числе в сфере производства и передачи тепловой энергии. В Указе №472 от 07 мая 1995г «Основные направления в энергетической политики Российской Федерации на период до 2010г» правительству поручено одобрить энергетическую стратегию России, разработать и утвердить федеральную целевую программу «Топливо и энергия» на 1996-2000г и предусмотреть меры структурной перестройки ТЭК в целях: сырьевой базы ТЭК РФ; энергобезопасности РФ; В указе Президента РФ «О федеральной энергетической комиссии Российской Федерации» №1194 от 29.11.95г установлен новый статус ФЭК и представлены ряд прав Минтопэнерго: аботке и проведении энергетической политики Правительства; энергосберегающих технологий. За последние годы вышел ряд Постановлений Правительства, связанных с энергетикой и энергосбережением: 1. В Постановлении «О неотложных мерах по энергосбережению» №1087 от 02.11.95г. отражено следующее: энергии; обследований с объѐмом потребления 6 тыс. т. у. т. в год; показателей эффективности использования, соответствующих мировому уровню. 2. Постановление « О государственной поддержке создания в РФ энергоэффективных демонстрационных зон» № 998 от 02.10. 1995г. 3. Постановление « О федеральном оптовом рынке электрической энергии (мощности) № 793 от 12.07.96г. Утверждены основные принципы функционирования и развития федерального оптового рынка электрической энергии (мощности) и предназначены для органов исполнительной власти и коммерческих организаций. 4. Постановление «Об основах ценообразования и порядке государственного регулирования и применения тарифов на электрическую и тепловую энергию» № 121 от 04.02.97г. 14 Этот законодательный акт определил субъектов оптового и розничного рынка и их обязанности. Для реализации энергосберегающей политики в регионах создаются региональные нормативно-правовые базы по энергосбережению. Согласно «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» целью энергетической политики России является максимально эффективное использование природных энергетических ресурсов и потенциала энергетического сектора для устойчивого роста экономики, повышения качества жизни населения страны и содействия укреплению ее внешнеэкономических позиций. В ходе реализации Энергетической стратегии России на период до 2020 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г. № 1234-р, была подтверждена адекватность большинства ее важнейших положений реальному процессу развития энергетического сектора страны даже в условиях резких изменений внешних и внутренних факторов, определяющих основные параметры функционирования топливно-энергетического комплекса России. При этом предусматривалось осуществлять внесение необходимых изменений в указанную Стратегию не реже одного раза в 5 лет. Главными векторами перспективного развития отраслей топливно-энергетического комплекса, предусмотренными Энергетической стратегией России на период до 2020 года, являются:  переход на путь инновационного и энергоэффективного развития;  изменение структуры и масштабов производства энергоресурсов;  создание конкурентной рыночной среды;  интеграция в мировую энергетическую систему. Одним из главных приоритетов является развитие рыночной инфраструктуры энергетики (рыночные механизмы, институты открытой торговли энергоресурсами, инфраструктура их транспорта). Особое значение придается программе повышения цен на газ и механизмам минимизации негативных социально-экономических последствий общего роста цен на энергоресурсы. Поддержка и стимулирование стратегических инициатив в энергетике являются основой для реализации крупных энергетических проектов в будущем. Большинство представленных в Энергетической стратегии России на период до 2020 года направлений реализуются на практике, при этом задействованы все предусмотренные ею механизмы государственной энергетической политики. В частности, осуществлена реформа электроэнергетики, происходят либерализация рынка электроэнергии и реформа атомной энергетики, созданы более благоприятные налоговые условия в нефтегазовом комплексе, стимулируется развитие нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, развивается биржевая торговля энергоресурсами, устраняются избыточные административные барьеры в деятельности энергетических компаний. Активно реализуются инфраструктурные проекты, являющиеся основой развития отечественной энергетики. Вместе с тем пока не в полной мере обеспечивается достижение запланированных Энергетической стратегией России на период до 2020 года итоговых качественных результатов первого этапа ее реализации, а именно - создания базы для устойчивого поступательного развития энергетического сектора, включающей:  формирование целостной и апробированной нормативно-законодательной базы, создание энергетических рынков с высоким уровнем конкуренции и справедливыми принципами организации торговли;  завершение преобразований, выводящих смежные секторы экономики на новый уровень энергоэффективности;  переход от лидирующей роли топливно-энергетического комплекса в экономике страны к естественной функции эффективного и стабильного поставщика топливноэнергетических ресурсов для нужд экономики и населения. За время, прошедшее с начала реализации Энергетической стратегии России на период до 2020 года, российский энергетический сектор развивался преимущественно в рамках основных прогнозных тенденций, предусмотренных указанным документом, несмотря на существенные отклонения базовых экономических индикаторов развития страны и внешнеэкономических условий от их значений, прогнозировавшихся в 2003 году. Так, при росте мировых цен на нефть с 27 долларов США за баррель в 2000 году до 94 долларов США в 2008 году и почти 4-кратном превышении последним показателем прогнозных оценок Энергетической стратегии России на период до 2020 года фактический объем экспорта топливно-энергетических ресурсов за тот же период вырос в 1,6 раза при отклонении от прогнозов экспорта по Энергетической стратегии России на период до 2020 года на 9,6 процента. При фактическом росте валового внутреннего продукта страны на 65 процентов к уровню 2000 года и отклонении от прогнозов Энергетической стратегии России на период до 2020 года на 11 процентов фактический прирост добычи и производства топливноэнергетических ресурсов составил 26 процентов к уровню 2000 года при отклонении от прогнозов Энергетической стратегии России на период до 2020 года на 2,6 процента. При этом внутреннее потребление топливно-энергетических ресурсов выросло на 10 процентов к уровню 2000 года при отклонении от прогнозов Энергетической стратегии России на период до 2020 года на 5 процентов главным образом за счет сокращения спроса в 2008 году вследствие глобального экономического кризиса. Цели Энергетической стратегии России до 2030 г. определяются основными внутренними и внешними вызовами предстоящего долгосрочного периода. Главный внутренний вызов заключается в необходимости выполнения энергетическим сектором страны своей важнейшей роли в рамках предусмотренного Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 г. № 1662-р, перехода на инновационный путь развития экономики. Гарантированное удовлетворение внутреннего спроса на энергоресурсы должно быть обеспечено с учетом следующих требований:  обеспечение Россией стандартов благосостояния, соответствующих развитым странам мира;  достижение научного и технологического лидерства России по ряду важнейших направлений, обеспечивающих ее конкурентные преимущества и национальную, в том числе энергетическую, безопасность;  трансформация структуры экономики страны в пользу менее энергоемких отраслей;  переход страны от экспортно-сырьевого к ресурсно-инновационному развитию с качественным обновлением энергетики (как топливной, так и нетопливной) и смежных отраслей;  рациональное снижение доли топливно-энергетического комплекса в общем объеме инвестиций в экономику страны при увеличении абсолютных объемов инвестиций в энергетику, необходимых для развития и ускоренной модернизации этого сектора и роста масштабов его деятельности;  необходимость повышения энергоэффективности и снижения энергоемкости экономики до уровня стран с аналогичными природно-климатическими условиями (Канада, страны Скандинавии);  последовательное ограничение нагрузки топливно-энергетического комплекса на окружающую среду и климат путем снижения выбросов загрязняющих веществ, сброса загрязненных сточных вод, а также эмиссии парниковых газов, сокращения отходов производства и потребления энергии. Главный внешний вызов заключается в необходимости преодоления угроз, связанных с неустойчивостью мировых энергетических рынков и волатильностью мировых цен на энергоресурсы, а также обеспечения вклада энергетического сектора страны в повышение эффективности ее внешнеэкономической деятельности и усиление позиций России в мировой экономической системе. Это означает, что должны быть обеспечены:  достижение устойчивых результатов внешнеэкономической деятельности в сфере топливно-энергетического комплекса в условиях усиления глобальной конкуренции за ресурсы и рынки сбыта;  минимизация негативного влияния глобального экономического кризиса и его использование для коренного обновления и диверсификации структуры экономики в пользу менее энергоемких отраслей, стимулирования перехода российского энергетического сектора на ускоренное инновационное развитие и новый технологический уклад;  увеличение стратегического присутствия России на рынках высокотехнологичной продукции и интеллектуальных услуг в сфере энергетики, в том числе за счет развертывания глобально ориентированных специализированных производств;  географическая и продуктовая диверсификация российского энергетического экспорта в условиях стабильных и расширяющихся поставок энергоресурсов крупнейшим мировым потребителям;  рациональное снижение доли топливно-энергетических ресурсов в структуре российского экспорта, переход от продажи первичных сырьевых и энергетических ресурсов за рубеж к продаже продукции их глубокой переработки, а также развитие продажи нефтепродуктов, выпускаемых на зарубежных нефтеперерабатывающих заводах, принадлежащих российским нефтяным компаниям;  развитие крупных узлов международной энергетической инфраструктуры на территории России, осуществляемое с использованием новых энергетических технологий. За период реализации Энергетической стратегии России до 2030 г. произойдет снижение зависимости российской экономики от энергетического сектора за счет опережающего развития инновационных малоэнергоемких секторов экономики и реализации технологического потенциала энергосбережения. Это выразится в сокращении к 2030 году (по сравнению с уровнем 2005 года):  доли топливно-энергетического комплекса в валовом внутреннем продукте и доли топливно-энергетических ресурсов в экспорте - не менее чем в 1,7 раза;  доли экспорта топливно-энергетических ресурсов в валовом внутреннем продукте более чем в 3 раза;  доли капиталовложений в топливно-энергетический комплекс в процентах к валовому внутреннему продукту - не менее чем в 1,4 раза, их доли в общем объеме капиталовложений - более чем в 2 раза;  удельной энергоемкости валового внутреннего продукта - более чем в 2 раза;  удельной электроемкости валового внутреннего продукта - не менее чем в 1,6 раза. Таким образом, повышение эффективности использования энергии является необходимым условием обеспечения устойчивого экономического роста в России. 1.1.1. Основные направления энергосбережения Энергосбережение в теплотехнике, теплоэнергетике и теплотехнологиях необходимо сориентировать по нескольким основным направлениям: в системах электроснабжения, в вопросах теплообмена, в теплогенерирующих установках, котельных и тепловых сетях, в теплотехнологиях, в зданиях и сооружениях, а также за счет использования вторичных ресурсов и альтернативных источников энергии. 1. Энергосбережение в системах электроснабжения включает системы освещения, электротехники и электроники, электрические сети, электрические машины и аппараты, системы электрохимзащиты оборудования и трубопроводов промышленных предприятий и объектов жилищно-коммунального хозяйства. 2. Энергосбережение в вопросах теплообмена базируется на законах теплопроводности, конвективного, лучистого и сложного теплообмена. Энергосбережение затрагивает вопросы интенсификации теплопередачи в теплообменных аппаратах, стационарной и нестационарной теплопроводности при различных граничных условиях, при внутреннем тепловыделении и наличии фильтрации, теплообмена излучением между телами и в газах, при кипении и конденсации. Изучение законов преобразования теплоты в другие виды энергии и теплообмена позволяют постигнуть основы работы различного рода тепловых, теплогенерирующих и теплотехнологических установок, тепловых двигателей и нагнетателей. 3. Энергосбережение в теплогенерирующих установках затрагивает вопросы расчета паровых и водогрейных котельных агрегатов, электродных котлов, гелиоустановок, геотермальных установок, котлов-утилизаторов, теплонасосных установок. Разработка методик расчета теплогенерирующих установок (ТГУ), горения, теплового баланса, топочных камер, конвективных поверхностей нагрева, расхода топлива, позволяют выбрать наиболее экономичный и энергосберегающий вариант работы теплогенератора. 4. Энергосбережение в производственных и отопительных котельных основывается на проектировании и расчете рациональных тепловых схем котельных для закрытых и открытых систем теплоснабжения, экономии энергоресурсов при работе паровых и водогрейных котельных установок, экономии и сбережения воды в котельной, использовании современных приборов регулирования, контроля, управления и экономии энергоресурсов при эксплуатации котельных. Разработка методик и основных положений работы тепловых схем производственноотопительных котельных, с паровыми и водогрейными котлами, расчета и подбора теплоэнергетического оборудования (теплообменников, насосов, тягодутьевых машин и др.), определения тепловых нагрузок и расхода топлива, позволяют выбрать наиболее экономичный и энергосберегающий вариант их работы. 5. Энергосбережение в тепловых сетях касается вопросов повышения качества воды для систем теплоснабжения, использования современных теплообменников на тепловых пунктах, установки приборов расхода воды и учета теплоты, применения современных технологий тепловой изоляции, замены элеваторных узлов на смесительные установки с датчиками температуры и расхода. 6. Энергосбережение в теплотехнологиях охватывает разработку критериев энергетической оптимизации при производстве, передаче или сбережения тепловой энергии, баланса теплоты, интенсификации процессов теплопередачи, современных способов сжигания топлива, использования паротурбинных, газотурбинных, холодильных установок, тепловых насосов и тепловых трубок, эффективной тепловой изоляции, разработку методик расчета технико-экономических показателей. Реализация новых и коренная модернизация действующих теплотехнологических систем возможны на базе современных технологических, энергетических, научно-методических и организационных основ. 7. Энергосбережение в зданиях и сооружениях строится на сбережении теплоты в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Энергосбережение в зданиях и сооружениях включает в себя различные устройства: вентилируемых наружных стен, вентилируемых окон, трехслойного или теплоотражающего (в инфракрасном излучении) остекления, дополнительного утепления наружных ограждений, теплоизоляции стен за отопительным прибором, застекленных лоджий. Кроме того, для энергосбережения в зданиях и сооружениях возможно применение воздушного отопления от гелиоустановок, а также с использованием теплонасосных установок и энергии низкого потенциала (конденсата, воды, воздуха). В промышленных зданиях и сооружениях в дополнении к этому возможно применение газовых инфракрасных излучателей, периодического режима отопления, локального обогрева рабочих площадок теплотой рециркуляционного воздуха из верхней зоны помещения, прямое испарительное охлаждение воздуха, вращающихся регенеративных воздухо-воздушных утилизаторов теплоты. 8. Энергосбережение за счет использования альтернативных (нетрадиционных и возобновляемых) источников энергии опирается на применении солнечных коллекторов и электростанций, тепловых насосов, гелиоустановок, фотоэлектрических и ветроэнергетических установок. 9. Энергосбережение за счет использования вторичных энергоресурсов (ВЭР) требует использования горючих, тепловых и ВЭР избыточного давления. Горючие – отходы технологических процессов термохимической переработки углеродистого сырья, горючие городские и сельскохозяйственные отходы. Тепловые – теплоносители, способные при определенных условиях выделять определенное количество теплоты. ВЭР избыточного давления – газы и жидкости, покидающие технологические аппараты под избыточным давлением и способные передать другому теплоносителю часть накопленной потенциальной энергии перед сбросом в окружающую среду. Энергосбережение за счет использования ВЭР включает утилизацию теплоты уходящих топочных газов и воздуха, установки контактных теплообменников, использование холодильных установок в качестве нагревателей воды, использования теплоты сепараторов пара и пара вторичного вскипания конденсата, рециркуляцию сушильного агента. 1.1.2. Термины и определения ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Абонентная плата – система ценовых ставок, по которым осуществляются расчеты за транспорт электрической энергии по электрическим сетям и услуги, предоставляемые владельцем сетей. Безучетное потребление топливно-энергетических ресурсов – потребление топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) предприятиями, организациями или физическими лицами без приборов учета либо при неисправных или некачественных средствах учета, включая такие показания, которые могут быть легко фальсифицированы. Бизнес-план – план инвестиционной, финансовой, организационной, производственной, маркетинговой разработки проекта или идеи с целью расширения сбыта продукции, увеличения объема продаж, увеличения прибыли или захвата рынка, обеспечения конкурентоспособности, качества товара. Бизнес-план составляется по определенным правилам, понятным участникам, и показывает текущее положение, желаемое состояние, наиболее эффективный путь развития предприятия. Валовый внутренний продукт (ВВП) – обобщающий статистический показатель, выражающий совокупную стоимость продукции, произведенной внутри страны, в рыночных ценах. Валовый национальный продукт (ВНП) – экономический показатель, выражающий совокупную стоимость конечных товаров и услуг в рыночных ценах. Включает стоимость потребленных населением товаров и услуг, государственных закупок, капитальные вложения и сальдо платежного баланса. Вторичный энергетический ресурс – энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках, процессах), который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов (процессов). Государственная энергосберегающая политика – административно-правовое и финансово-экономическое регулирование процессов добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, распределения и использования топливноэнергетических ресурсов с целью их рационального использования и экономного расходования. Государственный энергетический надзор – осуществление государственного контроля за техническим состоянием и безопасным обслуживанием электро- и теплоснабжающих установок потребителей, оборудования и основных сооружений электростанций, электрических и тепловых сетей энергоснабжающих организаций, рационального и эффективного использования электрической и тепловой энергии и других энергоресурсов на предприятиях, организациях и учреждениях, независимо от принадлежности и форм собственности. Коэффициент полезного действия (КПД) – показатель эффективности использования энергии. Определяется как отношение полезно использованной мощности к суммарной затрачиваемой. Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности измерений. Мониторинг – наблюдение, оценка и прогноз состояния изучаемого объекта в связи с изменяющимися факторами внешней среды или внутренними процессами и хозяйственной деятельностью человека. Монополизм – господство на рынке товаров и услуг одного производителя (продавца) или сравнительно небольшой группы производителей (продавцов), объединившихся с целью захвата рынка, вытеснения конкурентов и контроля цен. Надежность энергоснабжения – способность выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в условиях, оговоренных в нормативных документах. Непроизводительные расходы энергоресурсов – потери энергоресурсов, вызванные нарушением требований государственных стандартов для оборудования, проектных показателей, технологических регламентов или бесхозяйственностью. Норматив расхода топлива и энергии – регламентируемая величина расхода топлива и энергии для данного производства, процесса, продукции, работ и услуг. Областная (региональная) система энергообеспечения – совокупность предприятий, организаций и объектов энергетики независимо от организационно- правовых форм, осуществляющих производство, приобретение, передачу, распределение и потребление электрической и/или тепловой энергии, связанных общностью режима Период регулирования – временной интервал (квартал, полугодие, год), принимаемый для расчетов показателей, включаемых в предложения по установлению тарифов на электрическую и тепловую энергию, и размера платы за услуги. Показатель энергоэффективности – абсолютная или удельная величина потребления энергетических ресурсов, необходимая для производства продукции любого назначения, установленная регламентирующими документами. Полезный отпуск – отчетный статистический показатель деятельности энергоснабжающей организации, характеризующий количество электрической или тепловой энергии, отпускаемой потребителям. Потенциал энергосбережения – реальный объем энергии, который возможно экономить при полном использовании имеющихся ресурсов с помощью проведения комплекса специальных мер. Потери энергии коммерческие – разность между отпущенной и полезной энергией. Обусловлены несовершенством системы учета, неодновременностью и неточностью снятия показаний счетчиков, погрешностью используемых приборов учета, неравномерностью оплаты энергопотребления, наличием безучетных потребителей, хищениями. Потери энергии расчетные – потери, обусловленные расходом энергии на нагрев, несовершенством термодинамических циклов и определяемые по известным физическим закономерностям и параметрам режимов работы. Потери энергии фактические (отчетные потери) – разность между количеством энергии, отпущенной в сеть, и реализованной энергией, вычисленной по сумме оплаченных счетов к определенному моменту времени. Потребитель (абонент) – физическое или юридическое лицо, осуществляющее пользование электрической энергией (мощностью) и/или тепловой энергией (мощностью). Потребительский (розничный) рынок электрической энергии (мощности) и тепловой энергии (мощности) – сфера купли-продажи электрической энергии (мощности) и тепловой энергии (мощности), осуществляемой между электроснабжающими организациями и потребителями. Производитель энергии – коммерческая организация независимо от организационноправовой формы, осуществляющая производство и отпуск электрической и тепловой энергии в сети для дальнейшего преобразования, передачи, распределения и продажи потребителям. Размер платы за услуги – система ценовых ставок, по которым осуществляются расчеты за услуги, предоставляемые на оптовом и потребительском рынке услуг. РАО ЕЭС России – Российское акционерное общество энергетики и электрификации, созданное на основании указа Президента Российской Федерации. Основной целью РАО ЕЭС является обеспечение надежного функционирования и развития Единой электроэнергетической системы Российской Федерации (ЕЭС России). Региональная энергетическая комиссия (РЭК) – орган исполнительной власти субъекта Российской Федерации, осуществляющий государственное регулирование тарифов на электрическую и тепловую энергию (услуги) на потребительском рынке энергии. Региональный рынок энергии, электрической энергии (мощности), тепловой энергии (мощности) – сфера купли-продажи энергии, осуществляемой между энергоснабжающими организациями и потребителями энергии на территории региона и регулируемой региональной энергетической комиссией. Регулируемая деятельность – деятельность в сфере производства, передач, распределения и продажи электрической энергии (мощности) и/или тепловой энергии (мощности), подлежащая государственному регулированию в соответствии с законом РФ «О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в Российской Федерации». Регулируемая цена – цена товара (тариф), складывающаяся на товарном рынке при прямом государственном воздействии на эту цену, в том числе путем установления ее предельной или фиксированной величины. Резерв (потенциал) энергосбережения – оцениваемая экспертами величина возможной экономии используемого топлива или энергии при реализации тех или иных мер энергосбережения. Рыночная цена – цена товара, складывающаяся на товарном рынке без государственного воздействия на эту цену. Стандартизация – деятельность по составлению и утверждению нормативных документов, устанавливающих комплекс норм, правил, положений и требований, обязательных при проектировании, изготовлении, строительстве, реконструкции, эксплуатации оборудования, технологических процессов и устройств. Субъекты ФОРЭМ (федеральный оптовый рынок энергии и мощности) – юридические лица, осуществляющие куплю-продажу электрической энергии и мощности и/или предоставляющие услуги на ФОРЭМ. Тарифы на электрическую и тепловую энергию – система основных ставок, по которым осуществляются расчеты за электрическую энергию (мощность) и тепловую энергию (мощность). Топливно-энергетический ресурс (ТЭР) – совокупность всех природных преобразованных видов топлива и энергии, используемых в хозяйственной деятельности. Носитель энергии, который используется в настоящее время или может быть (полезно) использован в перспективе. Удельный расход энергии (топлива) – показатель, определяемый отношением количества фактически израсходованного топлива (в натуральном выражении или в пересчете на условное) на количество фактически произведенной продукции данного вида. Условное топливо – условно-натуральная единица, применяемая для соизмерения топлива различных видов с помощью коэффициента, равного отношению теплосодержания 1 кг топлива данного вида к теплосодержанию 1 кг условного топлива, которое равно 29,3076 Дж/кг (7000 ккал/кг). Федеральная энергетическая комиссия (ФЭК) – федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий государственное регулирование тарифов на электрическую энергию на федеральном оптовом рынке энергии. Федеральный (общероссийский) оптовый рынок электрической энергии и мощности (ФОРЭМ) – сфера купли-продажи электрической энергии (мощности), осуществляемой его субъектами в пределах Единой энергетической системы России. Ценообразование на рынке энергии – формирование органами государственного регулирования и коммерческими организациями тарифов на электрическую и тепловую энергию и размеров платы за услуги. Экономический эффект энергосбережения – система стоимостных показателей, отражающих прибыльность (или убыточность) мероприятий по энергосбережению. Электровооруженность труда – отношение количества электроэнергии, используемой в производственном процессе, к численности производственных рабочих. Электромагнитная совместимость – приспособленность электротехнических устройств, создающих электромагнитные поля, к совместной работе, при которой возникающие электромагнитные помехи не превышают установленного уровня и не мешают нормальной работе каждого из них. Электроснабжение – совокупность мероприятий и инженерных сооружений по обеспечению потребителей электроэнергией. Энергетическая (расходная) характеристика – характеристика расхода энергоносителя установки в зависимости от величины вторичной нагрузки. Энергетическая безопасность – состояние защищенности государства, региона, предприятия и человека от угрозы недополучения энергии и энергетических ресурсов в необходимых для жизнедеятельности количестве и качестве для нынешнего и будущих поколений. Энергетическая составляющая себестоимости продукции – доля себестоимости продукции предприятия, затрачиваемая на приобретение и использование топлива и энергоресурсов. Энергетические обследования – процедура независимой проверки предприятия с целью определения количественных и качественных показателей использования энергии и энергоресурсов и определение мер по повышению эффективности. Энергобаланс – баланс добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и потребления всех видов энергетических ресурсов и энергии. Энергоемкость продукции (удельный расход) – экономико-статистический показатель, определяемый отношением объема потребляемых энергоресурсов к произведенной продукции в натуральном выражении. Энергосберегающая политика – административно-правовое и финансовоэкономическое регулирование процессов эффективного использования и экономного расходования топливно-энергетических ресурсов. Энергосбережение – реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Энергоснабжающая организация – коммерческая организация независимо от организационно-правовой формы, осуществляющая продажу потребителям произведенной или купленной электрической и/или тепловой энергии. Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов – достижение технически возможной и экономически оправданной эффективности использования топливно-энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологии и одновременном снижении техногенного воздействия на окружающую среду. Сущность, цели и задачи управления электропотреблением. Электропотребление – это процесс преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Электропотребление осуществляется в электроприемниках. Электроприемник – аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Электропотребление как процесс преобразования электрической энергии в другие виды энергии является конечным процессом единой технологической цепочки производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Установки, в которых осуществляется технологический процесс производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения и потребления электрической энергии объединяют общим названием электроустановки. Электроустановка это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения, электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии. Обеспечение электроэнергией потребителей называется системой электроснабжения, которая осуществляется совокупностью соответствующих электроустановок. Цель управления электропотреблением (или энергетического менеджмента) состоит в оптимизации процессов в системах электроснабжения и электропотребления, уменьшению необходимого расхода и потерь электроэнергии. Управление это процесс воздействия субъекта управления на объект управления с целью достижения желаемых результатов. В нашем случае объектом управления являются процессы электроснабжения и электропотребления. Желаемый результат – повышение эффективности использования электрической энергии на всех стадиях электроснабжения и электропотребления при достижении оптимального конечного результата эффективности применения электроэнергии. При управлении электроснабжением и электропотреблением субъект управления должен использовать весь комплекс методов и средств науки управления. Управлением электропотреблением осуществляется путем применения правовых, организационных, экономических, технических, научных, социально-психологических и других мер, направленных на повышение эффективности использования электрической энергии. Одним из важных направлений управления электропотреблением является энергосбережение. Управление электропотреблением в реальной жизни нельзя сводить только к осуществлению научных и технических мероприятий, которые, безусловно, нужно осуществлять, но в обязательном сочетании с мероприятиями другого рода При управлении электропотреблением субъектами управления должны использоваться организационно - распорядителельные, экономические, социально-психологические, технические методы. 1.2.Уровни управления электропотреблением и их основные функции. Можно произвести следующую укрупненную декомпозицию управления электроснабжением и электропотреблением: федеральный уровень; региональный уровень; муниципальное образование; предприятие, организация; цех, подразделение, участок; рабочее место; электроустановка. Каждый из этих уровней управления в пределах своих прав и полномочий осуществляет управление электропотреблением, которое происходит через соответствующие организационные структуры данного уровня. Наличие соответствующих организационных структур на каждом уровне и установление их полномочий и ответственности является обязательным условием для управления электропотреблением. Федеральный уровень управления:  Правовое регулирование управления электропотреблением: издаются Законы, Указы, Постановления Правительства, другие нормативные акты, выпускаемые уполномоченными на это органами (Министерство промышленности и энергетики, Государственные надзорные органы, Федеральная служба по тарифам, РАО ЕЭС, Госстрой РФ и другие).К ним, в качестве примера, можно отнести Гражданский кодекс РФ, Закон «Об энергетике», Закон «О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в Р.Ф.», Закон «Об энергосбережении», Постановление Правительства «Основы ценообразования в отношении электрической и тепловой энергии Российской Федерации», Постановление ФЭК «Методические указания по расчету тарифов на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке», «Методические указания по проведению энергоресурсоаудита в жилищно-коммунальном хозяйстве» Госстроя РФ, «Методические рекомендации по регулированию взаимоотношений между энергоснабжающей организацией и потребителями» Минэнерго Р.Ф., государственные стандарты в отношении энергетики.  Организуется оперативно – диспетчерское управление Единой энергетической системой России.  Составляются энергетические балансы и прогнозы энергопотребления.  Разрабатывается государственная программа развития энергетики.  Координируется деятельность в научной и технической областях.  Осуществляется государственное регулирование тарифов.  Проводится государственная политика энергосбережения.  Создаются Федеральные государственные учреждения по реализации и контролю государственной политики в области энергетики, например, Федеральное государственное учреждение «Управление по обеспечению энергоэффективности и энергосбережения в Московском регионе». На региональном и муниципальном уровня осуществляется аналогичная деятельность в пределах установленных им полномочий. Издаются региональные Законы, Постановления Администрации региона, другие нормативные документы регионального уровня, уполномоченными на то организационными структурами. Например, Региональная энергетическая комиссия издает Постановления «О тарифах на электрическую и тепловую энергию на потребительском рынке». На уровне муниципального образования также требуется выпуск соответствующих нормативных документов и организация работы по обеспечению энергоэффективности и энергосбережению. Управление электропотеблением на предприятии:  На предприятиях и в организациях - потребителях энергоресурсов также должны выпускаться документы, регламентирующие организацию управления электропотреблением и повышение эффективности использования электроэнергии. Например, Положение об организации оперативно-диспетческого управления энергетическим хозяйством предприятия, Положение об экономическом стимулировании персонала за экономию энергетических ресурсов, Нормы расхода электроэнергии на выпуск продукции, Инструкция по регулированию электропотребления цехами предприятия, Мероприятия по энергосбережению.  Организация расчетного и технического учета электроэнергии.  Проведение анализа энергоэффективости использования энергоресурсов по всем производственным структурам.  Проведение энергетических обследований.  Составление балансов энергоресурсов по предприятию, цеху, энергоустановке.  Нормирование расхода энергоресурсов.  Регулирование графиков электропотребления.  Оптимизация использования энергоресурсов.  Осуществление мероприятий по энергосбережению. Внедрение энергосберегающих технологий.  Организация материального и морального стимулирования энергосбережения.  Мониторинг энергопотребления и технико – экономический анализ энергопотребления. Проработка анализа с персоналом.  Распределение обязанностей и ответственности по эффективности энергопотребления по организационным структурам и должностям.  Грамотное с технической, экономической и юридической точки зрения заключение договоров энергоснабжения. 1.3. Энергоменеджер промышленного предприятия. Традиционно руководство энергетическим хозяйством предприятия и энергопотреблением возлагается на главного энергетика предприятия, и главный энергетик является техническим специалистом. Такое решение при централизованной плановой экономике было вполне понятно и обоснованно, т.к. главному энергетику и его службе приходилось решать в основном технические и чисто производственные вопросы, т.к. все остальные вопросы решались на основании плановых показателей регламентируемых верхним уровнем управления по отношению к предприятию. Так, объемы потребления электрической энергии и мощности устанавливались министерством, то же самое можно сказать и в отношении нормирования электропотребления и затрат на энергоресурсы. Тарифы на электроэнергию и применение систем тарифов также регламентировалось на основании различных постановлений и инструкций. Взаимоотношения по договорам электроснабжения между энергоснабжающей организацией и потребителем четко устанавливались Правилами пользования электрической и тепловой энергии. Обеспечение материальными ресурсами и цены на них осуществлялось в плановом порядке. В условиях рыночной экономике эти и многие другие проблемы в отношении энергоснабжения и энергопотребления предприятие должно решать самостоятельно. Если в отношении основных видов деятельности предприятия, перестройка системы управления предприятием осуществляется, то в отношении энергетики предприятия процесс идет с явным отставанием. Это объясняется с одной стороны неподготовленностью управленческих подразделений предприятия к решению задач энергетики в новых условиях и их незнанием специфики энергетики предприятия, а с другой неподготовленностью энергетической службы к управленческим решениям в новых условиях. В этих условиях возникает задача организации управления энергетикой предприятия как отдельного специфического вида деятельности на предприятии не только с технической стороны, но и во всех аспектах управления в рыночных условиях хозяйствования. Таким образом, появляется необходимость на предприятии должности энергетического менеджера, как исполнительного директора (или заместителя генерального директора) по энергетике. Основные функции энергоменеджера:  Производственное и техническое руководство энергетикой предприятия;  Взаимодействие с управленческими структурами предприятия, занимающимися отдельными видами управленческой деятельности на предприятии (финансы, материальное обеспечение, капитальное строительство, управление персоналом т. д.);  Взаимодействие с производственными подразделениями предприятия по вопросам энергопотребления;  Взаимоотношения с внешней средой предприятия по вопросам энергетики. К внешней среде предприятия по вопросам энергетики относятся: - федеральные, региональные, муниципальные органы власти; - контролирующие органы; - энергоснабжающие и энергосбытовые организации; - поставщики продукции, работ и услуг для нужд энергетики предприятия; Основные требования к энергоменеджеру:  Профессиональное образование по энергетике;  Знания экономики энергетики;  Знания основ менеджмента;  Владение ПЭВМ на уровне пользователя;  Определенная юридическая подготовка;  Необходимые для руководителя личностные качества;  Опыт работы в энергетике. Энергоменеджером может быть главный энергетик предприятия после соответствующей переподготовки или специально обученный специалист. Введение института энергоменеджеров не должно, как правило, исключать должности главного энергетика предприятия как технического руководителя энергетического хозяйства предприятия. Классификация видов потерь электроэнергии их терминологическое определение Основные виды потерь: Абсолютные потери ЭЭ Wа— технологически необходимый расход электрической энергии на еѐ транспорт с допустимым качеством и дополнительными потерями. Дополнительные потери Wдоп — расход электроэнергии, не вызванный технологической необходимостью передачи заданного количества электрической энергии. Относительные потери W* — потери ЭЭ, определѐнные отношением их значений к величине отпуска в сеть. Переменные потери активной мощности в энергетических системах Рпер — потери активной мощности в электрических системах, зависящие от нагрузки. Постоянные потери активной мощности в энергетических системах Рпост — потери активной мощности в электрических системах, не зависящие от нагрузки. Потери энергии W — разность между подведѐнной и полезной энергией. Технологический необходимый расход ЭЭ на еѐ транспорт Wн — расход ЭЭ, вызванный электрическим и магнитным сопротивлениями элементов электрической сети и истечением электрических зарядов с ЛЭП при передаче. Условно-постоянные потери Руп — потери активной мощности, которые являются постоянными на каком-либо периоде времени при относительной стабильности влияющих факторов (например, нагрузки при расчѐте потерь по характерным периодам, напряжений при расчѐте потерь холостого хода, метеоусловий при расчѐте потерь на корону). Виды потерь по способу их нахождения: Отчѐтные по реализации Wо — потери, определяемые по деньгам, поступающим за реализованную ЭЭ. Технические, приборные, расчѐтные Wтпр — потери, определяемые по расчѐтным счѐтчикам. Технические расчѐтные Wтр — потери, определяемые расчѐтом нормального режима работы электрической сети. Технические учѐтные Wту — потери, определяемые по счѐтчикам технического учѐта ЭЭ. Виды потерь в зависимости от способа их происхождения: Баланс потерь ЭЭ — система показателей, отражающая полное количественное равенство общей величины потерь и их структурных составляющих (Wi — i-я составляющая структуры потерь; п — число составляющих). Потери наиболее экономичного режима Wнэ — потери, которые происходят в энергосистеме (ЭС) при ведении наиболее экономичного режима. Собственные вынужденные потери Wсв – потери, которые происходят при вынужденной покупке ЭЭ в ЭС от блок-станции или других энергосистем по условиям их работы и ограничений выработки ЭЭ на своих станциях. Собственные потери энергии энергосистемы Wсб — потери при покрытии собственных нагрузок своими электростанциями при отсутствии транзитных перетоков, выдаче мощности в другие энергосистемы и получении ЭЭ от блок-станций (в дефицитных энергосистемах собственные потери рассчитывают с учѐтом покупки ЭЭ от блок-станций или других энергосистем). Собственные технические вынужденные потери энергии Wтв — потери при вынужденной покупке ЭЭ у ведомственных станций или других энергосистем по технологии их работы в единой сети энергосистем. Собственные технические потери Wтсб — потери при покрытии собственных нагрузок в отсутствие транзитных перетоков и выдаче мощности в другие системы. Структура расхода потерь энергии — совокупность их значений в абсолютных или относительных единицах по группам однотипных элементов сети или режимов еѐ работы. Транзитные потери энергии Wтрэ — потери при наличии транзитного перетока. Дополнительные потери: • от потребителей Wпт — дополнительные потери ЭЭ в сетях ЭС от работы потребителей с нелинейными и несинусоидальными режимами работы их нагрузок, нарушения электромагнитной совместимости оборудования потребителей; • от реактивной составляющей Wра — потери при недостаточном количестве или неправильной работе компенсирующих устройств; • от фазной неравномерности нагрузок Wфз — потери при неравномерной загрузке фаз элементов электрической сети; • от энергосистемы Wэс — потери в сетях при отклонении отдельных показателей качества ЭЭ от стандартного со стороны ЭС; • по длине сети Wдс — потери в распределительной сети из-за неравномерности нагрузки по длине сети; • по качеству оборудования Wк — потери при отклонении фактических параметров оборудования от допустимых по ГОСТ, ТУ; • по метеоусловиям Wмет — потери, вызванные изменением нормального режима работы ЭС при изменении метеоусловий; • по надѐжности Wнад — потери для обеспечения надѐжности электроснабжения; • по работе РЗА Wрза — потери при неправильной работе релейной защиты и автоматики; • при нормальном режиме Wнр — потери, которые превышают собственные технические потери или потери наиболее экономичных нормальных режимов (могут быть вызваны, например, транзитными перетоками, режимом работы отдельных электростанций или ЭС); • ремонтные потери Wрем — потери при ремонтных режимах работы электрических сетей; • температурные потери Wт — потери из-за неучѐта изменения сопротивления элементов сети при их нагреве; • прочие дополнительные потери Wпр — потери в изоляции кабелей, ВЛ-110 кВ и выше, в СК, БСК, СТК, реакторах, приборах учѐта и др. Плановое снижение потерь по капитальному строительству Wкс — плановое снижение потерь при вводе новых ЛЭП, трансформаторов и подстанций. Снижение потерь по МСП Wмсп — снижение потерь ЭЭ при выполнении мероприятий по снижению потерь. Коммерческие потери: Безвозвратные искажения Wби — искажения, приносящие одностороннюю выгоду энергоснабжающей организации или потребителю. Величина коммерческого небаланса из-за абонентской задолженности за потреблѐнную ЭЭ Wаз — величина ЭЭ потреблѐнной, но не оплаченной в установленные сроки. Величина коммерческого небаланса из-за договорного сдвига (лага) за оплату потреблѐнной ЭЭ Wко — величина ЭЭ, реализация которой по договору не совпадает со сроком периодической отчѐтности ЭС и переходит в отчѐт другого периода. Возвратные искажения Wви — искусственное завышение полезного отпуска в одном месте ЭС и одновременное его занижение в другом месте на такую же величину. Коммерческие потери из-за допустимой Wкдп и недопустимой погрешности измерений Wкндп — обусловленные погрешностью измерений. Коммерческие потери из-за хищений Wх — величина похищенной ЭЭ. Коммерческие учѐтные потери Wку — потери, которые происходят из-за недостатка и неисправности приборов учѐта, трансформаторов тока и напряжения. Целенаправленные искажения Wци Wби изменения величины потреблѐнной или отпущенной ЭЭ для улучшения отчѐтных показателей. Постоянные (условно-постоянные) потери: Потери в измерительных цепях Риз — потери мощности в измерительных цепях, включающих трансформаторы тока, напряжения и сопротивления измерительных приборов. Потери на корону Ркор — потери при истечении электрических зарядов с воздушной ЛЭП. Потери холостого хода Рхх — потери в стали электрических машин, прежде всего трансформаторов и автотрансформаторов. Контроль и учет электроэнергии. Анализ показателей энергоэффективности [5] 2.5.1. Нормы расходов энергоресурсов Норма расхода топлива или энергии – максимально допустимые в прогрессивных условиях производств затраты топлива (энергии) на выпуск единицы продукции или выполнение единицы работы. Нормирование энергопотребления - один из эффективных инструментов управления рациональным использованием энергетических ресурсов на предприятиях. В целях обеспечения рационального расходования энергоресурсов на предприятиях нормированию подлежат независимо от размеров потребления энергоресурсов и источников энергоснабжения все расходы топлива, тепловой и электрической энергии на основные технологические процессы, вспомогательные производственноэксплуатационные нужды, а также потери энергии в сетях и преобразовательных и установках и пусковые расходы. Нормы устанавливают по каждому виду топлива и энергии. В нормы расхода топлива и энергии на производство продукции (работ) не разрешается включать расходы на строительство и капитальный ремонт зданий и сооружений, монтаж, наладку и пуск вновь установленного оборудования, а также на пуск оборудования после капитального ремонта, расхода энергии на непромышленные нужды предприятия. Указанные расходы учитывают и нормируют отдельно. В соответствии с ролью, выполняемой в производстве, на предприятиях номы разделяют на следующие виды:  технологические;  цеховые;  общезаводские;  нормы расхода энергии на хозяйственно-бытовые нужды производств;  нормы потерь энергии в распределительных сетях и преобразовательных установках;  нормы расхода энергии на разогрев и пуск оборудования. Технологические нормы учитывают расход энергии на выполнение основных технологических операций по изготовлению продукции. Технологические нормы подразделяют на два вида:1) технологические операционные; 2) суммарные технологические. Нормы первого вида учитывают расход энергии на выполнение отдельных технологических операций. Так как в большинстве случаев технологические операции закреплены за отдельными машинами (агрегатами), операционные нормы называют машинными или агрегатными. Суммарные технологические нормы учитывают расход энергии на весь технологический процесс, выполняемый в границах участка, цеха или всего предприятия. Соответственно, норма устанавливается на единицу продукции (работы) участка, цеха или на единицу конечной продукции предприятия. С помощью технологических норм контролируется эффективность использования топлива и энергии на отдел операциях, на отдельных видах технологических установок, служат критерием оценки качества работы персонала по обеспечению рационального использования энергетических ресурсов на предприятии. Именно в технологических нормах в первую очередь находит отражение экономия энергии, получаемая за счет внедрения различных энергосберегающих мероприятий. Цеховые нормы кроме расхода энергии на технологические операции в пределах цеха учитывают расходы энергии на вспомогательные нужды цеха (отопление, вентиляцию, освещение, цеховой транспорт и др.), расходы энергии на хозяйственно - бытовые нужды цеха (уборка помещений, умывальники, душевые и пр.) и потери энергии в цеховых сетях и преобразовательных установках. Цеховые нормы необходимы для контроля использованием энергии в цехах, планирования потребности энергии и оценки результатов энергоиспользования в цехах. Общезаводские нормы включают: а) все расходы энергии основных и вспомогательных цехов, участвующих в изготовлении данной продукции; б) расходы энергии на производственные, вспомогательные и хозяйственно-бытовые нужды общезаводских объектов (водоснабжение, канализация, склады, инженерные корпуса и др.); в) потери энергии в общезаводских сетях и преобразовательных установках. Общезаводские нормы используют при разработке планов энергоснабжения предприятий, оценке результатов энергоиспользования, организации премирования общезаводского персонала за экономию энергетических ресурсов. Как технологические, так и цеховые и общезаводские нормы могут быть дифференцированными и укрупненными. Дифференциация и укрупнение норм возможны: а) при выпуске однородной продукции, разделяемой на подвиды, сорта, и т.п.; б) при выработке продукции одного вида на нескольких однотипных агрегатах. 2.5.2. Нормирование расходов топлива и энергии по технологическим операциям Для установления нормы расхода энергии на агрегато-операцию необходимо иметь данные о производительности агрегата и расходу энергии за определенный отрезок времени. В зависимости от способов определения расхода энергии (топлива) на выполнение технологической операции различают следующие методы разработки норм: 1) экспериментальный;2) расчетный; 3) опытно-аналитический; 4) комбинированный (смешанный). При выборе того или иного метода учитывают возможность организации специальных испытаний оборудования, наличие достоверных данных энергетического учета, наличие точных методик расчета отдельных составляющих расхода энергии. Экспериментальный метод предусматривает предварительную подготовку оборудования (приведение в нормальное техническое состояние, наладка) и замеры расхода энергии, как правило, по специально устанавливаемым приборам. Кроме того замеряют значения ряда параметров, необходимых для расчета отдельных статей энергобаланса машины. Экспериментальный метод дает возможность разработать наиболее точные и прогрессивные нормы расхода энергии и топлива. Однако приходится считаться с тем, что метод требует проведения серьезной подготовительной работы: наладка оборудования, установка измерительной аппаратуры, согласование с руководством цеха режима работы испытуемого оборудования. Экспериментальный метод является наиболее трудоемким и дорогим и его применение оправдано на наиболее ответственных участках производства. При расчетном методе нормы расхода энергии устанавливают путем определения отдельных составляющих расходной части энергетических балансов операций и агрегатов по физическим или эмпирическим формулам. Расчетный метод является менее трудоемким и более дешевым, чем экспериментальный. Значительным преимуществом расчетного метода является возможность определения расходов энергии при различных режимах работы оборудования и параметрах технологического процесса, что важно для разработки дифференцированных норм расхода. Теоретические расчеты, с другой стороны, дают более напряженные нормы расхода, чем опытный метод. Метод эффективен при разработке норм расхода топлива и тепловой энергии. Менее удовлетворительные результаты получаются при использовании метода для нормирования расходов электрической энергии, так как отдельные статьи электробалансов машин рассчитывают по приближенным эмпирическим формулам. Опытно-аналитический метод разработки норм обоснован на обработке данных текущего заводского учета по выпуску продукции и расходу энергии. За норму обычно принимают средний рас ход энергии, получаемый путем деления сменных или суточных расходов энергии на соответствующий выпуск продукции. Такие нормы отражают фактически достигнутый уровень использования энергии и в большинстве своем не являются прогрессивными. Приведение к некоторому прогрессивному уровню Норм может быть достигнуто путем тщательного анализа статистических данных, проведения замеров расхода энергии и выполнения расчетов, позволяющих исключить потери и непроизводительные расходы энергии. Наиболее эффективным методом разработки норм является комбинированный, при котором некоторые составляющие расхода энергии находят опытным путем, а другие составляющие расхода рассчитывают по формулам. Комбинирование расчетного метода с упрощенными испытаниями оборудования намного расширяет возможности анализа изменения удельных расходов энергии под воздействием ряда факторов, сокращает время и затраты, связанные с разработкой норм. В то же время обеспечивается необходимая прогрессивность норм. Норма расхода энергии - синтетический показатель, зависящий от многих факторов. Установлено, что наиболее сильное влияние на удельные расходы энергии оказывает изменение часовой, суточной производительности оборудования и режима его использованиями календарном времени. Зависимость между расходом энергии и производительностью агрегата в единицу времени в энергетическом нормировании носит название энергетической характеристики агрегата. Энергетические характеристики оборудования составляют методологическую основу существующей в настоящее время практики нормирования расходов топлива и энергии на промышленных предприятиях. В основе построения энергетических характеристик оборудования лежит разделение общего расхода энергии по агрегату на постоянную и переменную части. К постоянным относят расходы, абсолютная величина которых не зависит от объема выпуска продукции или производительности агрегата. В энергетических характеристиках оборудования это потери энергии в окружающую среду через ограждающие конструкции оборудования, потери на трение в движущихся частях машин и механизмов, затраты мощности на намагничивание стальных частей электрических машин и трансформаторов. Так как при опытном способе определения расхода энергии указанные потери обычно находят путем постановки опыта холостого хода, эти потери называют «потерями холостого хода». К переменным расходам, зависящим от производительности агрегата, в энергетических характеристиках относят полезный расход энергии и нагрузочные потери. Характер зависимости полезного расхода и нагрузочных потерь от производительности агрегата определяет форму энергетической характеристики, рис.2.5.1. В промышленности имеется большое число агрегатов с прямолинейными или близкими к ним энергетическими характеристиками. Это небольшие по производительности паровые котлы, теплообменные аппараты, транспортеры, некоторые промышленные печи и др. Рис. 2.5.1. Формы энергетических характеристик оборудования: 1 - линейная; 2 - криволинейная вогнутая; 3 – криволинейная выпуклая. Линейные энергетические характеристики имеют уравнение: Р = РХ+δА, (2.5.1.) где Р - подведенная к агрегату за единицу времени энергия (мощность); А - производительность агрегата за рассматриваемую единицу времени; Рх. - расход энергии (мощность) холостого хода за единицу времени; δ - частичный удельный расход энергии, представляющий сумму полезного расхода и переменных потерь, отнесенных к производительности агрегата. Частичный удельный расход представляет отношение бесконечно малого приращения подведенной энергии (мощности) dР к бесконечно малому приращению производительности агрегата dA, то есть, первую производную от подведенной энергии (мощности) по производительности. В прямолинейных энергетических характеристиках частичный удельный расход является постоянной величиной. При данном техническом состоянии агрегат частичный удельный расход зависит от технологических параметров процесса. Техническое состояние оборудования также влияет на величину частичного удельного расхода. Характеристики вида 2 встречаются довольно часто и свойственны крупным котельным агрегатам, паровым турбинам крупным промышленным печам, поршневым воздушным компрессорам и некоторым другим видам оборудования. Силовые трансформаторы и центробежные машины, и энергетические характеристики вида 3. У характеристик вида 2 и 3 частичные удельные расходы энергии не являются постоянными величинами, поэтому характеристики не могут быть описаны формулой типа (2.5.1.). Требуются более сложные аналитические выражения. В целях обеспечения удобства в практическом применении характерно вида 2 приводят к более простому виду, применяя кусочно-линейную аппроксимацию (рис. 2.5.2.). Рис. 2.5.2. Спрямленная энергетическая характеристика агрегата Для спрямленной энергетической характеристики может быть применено достаточно удобное в практических расчетах аналитическое выражение Р = Р 'x +δэкАэк+δпАп, (2.5.2.) где δэк, δп - частичные удельные расходы энергии в экономической и перегрузочной зонах агрегата; Ап - производительность агрегата в зоне нагрузок Амакс-Аэк. В спрямленной энергетической характеристике расчетная величина потерь холостого хода Р'х может существенно отличаться от действительного значения потерь холостого хода. Участок 0-Амин представляет нерабочую зону характеристики, в пределах которой работа агрегата невозможна по техническим причинам, например, из-за появления вибрации машины при малых нагрузках, или экономически нецелесообразна. В формуле (2.5.2) использование расчетной величины Р'х не дает какой-либо дополнительной погрешности сверх той, которая уже обусловлена спрямлением реальной кривой. В нерабочей зоне 0-Амин, формула (2.5.2) не может быть использована. Энергетические характеристики машин, как инструмент, как инструмент нормирования расходов топлива и энергии, используют, однако, не во всех случаях. В зависимости от необходимости применения энергетических характеристик для разработки технологических норм расхода топлива и энергии все многообразие производственного оборудования можно объединить в следующие группы. 1. Оборудование непрерывного действия с переменной часовой производительностью и непрерывной работой в календарном времени. 2. Оборудование непрерывного действия с прерывистыми режимами работы. 3. Оборудование непрерывного действия с постоянной часовой производительностью. 4. Машины и аппараты с циклическими (периодическими) операциями. Ниже рассматривается методика расчета норм расхода энергии по оборудованию указанных групп. Оборудование непрерывного действия с переменной часовой производительностью и непрерывной работой в календарном времени В эту группу входит энергогенерирующее оборудование, насосы, вентиляторы, печи, сушильные установки, транспортеры и многие другие виды оборудования. По производственной необходимости агрегатам при непрерывной работе в календарном времени за смену, сутки и т.д. может быть установлен различный план выработки продукции, который регулируют путем изменения часовой производительности агрегатов. В связи с разным характером зависимости отдельных статей энергетических балансов агрегатов от изменения часовой производительности оборудования удельные расходы энергии по оборудованию данной группы не будут являться постоянными величинами, рис. 2.5.3. Рис. 2.5.3. Зависимость полных и удельных расходов энергии от часовой производительности оборудования первой группы: а) линейные энергетические характеристики агрегатов; б) криволинейные вогнутые энергетические характеристики агрегатов. Для агрегатов с линейными энергетическими характеристиками нормы расхода энергии находим из уравнения (2.5.1), деля часовой расход энергии на часовую производительность агрегата d= P Px = +δ A A (2.5.3.) Для расчета норм расхода по оборудованию с криволинейными вогнутыми характеристиками используют спрямленные характеристики агрегатов. Для прямолинейных характеристик расход энергии за любой промежуток времени непрерывной работы Тэ при любом изменении нагрузки равен: W=PxTэ+ δZ, (2.5.4.) где Z – выпуск продукции за время Tэ. Разделив обе части уравнения (2.5.4.) на время непрерывной работы, получим: PЭ  W Z  Px    Px   Aэ , Z TЭ (2.5.5) где Pэ – средняя мощность, подведенная к агрегату за время Тэ; Аэ – средняя производительность агрегата за время Тэ. Используя формулу (2.5.5) для расчета нормы расхода, получим среднюю за период Тэ норму. Оборудование непрерывного действия с прерывистыми режимами работы Прерывистый режим работы может характеризоваться сочетанием периодов полезной работы с периодами холостых ходов или перерывов в работе (простоев). Специфика применения энергетических характеристик для нормирования расхода энергии по оборудованию данной группы обусловлена формами энергетических характеристик агрегатов. A. Агрегаты с линейными энергетическими характеристиками Расход энергии при работе агрегата с холостыми ходами для характеристики находится по выражению: W = Рх(Тэ+Тх) + δАэТэ=РхТм+δZ, линейной (2.5.6.) где Аэ - средняя производительность агрегата за время Тэ;: Z - выпуск продукции за время включения агрегата Z=АЭТЭ. Разделив числитель и знаменатель формулы (2.5.6) на Тм получим выражение для средней мощности, подведенной к агрегату за время его включения: Pм  Т  Тх W Z  Px  э   Px   Aм , Тм Тм Tм (2.5.7.) Средний удельный расход энергии за время Тм: dм  Pм Px   Aм Aм (2.5.8.) Для оценки влияния указанных факторов на энергопотребление выполним некоторые преобразования формул (2.5.7) и (2.5.8), введя понятия коэффициента нагрузки агрегата и коэффициента относительной продолжительности полезной работы. Коэффициент нагрузки агрегата:   Aэ Aмакс (2.5.9.) где Аэ - средняя производительность агрегата за время полезной работы Тэ;: Aмакс – максимальная производительность агрегата. Относительная продолжительность полезной работы – коэффициент полезного использования оборудования:   Tэ ; Tм (2.5.10) С учетом формул (2.5.9) и (2.5.10): Ам =γεАмакс (2.5.11) Подставив в выражение для Ам в формулы (2.5.7) и (2.5.8) получим: Рм= Рх+ γεδАмакс dм  Pм Px  δ Aм Aм (2.5.12) (2.5.13) В таком виде энергетическая характеристика и уравнение удельного расхода позволяют исследовать влияние загрузки оборудования и холостых ходов на размеры энергопотребления. Рассмотрим теперь аналитическое уравнение линейной энергетической характеристики при работе агрегата с остановами (отключениями). При наличии простоев оборудования потенциальный фонд времени агрегата То (время, которое, теоретически можно использовать для выполнения работы), разделяется на три части: время полезной работы Тэ, время холостых ходов Тх, время перерывов в работе Тс. Здесь речь идет только о перерывах, обусловленных изменениями в производственной программе цеха или чисто экономическими соображениями. В случае линейной энергетической характеристики энергии по-прежнему может быть определен по формуле (2.5.6.). Приведем уравнение (7.6) к потенциальному фонду времени агрегата. Для этого введем понятие относительной продолжительности времени включения агрегата ζ = Тм / То-(1 - ζ) будет означать относительную продолжительность простоя агрегата,. Тогда формулу (2.5.6) можно записать: W = РxТм +δZ = РхζТ0+δZ, (2.5.14) Чтобы получить уравнение для средней мощности Р0, подведенной к агрегату за весь период То, разделим обе части уравнения (7.14) наТ0: Po  W  Px   Ao , To (2.5.15) где А0 - средняя фактическая производительность агрегата время То, А0=Z/Т0. С помощью уравнений (2.5.15), (2.5.16) может быть решена задача выбора энергетически наиболее выгодных режимов работы оборудования. Б. Агрегаты с криволинейными вогнутыми энергетическими характеристиками У агрегатов с вогнутыми криволинейными характеристик как абсолютный расход энергии, так и среднее значение подведенной мощности и удельного расхода энергии за период работ с переменной нагрузкой являются сложными функциями, зависящими не только от величины средней текущей производительности Аэ, но и от характера изменения текущей производительности (графика нагрузки). У вогнутой характеристики Р=f(А) средняя подведенная мощность за время работы при переменном' режиме не будет совпадать с текущим значением мощности Р, соответствующим на характеристике среднему значению производительности Аэ, рис.2.5.4. Величина отклонения Рэ - Р означает дополнительные потери переменного режима, которые зависят от кривизны энергетической характеристики и от диапазона ∆А изменения текущей производительности за время Тэ, относительно ее среднего значения Аэ, за этот же период. Рис. 2.5.4. К оценке дополнительных потерь энергии при работе агрегата в переменном режиме Оборудование непрерывного действия с постоянной часовой производительностью В некоторых случаях регулирование объема выпуска продукции на участке, в цехе осуществляют путем изменения количества одновременно находящегося в работе однотипного оборудования при сохранении постоянства часовой производительности работающих агрегатов. Для оборудования с неизменной часовой производительностью энергетические характеристики не могут быть построены. Поэтому нормы расхода энергии устанавливают на основе построения нормализованных энергетических балансов применительно к заданной часовой производительности. Таким же образом определяют нормы расхода энергии по оборудованию поточных линий, если оно работает в режиме постоянной производительности. Машины и аппараты с циклическими (периодическими) операциями У оборудования циклического действия текущая производительность, являющаяся основным аргументом энергетической характеристики Р = f(A), зависит не только от загрузки оборудования, технологических параметров, но и от длительности отдельных составляющих полного рабочего цикла, куда входят время эффективной работы, время технологических пауз и холостых ходов. Выпуск продукции является, таким образом, функцией ряда переменных. Для оценки влияния указанных факторов на расход энергии надо строить не одну. а несколько частных энергетических характеристик, каждая из которых будет отражать влияние на расход энергии одного из переменных параметров. Кроме того, поскольку время на «перезарядку» оборудования циклического действия входит в общий цикл работы, в нормы расхода энергии необходимо включать расход энергии на разогрев агрегата после технологического простоя, что вносит дополнительные трудности при построении энергетических характеристик. Таким образом, учитывая особенности работы оборудования циклического действия, нормы расхода энергии по нему целесообразно устанавливать по нормализованным энергетическим балансам, составленным за полный рабочий цикл, а для приведения норм к планируемым условиям работы разработать систему поправочных коэффициентов. 2.5.3. Учет условий производства при планировании потребности в топливе и энергии Энергетические характеристики оборудования всегда строят для постоянных и строго определенных значений пара технологического процесса, определенного вида и качеств топлива, применительно к нормальному техническому состоянию оборудования и высокому качеству его обслуживания, условия называют характеристическими. В качестве переменной величины, как мы установили, берется производительность (нагрузка) агрегата. Нормы расхода энергии, установлении энергетическим характеристикам, справедливы только характеристических условий работы оборудования. В производстве конкретные условия работы оборудования далеко не всегда соответствуют характеристическим. Отклонения могут быть званы действием как внешних факторов, например, изменилось качество обрабатываемого сырья, так и заранее запланированных мероприятий. Для того чтобы сделать энергетические характеристики универсальными, разработаны различные методы приведения расходов энергии, найденных по характеристике, к конкретным условиям производства. При изменении одного технологического параметра энергетическая характеристика может быть представлена в виде энергетической диаграммы, позволяющей учесть влияние этого параметра на абсолютный и удельный расход энергии. В качестве примера такой диаграммы на рис. 2.5.5. приведена энергетическая диаграмма электропечи для термообработки заготовок из металла. По диаграмме можно определить при различной производительности печи и температуре нагрева металла потребляемую электрическую мощность и удельный расход электроэнергии на термообработку. Рис. 2.5.5. Энергетическая диаграмма электрической нагревательной печи Если выполнение технологических операций может быть связано с изменением нескольких технологических параметров или качества первичной энергии, обрабатываемого сырья и т.п. необходимо по каждому из переменных факторов, влияющих на расход энергии, иметь специальные нормы- поправки к энергетической характеристике, чтобы привести расход энергии найденный по характеристике, к планируемым условиям работы. Такие нормы-поправки устанавливают на основе специальных испытаний оборудования, или расчетным путем, составляя энергетические балансы агрегатов для различных значений технологических параметров. Как показывает анализ, в ряде случаев величина нормы-поправки остается неизменной для всего размаха колебаний технологического параметра. Тогда норма-поправка задается постоянной величиной, например, нормы-поправки на начальные параметры пара к энергетическим характеристикам некоторых паровых турбин. При наличии норм-поправок плановый расход энергии находят по формуле: Эi   i Wпл  Wхар (1  ), (2.5.17) 100 Где Wхар – расход энергии, рассчитанной по энергетической характеристике агрегата; ∆Эi; - норма-поправка на единицу отклонения технологического параметра от характеристического значения, процентов; ∆Хi, - величина отклонения технологического параметра от характеристического значения, число единиц. Если наблюдается одновременное изменение нескольких параметров, при этом отклонение одних ведет к увеличению, расхода энергии, отклонение других - к снижению расхода, в муле (2.5.17) надо учитывать алгебраическую сумму поправок всем факторам, изменение которых предвидится в плановом периоде: n Wпл  W хар (1  где n  Э i 1 i  Э i 1 100 i ) (2.5.18) - алгебраическая сумма поправок к характеристическому расходу энергии. В некоторых случаях целесообразно иметь заранее заготовленные графики зависимости удельных расходов энергии наиболее существенных факторов. 2.5.4. Дифференциация и укрупнение норм расхода топлива и энергии Задачи дифференциации и укрупнения норм расхода топлива и энергии возникают тогда, когда на отдельных агрегатах или в производстве выпускается однородная продукция, имеющая одинаковую единицу измерения, но подразделяемая на сорта, типы, подвиды и т.п.Обычно на практике дифференциации норм расхода энергии не уделяют достаточного внимания. Установленные путем специальных замеров или расчетов для двух-трех подвидов продукции, нормы затем распространяют на весь ассортимент продукции, что неправомерно, так как при выпуске агрегатом однородной продукции каждому подвиду соответствует свое значение как производительности, так и удельною расхода энергии. Причинами различий в производительности и удельных расходах энергии являются конструктивные параметры, особенности технологических процессов при изготовлении отдельных подвидов продукции. Разработку дифференцированных норм возможно упростить. Одним из способов упрощения является построение на основе выборочных замеров расхода энергии, или расчетов энергетических балансов агрегатов обобщенных аналитических зависимостей абсолютного, например, за час, смену или удельного расхода энергии от какого-то параметра, отличающего один вид продукции от другого. Для разработки обобщенных аналитических зависимостей необходимы следующие условия: 1) применение для учета всей вырабатываемой на продукции единого натурального показателя: кг, меры длины, площади, объема и др.; 2) наличие определенного показателя ассортимента, количественно характеризующего отличие одного сорта (подвида) продукции от другого и отражающего энергоемкость производства отдельных подвидов однородной продукции; 3) наличие закономерностей зависимости (прямой или обратно пропорциональной) между расходом энергии и показателем ассортимента, позволяющей подобрать формулу, по которой с требуемой точностью можно рассчитать абсолютный или удельный расход энергии. Рассмотрим некоторые из наиболее известных методов укрупнения норм, позволяющие укрупнять как операционные, так и суммарные технологические нормы расхода топлива и энергии. А. Укрупнение норм путем группировки подвидов однородной продукции по энергоемкости. Метод может быть вынужденно применен, когда: а) невозможно подобрать показатели ассортимента (коэффициенты энергоемкости), соизмеряющие подвиды продукции по энергоемкости; б) нет закономерной зависимости между удельными расходами энергии и выбранным коэффициентом энергоемкости; в) применение коэффициентов энергоемкости ведет к значительному усложнению заводского технического и энергетического учета. Суть метода состоит в том, что весь сортамент однородной продукции разбивают на несколько групп. В каждую группу включают изделия с примерно одинаковой энергоемкостью. Затем по каждой группе устанавливают среднюю величину удельного расхода - групповую норму. На основе групповых норм может быть установлена укрупненная норма расхода энергии по всему сортаменту изделий: dcp = d1α1+ d2α2 +… +dnαn (2.5.19) где d1,d2,….dn _ групповые нормы расхода энергии; α1,α2,… αn - доля отдельных подвидов изделий в общей выработке участка, цеха. При использовании данного метода укрупнения норм важное значение имеет правильная разбивка всего сортамента изделии на группы по энергоемкости. Она должна обеспечить предварительно принятую допустимую погрешность норм. Чем больший диапазон изменения удельных расходов энергии по отдельным типоразмерам изделий, тем большее число групп при заданной допустимой погрешности укрупненных норм надо выделить. Однако увеличение числа групп изделий, повышая точность укрупненных норм, ведет к увеличению числа необходимых испытаний, замеров расхода энергии. Б. Установление норм расхода энергии на единицу приведенной продукции Приведенные единицы измерения количества продукции (работы) получают как произведение или частное от деления натуральной единицы измерения количества продукции (работы) на другой показатель, отличающий типоразмеры продукции друг от друга. В качестве примеров приведенных единиц достаточно широко известны тоннокилометр груза при нормировании хода моторного топлива. Нормирование и лимитирование расхода электрической энергии. 3.1. Цели и задачи нормирования. При планировании производства товаров, работ, услуг предприятиями и организациями всех форм собственности и всех отраслей устанавливаются плановые величины материальных затрат, включая затраты на энергоресурсы. Нормирование расхода энергоресурсов - это установление плановой величины потребления топлива, тепловой и электрической энергии. Основная задача нормирования - обеспечить применение при планировании и в производстве технически и экономически обоснованных, прогрессивных норм расхода топлива, тепловой и электрической энергии для осуществления режима экономии и рационального и эффективного при их производстве, транспортировке (передаче и распределении) и использовании. Нормированию должны подлежать все расходы топлива, тепловой и электрической энергии на основные и вспомогательные производственно - эксплуатационные нужды (отопление, вентиляцию, освещение, водоснабжение и другие), включая потери в сетях. Норма расхода топлива, тепловой и электрической энергии - это плановый показатель расхода этих ресурсов в производстве единицы продукции (работ, услуг) установленного качества. Наряду с нормами расхода топлива, тепловой и электрической энергии устанавливаются нормы расхода сжатого воздуха, кислорода, воды на производство продукции (работ, услуг). Для комплексной оценки эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в производстве однотипной или взаимозаменяемой продукции (работ, услуг) определяются обобщенные удельные энергозатраты (проектные, плановые, фактические), включающие прямые расходы всех видов топлива и энергии в производстве единицы продукции (работ, услуг), приведенные в единицах измерения условного топлива. При этом удельные энергозатраты определяются на основе соответствующих удельных расходов топлива, тепловой и электрической энергии в производстве единицы продукции (работ, услуг) и нормативных топливных эквивалентов тепловой и электрической энергии. Нормы расхода топлива, тепловой и электрической энергии служат для планирования этих ресурсов и оценки эффективности их использования. 3.2.Классификация норм расхода. Нормы расхода топливно-энергетических ресурсов можно классифицировать по следующим признакам:  по степени агрегации - индивидуальные и групповые;  по составу расходов - технологические и общепроизводственные;  по периоду действия - годовые, квартальные, месячные. Индивидуальной нормой называют норму расхода топлива, тепловой и электрической энергии в производстве единицы продукции (работ, услуг), которая устанавливается по типам или отдельным топливо- и энергопотребляющим агрегатам, установкам, машинам, технологическим схемам применительно к определенным условиям производства. Групповой нормой называется норма расхода тепловой и электрической энергии на производство планируемого объема одноименной продукции по установленной номенклатуре по уровням планирования. Технологической нормой называется норма расхода топлива, тепловой и электрической энергии, которая учитывает их расход на основные и вспомогательные технологические процессы производства данного вида продукции (работ, услуг), расход на поддержание технологических агрегатов в горячем резерве, на их разогрев и пуск после текущих ремонтов и холодных простоев, а также технически неизбежные потери энергии при работе оборудования, технологических агрегатов и установок. Общепроизводственной нормой называется норма расхода тепловой и электрической энергии, которая учитывает расходы энергии на основные и вспомогательные технологические процессы, на вспомогательные нужды производства (общепроизводственное цеховое и заводское потребление на отопление, вентиляцию, освещение и др.), а также технически неизбежные потери энергии в преобразователях, тепловых и электрических сетях предприятия (цеха), отнесенные на производство данной продукции (работы). Примерный состав норм расхода топлива, тепловой и электрической энергии промышленного предприятия приведен в табл.3.2. Табл.3.2. Нормы расхода топлива, тепловой и электрической энергии. Виды норм, статьи расхода энергоресурсов Технологические нормы Расходы топлива, тепловой энергии, электроэнергии на технологические процессы производства с учетом расходов на поддержание технологических агрегатов в горячем резерве, на их разогрев и пуск после ремонтов и холодных простоев, а также технически неизбежных потерь в применяемом оборудовании. Общепроизводственные цеховые нормы Расход тепловой и электрической энергии, входящей в состав технологической нормы. Расход тепловой и электрической энергии на вспомогательные нужды цеха: - отопление - вентиляцию - освещение - работа цехового транспорта - работа цеховых мастерских Хозяйственно-бытовые и санитарно – гигиенические нужды цеха Потери энергии во внутрицеховых сетях и преобразователях Общепроизводственные заводские нормы Расход тепловой, электрической энергии, входящей в состав цеховой нормы Расход тепловой и электрической энергии на вспомогательные нужды предприятия: - производство сжатого воздуха - производство холода - производство кислорода, азота - подача воды производственные нужды вспомогательных и обслуживающих цехов, заводских лабораторий, складов, административных зданий, включая освещение, вентиляцию и отопление Работа внутризаводского транспорта Другие общезаводские расходы Потери в заводских эл. и тепловых сетях Топ- Тепловая Электроливо энергия энергия + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 3.3.Методы разработки норм расхода топливно-энергетических ресурсов. Нормы расхода топлива, тепловой и электрической энергии разрабатываются тремя методами. 1. Расчетно-аналитический метод основан на определении норм расхода топлива, тепловой и электрической энергии расчетным путем по статьям расхода на основе прогрессивных показателей использования этих ресурсов. Индивидуальные нормы расхода определяются на базе теоретических расчетов экспериментально установленных нормативных характеристик энергопотребляющих установок с учетом достигнутых прогрессивных показателей удельных расходов топлива, тепловой и электрической энергии и внедряемых мероприятий по их экономии. Групповые нормы расхода топлива, тепловой и электрической энергии определяются, как правило, расчетно-аналитическим методом на основе индивидуальных норм расхода и соответствующих объемов производства (работ, услуг) как средневзвешенные величины. Расчетно-аналитические нормы разрабатывают, как правило, специализированные организации на основе мероприятий по реконструкции объектов, связанных с изменением параметров оборудования и процессов, энергетических испытаний оборудования, по данным которых разрабатываются энергетические балансы и нормативные характеристики по типам оборудования, установок, агрегатов. 2. Опытный метод разработки норм расхода заключается в определении удельных затрат топлива, тепловой и электрической энергии, полученных в результате испытаний (эксперимента). При этом оборудование должно находиться в технически исправном состоянии и быть отлажено, а технологический процесс должен осуществляться в режимах, предусмотренных технологическими регламентами. 3. Расчетно-статистический метод установления норм расхода основан на анализе статистических данных за предшествующие периоды о фактических удельных расходах ТЭР и факторов, влияющих на их изменение. При централизованной плановой экономике нормы расхода энергоресурсов разрабатывались отраслевыми научно-исследовательскими институтами и доводились министерствами до своих предприятий и организаций. Соблюдение этих норм было обязательным. С либерализацией экономики такие нормы перестали разрабатывать и доводить до предприятий и организаций, в т.ч. и до предприятий бюджетной сферы. Основными исходными данными для определения норм расхода ТЭР являются:  первичная техническая и технологическая документация;  технологические регламенты, энергобалансы, нормативные характеристики энергетического и технологического оборудования, нормативные показатели, характеризующие более рациональные и эффективные условия работы;  данные об объемах производства продукции (работ, услуг);  данные о плановых и фактических расходах ТЭР за предшествущие периоды;  данные о нормах расхода по аналогичным организациям;  план мероприятий по экономии топлива и энергии. Нормы расхода имеют соответствующую размерность. Расход топлива, тепловой и электрической энергии на единицу производимой продукции (работ, услуг) нормируется:  котельно-печного топлива – в тоннах, килограммах, граммах условного топлива (кг. у. т., г. у. т.);  тепловой энергии – в гигакалориях, тыс. килокалорий (Гкал, тыс. ккал);  электрической энергии – в киловатт-часах (кВтч);  нефтепродуктов – в килограммах.  газа – в нормальных кубометрах (нм3). Нормы расхода топлива, тепловой энергии и электрической энергии, разрабатываются на производство единицы продукции, на единицу перерабатываемого сырья, на единицу выполняемой работы. Применяются также нормы расхода энергоресурсов на условные единицы продукции (например, условные консервные банки). Когда невозможно выбрать измеритель в натуральном или условном выражении нормы расхода можно установить на 1000 руб произведенной продукции, работ, услуг. 3.4.Лимитирование энергопотребления бюджетных организаций. 3.4.1.Характеристика энергопотребления бюджетных организаций. К бюджетным организациям относятся организации, финансируемые из бюджетов трех уровней:  федерального,  областного,  муниципального. В группу бюджетных организаций входят: учреждения здравоохранения, детские дошкольные учреждения, общеобразовательные школы, учебные заведения (высшие, средние и специальные), учреждения культуры и искусства, физкультурные и спортивные учреждения, учреждения МВД и Минобороны, административно - производственные учреждения, общественные организации и т.п.). В медицинских учреждениях наиболее энергоемкую группу составляют электротермические установки для дезинфекции и стерилизации (автоклавы, сушильные шкафы, стерилизаторы, дистилляторы) - от 10 до 40% электропотребления, холодильное оборудование – 5 - 10%, освещение -30-60%, вентиляция и кондиционирование – 10 - 20% Многочисленные диагностические, терапевтические, лабораторные и подобные электроприборы имеют мощность до 1 кВт. Номенклатура медицинского электрооборудования непрерывно расширяется. Это приводит к тому, что мощность нагрузки и электропотребление медицинских учреждений непрерывно возрастают. По тепловой энергии можно выделить три группы потребителей тепла: отопление, горячее водоснабжение, вентиляция. На отопление приходится 55 - 70%, а на вентиляцию 30 - 45% в зависимости от типа здания. В дошкольных учреждениях наиболее мощными потребителями электроэнергии являются электротермические установки пищеблоков. Освещение занимает от 10 до 15% от общего электропотребления. В учреждениях образования потребители электроэнергии делятся в основном на 5 групп: освещение (50 - 70%), потребители с электродвигателями (10-30%), различные нагревательные установки (кипятильники, электрические плиты и т.д.), потребляющие от 10 до 20% электроэнергии, ПЭВМ - до 10%, различные лабораторные стенды. Учреждения образования можно разделить на три группы по профилю технические и гуманитарные. По тепловой энергии можно выделить три группы потребителей тепла: отопление -53-70%, горячее водоснабжение -16 - 30%, вентиляция – 10 - 25%. По холодной воде в учебных учреждениях выделяется две группы потребителей: общежития – 55 - 70%, учебные корпуса – 45 - 30% В административных учреждениях можно выделить 4 группы потребителей электроэнергии: освещение (40 - 60%), потребители с электродвигателями (10 - 30%), различные нагревательные установки (электрические плиты, кипятильники, электрокамины и т д.), потребляющие от 20 до 40% электроэнергии, ПЭВМ от 10 до 20%. По тепловой энергии выделяются две группы потребителей тепла: отопление -70 - 85%, вентиляция – 15 - 30%. 3.4.2.Цели и задачи лимитирования потребления энергоресурсов. При планировании производства товаров, работ, услуг коммерческими предприятиями и организациями всех форм собственности всех отраслей народного хозяйства плановые величины материальных затрат, включая затраты на энергоресурсы устанавливаются ими самостоятельно. При планировании затрат бюджетных организаций плановые величины материальных затрат, включая затраты на энергоресурсы, устанавливаются им вышестоящей организацией. Лимитирование потребления энергоресурсов – это установление предельной величины потребления того или иного энергоресурса. Предельная величина потребления энергоресурса устанавливается на определенный временной промежуток (год, квартал. месяц) и на единицу продукции, работ, услуг. Цель лимитирования – обеспечить рациональное и эффективное использование энергетических ресурсов и финансовых средств бюджетов всех уровней. Лимиты устанавливаются в физических единицах измерения энергоресурса и в денежном выражении. При лимитировании энергопотребления бюджетных организаций используется та же самая классификация норм расхода и те же методы расчета норм расхода, что и при нормировании расхода энергоресурсов коммерческих организаций. 3.4.3.Организация лимитирования энергопотребления. При лимитировании энергопотребления бюджетных организаций, важнейшее значение имеют социально-психологический и организационный факторы. Социально - психологический фактор заключается в осознании руководителями и работниками бюджетной сферы необходимости нормирования энергопотребления, контроля за энергопотреблением и осуществления мероприятий по энергосбережению. Решение организационных вопросов включает в себя:  создание системы лимитирования бюджетных организаций и контроля за лимитированием.  разработку нормативно-правовой базы лимитирования. Администрациями региона и муниципалитетов, осуществляющими финансирование бюджетных организаций, должны быть изданы Постановления, устанавливающие порядок лимитирования бюджетных организации на соответствующей территории. Руководители комитетов, отделов, управлений своими приказами устанавливают порядок организации лимитирования по своему ведомству и назначают ответственных лиц по организации работы по лимитированию, контролю энергопотребления и соблюдения лимитов. Ответственные лица должны быть обучены. Организацию обучения обязаны взять на себя руководители подразделений, администрация области и администрация муниципалитетов. Ввиду значительного объема информации обработка и отслеживание энергопотребления «вручную» весьма затруднительна. Эта работа должны быть компьютеризирована. Поток управленческой информации по лимитированию должен быть организован по следующей схеме. На объектах лимитирования должен быть организован анализ по следующим показателям:  динамика изменения энергопотребления по годам;  определение удельных расходов энергопотребления и сравнение их в динамике и с аналогичными объектами;  сравнение удельных расходов энергопотребления с нормативами (отраслевыми, местными). На уровне комитетов, отделов, департаментов анализ осуществляется на основании обработки сводных данных по всем однородным объектам. На этих же уровнях осуществляется расчет лимитов по одному из возможных методов. Расчет необходимых финансовых средств производится путем умножения лимитов энергоресурса на тарифы. При планировании финансовых средств на будущий год необходимо принимать прогнозное значение тарифов по данным энергоснабжающей организации или Региональной энергетической комиссии. Можно также прогнозировать тарифы на будущий год на основании их среднего прироста за предшествующие годы. Для осуществления мониторинга энергопотребления бюджетных организаций потребуется осуществление статистического наблюдения. Для организаций финансируемых из федерального бюджета существует статистическое наблюдение по форме №1 - топливо. Для организаций финансируемых из областного и муниципального бюджетов необходимо также введение статистического наблюдения. Управление энергопотреблением и лимитированием вызывает необходимость паспортизации бюджетных организаций и объектов Их формы рекомендованы «Временной методикой проведения энергетических обследований административных и общественных зданий» (утверждена Руководителем Департамента Госэнергонадзора и энергосбережения от 10 апреля 2001г.). 3.4.4.Разработка лимитов потребления энергоресурсов организациями бюджетной сферы. Лимит потребления энергоресурсов на определенный период (обычно на год с разделением по кварталам) – это установленный вышестоящей организацией предельное значение их потребления. Лимиты должны устанавливаться с учетом соблюдения необходимых санитарно гигиенических норм и рационального, и эффективного их использования, исходя из соблюдения предусмотренного проектом технологического процесса производства товаров, работ, оказания услуг. При планирование мероприятий по энергосбережению, рассчитанные исходя из вышеперечисленных требований, объемы энергопотребления должны быть уменьшены на величину снижения энергопотребления за счет мероприятий по энергосбережению. Лимиты энергопотребления могут быть рассчитаны различными методами. Наиболее распространенным является метод расчета лимитов на основании удельных норм энергопотребления, которые в этом случае или рассчитываются, или принимаются на основании нормативных документов и справочной литературы. По различным видам энергоресурсов при лимитировании используются следующие удельные нормы: Электрическая энергия: кВт  ч кВт кВт  ч ; ; . м 2  год м 2 чел  год Тепловая энергия: Гкал Гкал Гкал ; 2 ; . 3 м  год м  год 1чел  год Топливо: т  ч  г. т  ч  г. т  ч  г. ; ; . м 3  год м 2  год 1чел  год Горячая и холодная вода: л л ; . 1чел  год место  год С учетом специфики бюджетных организаций могут приниматься и другие удельные показатели При определении лимитов потребления подлежат исключению объекты энергоресурсов, отпускаемые сторонним потребителям, а также хозрасчетным подразделениям, находящиеся на территории бюджетной организации (столовые, буфеты и т.д.). Годовое фактическое потребление энергоносителей определяется по счетчикам расхода энергоносителя, а для жидкого и твердого топлива по бухгалтерским документам отпущенного на производство топлива. Если у бюджетной организации отсутствует учет какого-либо энергопотребителя, то определение расходов энергоносителя должно производиться на основании энергетического обследования, фактический расход энергоносителя должен определяться с учетом его фактических, качественных показателей. В целом же перед бюджетными организациями должна стоять задача приборного учета потребляемых энергоносителей. Расчет планового потребления электроэнергии можно производить по удельной плотности электрических нагрузок. Метод основан на знании удельной плотности расчетных электрических нагрузок для данного типа объекта. Годовое потребление электроэнергии в планируемом году: WГ = уд. н. F ТМ уд. н. – удельная плотность нагрузки, кВт/м2; уд. м. – удельная плотность нагрузки на место. F – площадь помещений; ТМАКС – число часов использования максимума нагрузки, которое определяется по формуле WП ТМ  , Р МАКС WП – годовое потребление электроэнергии в предшествующем году, кВтч; РМАКС – максимальная нагрузка в предшествующем году (максимальная из средних нагрузок за 30 минут), кВт; Максимальная нагрузка может быть определена в часы максимальных нагрузок рабочего дня путем снятия показаний счетчиков за несколько интервалов (часовые или получасовые) во время максимальных нагрузок. Из полученных значений выбирается WМАКС. При часовых замерах максимальная часовая нагрузка РМАКС равна WМАКС. Далее определяется ТМАКС и WГ в планированном году. Для определения лимитов энергопотребления расчетно-статистическим методом необходимо организовать статистическое наблюдение. Все дальнейшее рассмотрение будет осуществляться на примере школ. Для каждой школы необходимо знать ее основные характеристики: площадь в м 2 и количество учеников. Установление лимита потребления по одной отдельно взятой школе можно осуществлять на основе статистических данных энергопотребления за ряд предшествующих лет (чем большее количество лет, тем лучше). Лимит энергопотребления на следующий год можно получить путем расчета n W П 1  W i  W n n - количество лет ∆W - запланированное на год (п+1) снижение потребления энергоресурса за счет выполнения мероприятий по экономии энергоресурса. При сборе статистической информации за ряд лет необходимо учитывать неизменность производственной характеристики объекта. Такими величинами для школ являются площадь в м2 и количество учеников. При изменении производственных характеристик объекта должны быть внесены коррективы в объемы энергопотребления с учетом изменения производственных характеристик, т.е. необходимо проводить качественный анализ объекта. При изменении качественной стороны объекта определение лимитов энергопотребления должно проводиться путем специального обследования квалифицированными специалистами, которые должны учесть изменение всех факторов энергопотребления с учетом конкретных обстоятельств. Для каждого объекта необходимо также определить в динамике (по годам) удельные расходы энергоресурса. Для школ удельные расходы можно определять по электроэнергии: на один м2 площади и/или одного ученика; по теплоэнергии на один м2 площади или м3 объема. 1 Далее удельные расходы энергопотребления подлежат сравнению с нормами (если таковые имеются) и с аналогичными объектами. После чего принимается решение об удельных расходах энергоресурса на год (n+1). Путем умножения удельного расхода электроэнергии на объемные показатели можно получить лимит потребления электроэнергии на соответствующий период. Однако, этот метод не может быть точным и применение его целесообразно в случае отсутствия других возможностей. Установление лимитов энергопотребления объектов можно также осуществлять на основе статистического изучения энергопотребления однородных объектов С этой целью за год (лучше за несколько лет), предшествующий планируемому (назовем его расчетным), изучаются удельные расходы энергопотребления по всем объектам. Когда это невозможно из-за большого объема работ, удельные расходы изучения по группе объектов на основе выборочного наблюдения. Выборочная совокупность формируется на основе собственно-случайной выборки, которая заключается в отборе единиц из генеральной совокупности (все объекты) наугад или наудачу. При этом следует иметь в виду, что все без исключения единицы генеральной совокупности имеют абсолютно равные шансы попасть в выборку. Необходимо также установить четкие границы генеральной совокупности, чтобы включение или не включение в нее отдельных объектов не вызывало сомнений. Затем составляется статистическая таблица, и рассчитываются удельные расходы энергоресурсов в соответствующих энергетических единицах. Средняя величина удельного энергопотребления определяется по формуле средней арифметической: n Y Y i 1 N Y - средний удельный расход за расчетный год по объектам; Yi - удельный расход энергоресурса за расчетный год по конкретному объекту; N - количество объектов на территории или по ведомству. Норматив на энергоресурс устанавливается как средний удельный расход за расчетный год для тех объектов, у которых удельный расход за расчетный год больше среднего значения. Исходя из этого, рассчитывается лимит энергопотребления Для объектов, у которых расчетный удельный расход ниже среднего удельный расход на следующий год сохраняется на уровне удельного расхода расчетного года Если в расчетах участвует не вся генеральная совокупность объектов, а расчет ведется по выборочной совокупности, то удельные расходы для объектов, не вошедших в выборочную совокупность, принимаются на уровне средних удельных расходов, за исключением тех, у которых удельный расход меньше. Конечно, с точки зрения математической статистики такая методика несовершенна и полученные результаты могут содержать ошибки Объективно, эти ошибки проистекают из различных производственных характеристик объектов. Так, для школ мы учитываем только площадь школ и количество учеников. Но на потребление электроэнергии, скажем, влияют количество смен, тип искусственного освещения, оснащенность кабинетов оборудованием и другие факторы. С учетом реальной ситуации на первом этапе реализации процесса лимитирования энергопотребления придется смириться с возможными ошибками и неточностями. При этом каждый руководитель объекта должен иметь право обратиться в вышестоящую организацию с просьбой провести специальное энергетическое обследование, на основании которого должны быть рассчитаны индивидуальные для объекта удельные расходы энергоресурсов энергопотребления и лимиты энергопотребления. Исследовать приемлемость метода расчета удельных расходов энергоресурсов для конкретных объектов можно с помощью следующих показателей вариации: размаха вариации (R), среднего квадратического отклонения (σ), коэффициента вариации (V). R  Yмакс  Yмин Yмакс и Yмин - максимальное и минимальное значение удельного расхода энергоресурса по исследуемым объектам.  V=   (Yi  Y ) 2 N  100% При значительных размахах вариации удельных расходов (R) они подлежат группировке. Оптимальное число групп можно определить по формуле Стерджесса n  1  3,322  lg N n - число групп, N - число объектов. Величина интервала по группам R h n Значительный размах вариации удельных расходов энергоресурсов по группам свидетельствует о том, что велико влияние других факторов на удельные расходы, кроме фактора площади или количества учеников. В разрезе каждой группы подлежат выявлению эти факторы и оценка их влияния на удельные расходы энергоресурсов. Таким образом, в конечном счете, удельные расходы энергоресурсов школ будут определены в зависимости не только от площади или количества учеников, но и от других факторов. Такое изучение вариации удельных расходов энергоресурсов может быть осуществлено с помощью общей, межгрупповой и внутригрупповой дисперсий. Общая дисперсия (ζ2) измерит вариацию удельных расходов под влиянием всех факторов: (Yi  Y ) 2   2   N Yi - i-ый вариант удельного расхода. Межгрупповая дисперсия (  y2) характеризует вариацию, возникающую под влиянием фактора площадь (количества учеников), положенного в основание группировки (Yi  Y ) 2 ni  2 y  ,  ni Y i и ni - групповые средние площади или численности по отдельным i группам. Внутригрупповая дисперсия (σ2i) отражает вариацию удельных расходов, происходящую под влиянием неучтенных факторов и не зависящую от фактора площадь, положенного в основание группировки  2   (Y  Y )n  n i i i , Эмпирическое корреляционное отношение (η):покажет влияние признака площадь (ученики) на вариацию удельных расходов:  i2  2 Для повышения точности расчетов в графе 4 целесообразно указывать среднегодовое потребление за ряд последних лет (3 - 5), если параметры, характеризующие школу, не изменились. При значительных расхождениях удельных величин электропотребления должны быть путем обследования конкретной школы выявлены причины этих расхождений и внесены коррективы в величины удельного электропотребления. 2.6. Балансы электроэнергии и топливно-энергетических ресурсов, их состояние и анализ Энергетический баланс является важной характеристикой состояния энергетического хозяйства предприятия и отражает полное количественное соответствие между суммой подведенной энергии (приходной частью), с одной стороны, и суммой полезной энергии и потерь (расходной частью), с другой. Приходная часть энергетического баланса содержит перечень видов энергетических ресурсов, поступающих на предприятие в количественном выражении, а расходная часть — перечень всех статей расходов энергоресурсов, включая ее потери при использовании, преобразовании и транспортировке. Составление и анализ энергобалансов направлены на решение следующих основных задач: оценку фактического состояния и эффективности энергоиспользования на предприятии, выявление причин возникновения и определение потерь энергоресурсов и энергоносителей; выявление и оценку резервов экономии топлива и энергии и разработку плана мероприятий, направленных на снижение их потерь; улучшение режимов работы технологического и энергетического оборудования; определение рациональных размеров энергопотребления в производственных процессах и установках; совершенствование методики нормирования и разработку норм расхода топлива и энергии на производство продукции; определение требований к организации и совершенствованию системы учета и контроля расхода энергоресурсов и энергоносителей; получение исходной информации для решения вопросов создания нового оборудования и совершенствование технологических процессов с целью снижения энергетических затрат; оптимизации структуры энергетического баланса предприятия в результате выбора оптимальных направлений, способов и размеров использования подведенных и вторичных энергоресурсов; совершенствования системы стимулирования экономии топлива и энергии. Исходная информация, необходимая для составления и анализа энергетических балансов на предприятии, может быть представлена в виде следующих данных: общей производственной и энергетической характеристики предприятия; описания схемы материальных и энергетических потоков, перечня и характеристики основного энергоиспользующего оборудования; расходов энергоносителей и состояния оборудования; состояния работ по рационализации энергоиспользования на предприятии; общей характеристики промышленного узла, к которому принадлежит предприятие. Необходимая для составления энергетических балансов исходная информация о расходах энергии и энергоносителей и состоянии оборудования включает расход топлива, электрической и тепловой энергии по предприятию и его подразделениям, основным видам продукции и укрупненным группам технологических процессов; структуру установленной мощности электроприемников по укрупненным группам потребителей; плановые и фактические удельные расходы топлива, электрической и тепловой энергии на производство основных видов продукции; графики нагрузки по электрической и тепловой энергии, эксплуатационные параметры оборудования. Упорядочению всех статей энергобаланса способствует схема энергетических потоков. Анализ энергетических балансов состоит в качественной и количественной оценке состояния энергетического хозяйства и энергоиспользования и проводится в направлениях исследования структуры поступления и потребления энергоресурсов и энергоносителей на предприятии; определения показателей эффективности энергоиспользования; расчета обобщенных показателей состояния и развития энергетического хозяйства предприятия; получения исходной информации для постановки и решения задач оптимизации структуры энергетического баланса предприятия. На основе энергетического баланса выявляются конкретные участки на предприятии, имеющие потенциал энергосбережения, и определяются мероприятия по энергосбережению. В целом решение этой задачи предполагает выполнение следующих шагов: оценка текущего состояния энергетического хозяйства и энергопотребления предприятия; определение участков с нерациональным потреблением энергоресурсов; определение coстава мероприятий по энергоэффективности; расчет экономических показателей энергоэффективных проектов; отбор проектов с учетом имеющихся ограничений на инвестиционные ресурсы; контроль за ходом выполнения мероприятий. При анализе структуры приходной и расходной частей энергетического баланса можно установить специфику энергопотребления и эффективности энергоиспользования по сравнению с аналогичными предприятиями и наметить пути изменения структуры энергетического баланса. Статистическая, документальная и техническая информация, а также метрологические и термографические обследования всех потребителей тепловой и электрической энергии являются исходным материалом для анализа эффективности энергоиспользования предприятия. 2.6.2. Электробаланс Электробаланс промышленного предприятия состоит из статей «прихода» и «расхода» электрической энергии (активной и реактивной). В статью «приход» включается электроэнергия, полученная от энергосистемы и выработанная собственными электроустановками предприятия. Учет ведется по показаниям электросчетчиков. Расходная часть электробаланса активной электроэнергии делится на следующие статьи расхода. 1. Прямые затраты электроэнергии на основные технологические процессы с выделением полезного расхода непосредственно на выпуск продукции, без учета потерь в различных звеньях энергоемкого технологического оборудования (на отпуск тепла, отпуск горячей воды системы ГВС, отпуск хозяйственно-питьевой воды и т.п.). 2. Косвенные затраты на основные технологические процессы вследствие их несовершенства или нарушения технологических норм. 3. Затраты энергии на вспомогательные нужды (вентиляция, освещение и др.). 4. Потери в элементах системы электроснабжения (трансформаторах, реакторах, линиях, компенсирующих устройствах, двигателях и др.). 5. Отпуск через систему предприятия посторонним близрасположенным субабонентам (столовые, клубы, поселки, магазины, транспорт). Наличие всех статей расхода необязательно, могут отсутствовать статьи вторая и пятая. Расход электроэнергии должен быть отнесен на единицу выпускаемой продукции (отпускаемое тепло и т.п.) и сопоставлен с удельными показателями других, передовых предприятий. Энергетические балансы. Термин «энергетический баланс» означает полное количественное соответствие для данного интервала времени между приходом (поступлением) топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и их расходом. Энергетический баланс (ЭБ) содержит две части: приходную и расходную. По классификационным признакам энергетические балансы предприятий подразделяются по назначению, видам энергоносителей, объектам, принципам составления. Энергетический баланс предприятия составляется по отдельным видам ТЭР и в целом по ТЭР. При составлении ЭБ в целом по всем ТЭР различные энергоресурсы и виды энергии приводятся к единому измерению. В России этим измерителем являются тонны условного топлива (т.у.т.) с теплотой сгорания 7000 ккал/кг или джоуль. При переводе различных видов энергии в условное топливо используются следующие теоретические значения энергетических эквивалентов:  1т. угля (теплота сгорания 6330ккал/кг) = 26,5·109Дж .=0,905 т.у.т.;  1т. нефти (теплота сгорания 10300 ккал/кг) = 42,7·109 Дж = 1,47 т.у.т.  1м3 газа (теплота сгорания 8960 ккал/м3) = 37,5·109 Дж = 1,28 т.у.т.  1кВтч = 3,6 Дж = 0,123 т.у.т. В отечественной практике для перевода в условное топливо разных видов топлива и энергоносителей с учетом коэффициента полезного действия преобразующих установок используются следующие значения расхода топлива:  тепловая энергия, холод 0,173 т.у.т/Гкал.;  электроэнергия 0,35 т.у.т./ тыс.квтч;  сжатый воздух 0,034 т.у.т./ тыс. куб. м.;  оборотная вода 0,33 т.у.т./ тыс. куб. м.;  химически очищенная вода 0,42т.у.т./ тыс. куб. м.;  сжатый азот 0,165 т.у.т./тыс. куб. м. Коэффициенты для перевода разных видов топлива в условное можно найти в справочной литературе. Приходная часть баланса электроэнергии определяется по приборам учета по всем вводам, питающим организацию или объект. Расходная часть баланса показывает направления использования электрической энергии. По объектам изучения ЭБ по назначению делятся на балансы отдельных видов технологического оборудования, энергобалансы цехов и предприятия в целом. По принципам составления ЭБ разделяются на синтетические, аналитические, нормализованные и оптимальные. Синтетический баланс – это энергобаланс на стадии потребления энергии. Синтетические балансы показывают распределение поступивших энергоносителей и видов энергии внутри предприятия. Исходными сведениями для составления синтетических балансов являются данные приборного учета, материалы испытаний, обследований, контрольных замеров. Синтетический ЭБ является документом, на основании которого ведется анализ энергопотребления по объектам потребления, что позволяет установить связь между энергопотреблением и основными показателями финансово-хозяйственной деятельности предприятия и его отдельных подразделений и выявить неучтенное энергопотребление, потери энергоресурсов по предприятию. Однако синтетический баланс не позволяет выявить степень полезного использования энергоресурсов. Аналитический баланс - баланс на стадии использования энергоресурсов служит для оценки степени рациональности энергоиспользования. Они позволяют выявить: полные потери энергии; потери неустранимые, обусловленные самим технологическим процессом и конструкцией и характеристиками оборудования; потери энергии, устранение которых возможно в рамках данного технологического процесса и установленного оборудования; потери энергии, которые можно и экономически целесообразно устранить путем совершенствования технологического процесса и замены оборудования более совершенным и менее энергоемким. Нормализованные энергобалансы разрабатываются на основе строгого соблюдения технически и экономически обоснованных норм. Они составляются на основе аналитических балансов с учетом организационнотехнических мероприятий по рационализации энергетического хозяйства. Они являются плановыми балансами. При составлении нормализованных балансов исходят из прогрессивных нормативов полезного потребления и потерь энергии. Оптимальные балансы предусматривают полное техническое перевооружение и применение современного энергосберегающего оборудования. Энергетические балансы подразделяются также на плановые и отчетные. Отчетные балансы отражают фактические показатели поступления и производства топлива и энергии в истекшем периоде и фактический уровень их и использования. На основе этих ЭБ можно изучать и контролировать энергопотребление и выполнение плановых показателей Отчетные (фактические) ЭБ могут быть синтетические и аналитические. Потери энергии различают по месту их возникновения: потери при производстве; потери при транспортировке; потери при преобразовании; потери при использовании. Потери различают по физическому признаку и характеру. Для электроэнергии это: потери в линиях электропередачи, потери в трансформаторах, различных электроприемниках и т.п. По причинам возникновения (потери энергии, устранение которых в данных условиях технически возможно и экономически целесообразно) потери энергии классифицировать: вследствие нерационального технологического процесса и режима работы оборудования; неправильной эксплуатации оборудования; низкого качества ремонта; вследствие брака продукции. В качестве исходной величины, подлежащей распределению по статьям полезного использования и потерь, берется фактическое потребление данного вида энергии взятого из синтетического баланса. Величина невязки (расхождения) баланса может служить критерием для оценки достоверности составленного баланса, которая не должна составлять более 2,5% от суммарного расхода энергии. Под полезной энергией рекомендуется принимать: в освещении по световому потоку ламп; в силовых и двигательных процессах прямого действия по расходу энергии, необходимому для процесса, по теоретическому расчету (по работе на валу двигателя); в электрохимических, электрофизических, термических процессах по расходу энергии, необходимому для процесса, в соответствии с теоретическим расчетом; при производстве, преобразовании, транспортировке энергии по количеству ресурсов получаемых на выходе после производства, преобразования, транспортировки. 4.2.Обобщенные энергозатраты. Минимум расхода первичного топлива для составления оптимального баланса можно установить путем расчета обобщенных затрат Рассмотрим некоторые вопросы, связанные с категорией «обобщенные энергозатраты». Различные виды топлива и энергии, используемые в производстве и быту, имеют индивидуальные потребительские свойства, которые определяют особенности их применения. Энергозатраты – это обобщение расходов всех видов энергии в рассматриваемом процессе за определенный период времени. В конечном счете, все виды энергии могут быть обобщены и представлены двумя видами: работой и теплом. Зная количественные эквиваленты преобразования работы в тепло и тепла в работу, можно обобщить эти два вида энергии таким образом, что обобщенная энергия будет иметь содержание тепла или работы. В реальных процессах все виды энергии ввиду наличия необратимых потерь качественно отличаются по этапам преобразования. Выделяют пять основных состояний энергии по этапам ее преобразования – энергия первичная (природная), произведенная, отпущенная, потребленная и конечная (полезная). На каждом этапе преобразования энергии имеют место необратимые потери, которые сводятся, в конечном счете, к потерям тепла в окружающую среду. Отношение величин энергии на границах рассматриваемых этапов (выход – вход) называется коэффициентом полезного использования энергии (η). Взаимосвязь этих показателей по этапам преобразования энергии на примере преобразования первичной энергии топлива в работу электрического тока (рис.4.2.): 51  21 32 43 54 Примерные величины коэффициентов полезного использования энергии в процессе преобразования тепловой энергии топлива в полезную работу электрического тока: 51  21 32 43 54  0,403  0,93  0,916  0,85  0,29 Эти данные показывают, как значительны потери энергии в рассматриваемом процессе (более 70%), причем самые большие потери приходятся на первый этап преобразования первичной тепловой энергии топлива в произведенную электрическую энергию. Рис.4.2. Обобщенные энергозатраты могут определяться по состоянию энергии на границе любого этапа преобразования. Наиболее важно обобщение энергии первичной, потребленной и полезной. Первичная энергия включает в себя топливо, а также гидроресурсы, атомное горючее, солнечную энергию, а также другие виды природной энергии. При обобщении первичных видов энергии в качестве энергии –эталона принимается условное топливо. Потребленная энергия включает энергию упорядоченного движения (работа электрического тока, механическая работа) и хаотического, теплового движения материи (тепловая энергия топлива, пара, горячей воды. Конечная (полезная) энергия представляет собой конечный результат всех стадий энергетических преобразований, не включающих никаких потерь энергии. Категория «обобщенные энергозатраты» может служить для комплексного управления рациональным использованием энергоресурсов и энергосбережения. 4.3.Расходная часть электробалансов. Электробалансы (БЭЭ) позволяют судить о степени использования электроэнергии, расходуемой отдельными агрегатами их группами, цехами и предприятием в целом. Особый интерес представляет доля энергии, затрачиваемой на прямые технологические процессы. При составлении расходной части БЭЭ эта энергия определяется расчетом. Расчетный метод предусматривает определение расхода электроэнергии на технологические нужды и всех видов потерь по формулам, использующим нормативные характеристики оборудования в конкретных условиях его работы. Прямой расчет электроэнергии на технологический процесс во многих случаях затруднителен, результаты его неточны, т.к. основаны на ряде допущений и применении эмпирических формул и приближенных зависимостей. Поэтому наиболее плодотворным и практически осуществимым составления баланса электроэнергии является смешанный расчетно-экспериментальный метод. Эспериментальный метод предусматривает проведение специальных испытаний оборудования и измерение всех видов потерь, входящих в расходную часть баланса. Следует отличать потери в агрегатах и электрических сетях, которые неизбежны при преобразовании энергии и обусловлены их конструетивными данными, от дополнительных, вызываемых несоответствием номинальных мощностей агрегатов их фактической технологической нагрузке или нерациональными режимами эксплуатации. При составлении БЭЭ и их анализе учитываются обе составляющие потерь, однако основные воэможности экономии электроэнергии заложены в сокращении дополнительных потерь. Расходную часть цехового БЭЭ получают суммиированием соответствующих статей расходной части БЭЭ по отдельным агргатам и электроустанрвкам. Для предприятия в целом составляются годовые БЭЭ. 4.4.Электробалансы электроприводов. Суммарное потребление электроэнергии электроприводами состоит из постоянных потерь электроэнергии, включающих в себя потери холостого хода всего агрегата, состоящего из приводного электродвигателя и исполнительного механизма, и потребления определяемого нагрузкой всего агрегата (электродвигателя и станка, насоса, вентилятора, компессора и т.п.). Постоянные потери агрегата включают электрические потери в стали двигателя ΔРст, его обмотках (меди)  Рмо, и механические потери в агрегате  Рмех:  Рх= ΔРст+  Рмо+  Рмех Разделения потерь в стали двигателя и механических потерь в агрегате при составления БЭЭ обычно не требуется, т. к. достигаемые при этом уточнения не оправдывают усложнения расчетов и увеличения их трудоемкости поскольу обе составляющие мало зависят от нагрузки и их можно считать постоянными: ΔРст+  Рмех=  Рпост,  Рх=  Рпост +  Рмо Таким образом, постоянные потери  Рпост (кВт) можно определить непосредственным измерением тока холостого хода и мощности, потребляемой в режиме холостого хода агрегата. Сопоставление величин отдельных статей расходной части баланса позволяют судить о состоянии механической части агрегата, загрузке двигателя и станка и т. п. Так, большие относительные постоянные потери свидетельствуют о плохом техническом состоянии приводного механизма, малые нагрузочные о недогрузке двигателя. По каждой типовой электропотребляющей установке (электроприводы, электротехнологические установки, дуговые электропечи, индукционные печи и т. д.) разрабатываются методики составления расходной части электробаланса. 4.5.Цеховые и общезаводские балансы. Приходная часть баланса электроэнергии по цеху складывается из поступления электроэнергии по всем вводам. Для этого на предприятии должен быть организован технический учет учет электроэнергии по цехам. Расходная часть БЭЭ по цеху (табл.4.5.1.) получается суммированием расходной части электропотребления по технологическим агрегатам и другим электроустановкам. При составлении баланса реактивной энергии необходимо учитывать, что она может поступать в цех и вырабатываться в цехе для собственного потребления , а также в ряде случаев генерироваться за пределы цеха. В структурной форме БЭЭ составляется на основании сведений о характере используемого технологическго оборудования и его назначении (табл.4.5.2.). Потери (кроме потерь в сети) должны быть разнесены по отдельным видам оборудования. Табл.4.5.1. Расходная часть баланса электроэнерги цеха в дифференцированной форме. Статьи расхода Потребление электроэнергии Шинопроводы Всего по цеху 1 2 3 кВтч % Основной технологический процесс Потери, всего постоянные нагрузочные тепловые пусковые в цеховой сети Освещение Вспомогательные нужды, всего подъемно-транспортное оборудование вентиляция бытовые нужды Всего 100 Табл.4.5.2. Расходная часть баланса электроэнерги цеха в структурной форме. Вид оборудования и статьи расхода Расход электроэнергии кВтч % Силовое электрооборудование Электротехнологическое Подъемно- транспортное Вентиляция Освещение Бытовые нужды Потери в цеховой сети Неучтенное оборудование Всего 100 При составлении структурных БЭЭ к силовому оборудованию относят электроприводы различных механизмов. В состав электротехнологического оборудования входят: электрические печи и нагреватели, электролизные и электросварочные установки, установки электрохимической и электрофизической обработки материалов. Баланс по заводу составляют суммированием цеховых балансов, учитывая при этом общезаводских потребителей и отпуск электроэнергии стороннним потребителям. В заводской баланс включаются потери в общезаводских электрических сетях. Общезаводской БЭЭ составляется за год, но часто целесообразно его составлять ежемесячно, т.к. электропотребление зависит от объема выпуска продукции и сезона года. Промышленные предприятия предствавляют в органы статистики БЭЭ по истечение отчетного года по приводимой форме (табл.4.5.3. и 4.5.4.) (здесь БЭЭ приведен в в несколько сокращенном виде). Табл.4.5.3.Электробаланс конкретного предприятия. Показатели Приход Выработано электроэнергии собственными электростанциями Получено со стороны Итого приход Расход Потреблено предприятием, всего (стр. 05+06+07+08+09) В том числе Электроаппаратами для технологических процессов Электродвигателями на движущую силу На освещение производственных помещений Израсходовано на собственные нужды электростанции Потери в заводских сетях, трансформаторных подстанциях, преобразователях Отпущено на сторону Итого расход (стр. 04+10) Код строки Тыс. кВтч 01 02 03 3 35572 35575 04 12657 05 06 07 08 2165 8146 1882 1 09 463 10 30 22918 35755 Взятое в качестве примера предприятие имеет небольшую резервную электростанцию, значительное количество электроэнергии оно отпускает другим потребителям: бытовые потребители, коммунальное хозяйство, сельское хозяйство. Табл.4.5.4. Расходная часть баланса собственного потребления предприятия в структурной форме. Потребление Тыс.кВтч % к итогу Потребление, всего 12657 100 Втом числе Электроаппаратами для технологических процессов 2165 17,1 (сушка, нагрев, электросварка, электроплавка, электролиз) Электродвигателями на двигательную нагрузку На освещение производственных помещений На собственные нужды элетростанции 8146 1882 1 64,4 14,9 Потери электроэнергии 463 3,6 4.6. Балансы электрической энергии энергосистемы. В энергетической системе и энергоснабжающих организациях балансы электроэнергии должны составляться в целом по организации,а также по отдельным узлам и объектам с целью установления объемов потребления электроэнергии и потерь электроэнергии в сетях. Объектами, по которым составляются балансы, могут быть подстанции, линии электропередачи, участки сетей, районы электрических сетей, предприятия электрических сетей, электростанции. Необходимо составлять месячные и годовые балансы электроэнергии. Балансы могут быть составлены при наличии соответствующего учета электроэнергии в определенных точках энергосистемы. Места установки электрических счетчиков в энергосистеме определены ПУЭ.Ниже приведен, в качестве примера, годовой баланс электроэнергии по реальной энергосистеме (табл.4.6.1.). Составленный баланс электрэнергии позволяет делать определенный анализ работы энергосистемы. Отпуск электрической энергии в сеть энергосистемы (Wос) равен: Wос=( Wв - Wсн) +Wпок, Wв - выработка электроэнергии собственными электростанциями; Wсн – расход электроэнергии на собственные нужды электростанций; Wпок – объем покупной электроэнергии. Отпуск электроэнергии с шин электростанций: Wш= Wв-Wcн. Потери электроэнергии в сетях соответствующего диапазона напряжения определяются следующим образом: В сетях ВН  WВН =WосВН -WпоВН -WосСН, WосВН - отпуск в сеть ВН, WпоВН - полезный отпуск из сети ВН, WосСН - отпуск в сеть СН; В сетях СН  WСН = WосСН, - WпоСН- WосНН, WпоСН – полезный отпуск из сети СН; WосНН - отпуск в сеть НН; В сетях НН  WНН= WосНН-WпоНН-Wхн –Wпн, WпоНН - полезный отпуск из сети НН, Wхн - потребление электроэнергии на хозяйственные нужды энергосистемы, Wпн - потребление электроэнергии на производственные нужды энергосистемы. Табл.4.6.1.Годовой баланс электроэнергии реальной энергосистемы. № Статьи баланса строки 1 Выработка электроэнергии собственными электростанциями 2 Расход электроэнергии на собственные нужды электростанций 3 Отпуск электрической энергии с шин электростанций (стр.1-2) 4 Покупная электроэнергия 5 Полезный отпуск в сеть (стр.3+4) 6 Отпуск в сеть смежным энергосистемам Отпуск в сеть высокого напряжения (ВН,110кв)для собственных 7 потребителей (стр.5-6) Млн кВтч 1240 230 1010 4120 5130 30 5100 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Полезный отпуск собственным потребителям в диапазоне ВН Потери электрической энергии в сетях высокого напряжения Отпуск электрической энергии в сеть среднего напряжения (СН, 6,10,35 кв) (стр.7-8) Полезный отпуск электроэнергии потребителям в диапазоне СН Потери в сети среднего напряжения Отпуск электрической энергии в сеть низкого напряжения (НН, 0,4кв) (стр. 10-11-12) Полезный отпуск потребителям из сети НН Потери электроэнергии в сети НН Хозяйственные и производственные нужды энергосистемы 230 270 4600 3110 320 1170 870 270 30 Полезный отпуск электроэнергии собственным потребителям Wпо.сп.= WпоВН+WпоСН+WпоНН =230+3110+870=4210 млн.квтч. Отпуск электроэнергии в сеть: Wос= Wос.эн+WосВН =30+5100= 5130 квтч Потери электроэнергии в сетях, всего:  W =  WВН +  WСН ,  WВН,  WСН,  WНН - соответственно потери электроэнергии в сетях ВН, СН, НН.  W=270+320+270=860 млн.квтч. Процент потерь электроэнергии в сетях всего и по диапазонам напряжений: WВН  WСН  WНН 860 100%   100  16,86% W 5100 270 WВН %  100  5,29% 5100 320 WСН %   100  6,96% 4600 270 WНН %   100  23% 1170 W %  Из данного баланса можно также определить расход электроэнергии на собственные нужды электростанций: Wсоб .н.  Wсоб .н. 230 100%   100  18,85% Wв 1240 Проведенный краткий анализ баланса позволил установить, что в энергосистеме имеют место высокие потери электроэнергии в низковольтных сетях и по сетям в целом, а также высокий расход электроэнергии на электростанциях на собственные нужды. Основные виды электрооборудования, режимы его работы В данном разделе рассматривается только такое электрооборудование систем электроснабжения, которое представляет интерес для энергоаудитора: внутренние электросети, силовые трансформаторы, автономные источники электропитания и устройства для улучшения качества электрической энергии. Кабели, воздушные линии электропередачи, шинопроводы Основная доля потерь активной мощности в линиях электропередачи приходится на сети напряжением до 10 кВ, несмотря на то, что на эти сети приходится большая часть расхода цветных металлов. Потери активной мощности ΔPл в кабельных линиях можно найти по формуле: Pл  3I л2 Rл , (3.2.2.1) где Iл – ток в линии; Rл – сопротивление одной фазы линии. С учетом известных выражений для тока в линии и ее сопротивления, формулу (1) можно записать следующим образом Pл    l л  Pл2 S л U л2.ном  cos2  , (3.2.2.2) где: Рл - мощность нагрузки, кВт; U л.ном - номинальное линейное напряжение сети, кВ; ρ удельное электрическое сопротивление материала жилы кабеля, Ом∙м; lл - длина линии, м; SЛ - сечение линии, м2. Из последней формулы видно, что потери в кабельных линиях можно уменьшить, увеличивая сечение кабелей, напряжение сети, коэффициент мощности и уменьшая длину линий. Особенно сильно влияет на потери, при прочих равных условиях, увеличение напряжения. Например, при переходе с напряжения 6 кВ на 10 кВ потери активной мощности в линиях уменьшатся в 102/62 = 2,77 раза. Экономию электроэнергии при переводе сети на более высокое напряжение можно рассчитать по формуле I2 I2  Э  0.003   lс  t р   1  2  , (3.2.2.3)  S1 S 2  где: lс - длина участка сети, на котором производится повышение номинального напряжения, м; I1 и I2 - средние значения токов в каждом проводе сети до и после повышения напряжения, A; S1 и S2 - сечения проводов до и после повышения напряжения (если провода не меняли, то S1= S2); tp - расчетный период времени, ч. Экономию электроэнергии при реконструкции сети без изменения напряжения можно рассчитать по формуле:  l l  Э  0.003 I 2   1 1  2 2   t р , S2   S1 (3.2.2.4) где: I - среднеквадратичное значение фазного тока; l1, ρ1, S1 и l2, ρ2, S2 - длина, удельное сопротивление, сечение участка сети до и после реконструкции сети, tр - расчетный период времени. При изменении нагрузки изменяются потери напряжения в линиях электропередачи, поэтому практически во всех электросетях возникает проблема регулирования напряжения. По целесообразности применения способов и средств регулирования напряжений все электрические сети можно разделить на следующие три группы. 1. Электросети с однородной нагрузкой. Для таких сетей задача решается наиболее просто: регулирование напряжения можно осуществлять в центре питания способом встречного регулирования. При таком способе на шинах 6-10 кВ в период пиковых нагрузок поддерживается напряжение, повышенное на 5-10% по отношению к номинальному, а в период минимальных нагрузок напряжение снижается до номинального. 2. Электросети, неоднородные нагрузки которых подключены к отдельным линиям 620 кВ. Для таких сетей применяется дифференцированное регулирование на разных секциях шин центра питания или регулирование линейными регуляторами, включенными на группы линий или отдельные линии. Если дифференцированное регулирование напряжения в центре питания отсутствует, можно решать эту задачу с помощью средств местного регулирования. Для этого можно использовать конденсаторные батареи, оборудованные устройствами автоматического управления, или синхронные двигатели с устройствами автоматического управления током возбуждения. При «избыточном» количестве включенных конденсаторных батарей или при «перевозбуждении» синхронного двигателя в сеть генерируется реактивная энергия, что повышает напряжение в сети. Использование трансформаторов 6-10/0,4 кВ, снабженных регулятором напряжения под нагрузкой (РПН), целесообразно лишь для потребителей, работающих в оптимальном режиме при определенных значениях напряжения, например, для некоторых типов электротермических установок. 3. Электросети с неоднородными нагрузками распределительных трансформаторов, присоединенных к общей линии. Оптимальные значения напряжений в таких сетях могут обеспечиваться сочетанием регулирования в центре питания и местного регулирования. Большое значение для поддержания оптимального напряжения имеет правильный выбор рабочей отпайки распределительного трансформатора. По мере удаления от центра питания роль местного регулирования напряжения возрастает. Для регулирования напряжения применяются следующие средства:  линейные регуляторы;  управляемые батареи конденсаторов;  синхронные двигатели с автоматическим регулированием тока возбуждения; синхронные компенсаторы;  вольтодобавочные агрегаты с продольно-поперечным регулированием;  силовые трансформаторы с РПН. Силовые трансформаторы Силовые трансформаторы служат для преобразования переменного тока одного напряжения в другое напряжение и применяются для передачи и распределения электроэнергии. В настоящее время на многих предприятиях используются трансформаторы, изготовленные более 20-30 лет назад. Известно, что при старении трансформаторов потери активной мощности в них возрастают. Кроме того, изменились материалы, из которых сейчас изготавливают трансформа торы, изменилась и сама технология их изготовления Трансформаторы старой серии, изготовленные 40 и более лет назад, имеют более высокие активные потери холостого хода и короткого замыкания, по сравнению с трансформаторами новой серии. Это связано с применением для изготовления магнитопроводов горячекатаной стали. В трансформаторах новой серии стали использовать холоднокатаную сталь с высокой магнитной проницаемостью и низкими потерями. Кpoме того, изменили схему шихтовки пластин магнитопровода, в результате чего потери снизились еще на 15-20%. Замена трансформаторов старой серии исчерпавших полностью ресурс своей работы, позволит получить существенную экономию электроэнергии, особенно если вместо старых трансформаторов, работавших с неполной загрузкой, устанавливая трансформаторы меньшей мощности. Сравнение потерь XX и КЗ некоторых трансформаторов старой и новой серии приведено в табл. 1. Из таблицы видно, что трансформаторы новой серии имеют даже при большей мощности существенно меньшие потерь активной мощности. Таблица 3.2.2.1. Сравнение потерь в трансформаторах старой и новой серии Трансформаторы старой серии Тип ΔРХ, кВт ΔРК, кВт ТМ-20/10 0,22 0,6 ТМ-320/10 1,9 6,2 ТМ-560/10 2,5 9,4 ТМ-750/10 4,1 11,9 Трансформаторы новой серии Тип ΔРХ, кВт ΔРК, кВт TM-25/10 0,125 0,69 TM-400/10 1,08 5,9 TM-630/10 1,68 8,5 ТМ-1000/10 2,45 11,6 У силовых трансформаторов, в зависимости от типа, можно в небольших пределах ступенчато изменять коэффициент трансформации, переключаясь с одной отпайки на другую. Есть трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (имеющие устройства РПН) и трансформаторы с переключением без напряжения (с устройствами ПБН). Регулируя напряжение (9 ступеней по +1,33% при использовании РПН и 2 ступени по +2,5 % при использовании ПНБ), можно существенно снизить потери активной электроэнергии в электрооборудовании и осветительных приборах предприятия. Потери активной электроэнергии в трансформаторе рассчитываются по формуле:  То  Ркз  К32Т р , кВт·ч Эа  Рхх Pxx  Pxx  Кип Qxx (3.2.2.5) - приведенные потери мощности холостого хода трансформатора, кВт; - приведенные потери мощности короткого замыкания, кВт; Кз = Icp/Iн - коэффициент загрузки трансформатора по току; Рхх - потери мощности холостого хода, в расчетах следует принимать по каталогу равными потерям в стали (Для трансформатора ТМ-1000/10 Рхх = 2,1 - 2,45 кВт); Ркз - потери мощности короткого замыкания; в расчетах следует принимать равными по каталогу потерям мощности в металле обмоток трансформатора (для приведенного выше трансформатора Ркз = 12,2 - 11,6 кВт); Кип - коэффициент изменения потерь, зависящий от передачи реактивной мощности (для промышленных предприятий, когда величина его не задана энергосистемой, следует принимать в среднем равным 0,07), кВт/кВАр; То - полное число часов присоединения трансформатора к сети; Тр - число часов работы трансформатора под нагрузкой за учетный период; Qxx = Sнт Ixx / 100 - постоянная составляющая потерь реактивной мощности холостого хода трансформатора, кВАр; Qкз = Sнт Uk / 100 - реактивная мощность, потребляемая трансформатором при полной нагрузке, кВАр; Ixx - ток холостого хода, % (1,4 - 2,8%); Uk - напряжение короткого замыкания, % (5,5 %); Sнт - номинальная мощность трансформатора, кВА (1000 кВА); Icp - средний ток за учетный период, А ; Iн - номинальный ток трансформатора. (Потери активной мощности в режиме холостого хода названного выше трансформатора равны 4,41 кВт). Pкз  Pкз  Кип Qкз Потери реактивной энергии за учетный период(потери реактивной мощности в режиме холостого хода названного выше трансформатора - 28 кВт, суммарные потери 32,41 кВт, что при цене 330 руб./кВт составит около 940 тыс. руб. за год): Эp  Sнт I xxТо / 100  SнтU k К32Т р / 100 . (3.2.2.6) При подсчете потерь мощности в трехобмоточном трансформаторе пользуются выражением: Pтт  Pxx  Pкз 1Кэ21  Pкз 2 Кэ22  Pкз 3 Кэ23 , (3.2.2.7) где: Pкз 1 , Pкз 2 , Pкз 3 - приведенные потери активной мощности в обмотках высшего (1), среднего (2), и низшего (3) напряжения; Kэ1, Kэ2, Kэ3 - коэффициенты загрузок этих же обмоток. Активные потери энергии в двухобмоточных трансформаторах в зависимости от степени их загрузки Ncp/Nном равны: Эа = (А + В (Ncp/Nном)2) Nном·/100, кВт·час (3.2.2.8) Рн.пот = А + В - мощность активных потерь трансформатора при работе на номинальной нагрузке в % от номинальной мощности трансформатора (%); Эа - общее потребление трансформатором активной мощности за отчетный () период, (кВт час); Ncp - средняя мощность активной нагрузки трансформатора за отчетный период Ncp = Э/ (кВт); Nном - номинальная активная мощность трансформатора (кВт);  - отчетный период эксплуатации трансформатора (час); А - активная мощность потерь трансформатора при работе на холостой нагрузке в % от номинальной мощности трансформатора, (%); В - активная мощность потерь трансформатора от составляющей нагрузки, в % от номинальной мощности трансформатора (%). Таблица 3.2.2.2. Относительные данные для расчета потерь в высоковольтных масляных трансформаторах Тип тр-ра ТМ-5/10 ТМ-10/10 ТМ-10/6 ТМ-20/10 ТМ-20/6 ТМ-25/10 ТМ-25/6 ТМ-40/10 ТНЗ-40/10 ТМ-40/6 ТМ-63/6 ТМ-63/10 ТМ-100/10 ТМ-100/6 ТМ-180/6 ТМ-100/35 ТМ-250/10 ТМ-320/6 ТМ-320/10 ТМ-400/10 ТМ-400/35 ТМ-560/10 Nном кВт 5 10 10 20 20 25 25 40 40 40 63 63 100 100 180 100 250 320 320 400 400 560 Рхх кВт 0,09 0,14 0,105 0,22 0,155 0,125 0,125 0,18 0,15 0,24 0,36 0,265 0,365 0,365 1 0,465 1,05 1,35 1,9 1,08 1,35 2,5 Ркз кВт 1,165 0,335 0,335 0,6 0,515 0,69 0,69 1 0,85 0,88 1,47 1,47 2,27 2,27 4 2,27 4,2 4,85 6,2 5,9 5,9 9,4 Ixx % 10 10 10 10 9,5 3,2 3,2 3 3 4,5 4,5 2,8 2,6 2,6 6 4,16 3,68 5,5 7 3 2,1 6 Uk % 5,5 5,5 5,5 5,5 4,5 4,7 4,7 4,7 4,5 4,5 4,7 4,7 4,7 4,7 5,6 6,8 4,7 4,5 5,5 4,5 6,5 5,5 А % 2,5 2,1 1,7 1,8 1,44 0,72 0,72 0,66 0,58 0,91 0,88 0,61 0,54 0,54 0,97 0,75 0,67 0,80 1,08 0,48 0,48 0,86 В % 23,6 3,73 3,7 3,38 2,89 3,08 3,09 2,83 2,44 2,51 2,66 2,66 2,59 2,59 2,61 2,74 2,01 1,83 2,32 1,79 1,93 2,06 Pн.пот* % 26,18 5,83 5,48 5,18 4,33 3,81 3,81 3,48 3,02 3,43 3,54 3,27 3,14 3,14 3,58 3,50 2,68 2,63 3,40 2,27 2,41 2,93 Uk А В Pн.пот* % % % % 5,5 0,47 1,73 2,21 6,5 0,45 1,66 2,11 5,5 0,96 1,97 2,93 8 0,38 1,79 2,17 5,5 0,44 1,54 1,98 6,5 0,37 1,51 1,88 5,5 0,38 1,51 1,89 6,5 0,32 1,48 1,81 5,5 0,25 1,32 1,57 6,5 0,28 1,39 1,67 6,5 0,22 1,29 1,51 7,5 0,25 1,35 1,65 Средние 1,07 3,91 4,98 значения *) Потери активной энергии в трансформаторе можно оценить по доле потерь от величины номинальной мощности трансформатора, которая зависит от среднего значения коэффициента загрузки трансформатора (Кз = Icp / Iн = Ncp / Nном) и продолжительности нахождения трансформатора под нагрузкой за отчетный период. Тип тр-ра ТМ-630/10 ТМ-630/35 ТМ-750/10 ТМ-1000/6 ТМ-1000/10 ТМ-1000/35 ТМ-1600/10 ТМ-1600/35 ТМ-2500/10 ТМ-2500/35 ТМ-4000/10 ТМ-4000/35 Nном кВт 630 630 750 1000 1000 1000 1600 1600 2500 2500 4000 4000 Рхх кВт 1,68 2 4,1 2,75 2,45 2,75 3,3 3,65 4,6 5,1 6,4 6,7 Ркз кВт 8,5 7,6 11,9 12,3 11,6 10,6 18 16,5 23,5 23,5 33,5 34,777 Ixx % 3 2 6 1,5 2,8 1,4 2,6 1,4 1 1,1 0,9 1,3 Мероприятия по экономии электроэнергии при использовании трансформаторов: 1. Отключение силовых трансформаторов в воскресные дни и в нерабочие смены дает экономию за счет отсутствия потерь холостого хода и повышения коэффициента мощности во внутризаводских сетях электроснабжения. 2. Замена трансформаторов старой серии на трансформаторы новой серии с пониженными потерями. 3. Отключение слабозагруженных трансформаторов с переброской нагрузки на другие трансформаторы (если это возможно и не снижает категорию надежности электроснабжения). Автономные источники электропитания Применение на предприятиях автономных источников питания расширяется по следующим причинам. В настоящее время тарифы на электроэнергию растут из года в год. Особенно заметно в последние годы выросла плата за заявленную мощность при использовании двухставочных тарифов на электроэнергию. Например, в Москве за 1 кВт заявленной мощности по тарифам СН в 2004 г. нужно было платить 286,5 руб. Структура финансовых затрат на электроэнергию существенно изменилась. Раньше примерно 2/3 всех затрат на электроэнергию у предприятий с неравномерным графиком суточной нагрузки составляла плата за израсходованную электроэнергию и 1/3 - за заявленную мощность. Сейчас все поменялось с точностью до наоборот. Если на предприятии использовать автономные источники питания для снятия пиковых нагрузок в часы максимума потребления, то можно значительно снизить величину заявленной мощности. Это позволит получить существенную экономию финансовых средств, идущих на плату за заявленную мощность. Энергоснабжающие организации часто требуют у потребителей 1-й категории надежности плату за потери холостого хода резервных трансформаторов, которые необходимы для обеспечения этой категории. Использование автономных источников питания позволит обеспечить надежную работу электрооборудования предприятия даже при переходе на более низкую категорию электроснабжения от сторонних источников. При увеличении объемов производства часто возникает необходимость увеличения объемов расхода электроэнергии. Проведение дополнительных линий электропередачи может оказаться менее выгодным по сравнению с использованием автономных источников питания. Устройства для улучшения качества электрической энергии Фильтры высших гармонических составляющих напряжения. Самым эффективным средством уменьшения значений высших гармоник в настоящее время являются резонансные фильтры, состоящие из последовательно соединенных емкости, индуктивности и демпфирующего активного сопротивления. Каждый фильтр настраивается в резонанс на частоту той высшей гармоники, которую нужно уменьшить. Такой фильтр имеет малое сопротивление на резонансной частоте, и токи гармонической составляющей этой частоты шунтируются фильтром. Симметрирующие устройства. Для симметрирования нагрузки в настоящее время используются симметрирующие устройства, как правило, статические. Такие устройства состоят из индуктивностей и емкостей. Для однофазных установок с коэффициентом мощности, близким к единице (например, печи сопротивления), рекомендуется схема Штейнметца; для установок, коэффициент мощности которых равен или может быть доведен до 0,866, рекомендуется схема с реактором-делителем (рис. 1). Если установка работает с постоянной нагрузкой, то обычно используется неуправляемое симметрирующее устройство. Для установок с изменяющейся нагрузкой (например, нагрузка тигельных индукционных печей по ходу плавки изменяется) используют управляемые симметрирующие устройства (при питании установок от трехфазных трансформаторов симметрирующие устройства устанавливают на стороне НН трансформатора). Управление устройством осуществляется изменением числа включенных конденсаторных банок и переключением отпаек реактора. Рис.3.2.2.1. Симметрирующие устройства: а) по схеме Штейнметца; б) с реактором-делителем. Компенсаторы реактивной мощности. Компенсация может быть индивидуальной, групповой и централизованной. Самая эффективная из них - индивидуальная, когда источник реактивной мощности устанавливается непосредственно вблизи крупного потребителя. Объясняется это тем, что передача реактивной энергии по линиям электропередачи и через трансформаторы вызывает дополнительные потери активной мощности и напряжения, поэтому устройства для генерирования реактивной мощности стараются установить вблизи потребителей. Для компенсации реактивной мощности используются конденсаторные батареи (статические компенсаторы) и синхронные машины. Необходимо оценить эффективность работы компенсационных устройств, проанализировать влияние изменение cos  на потери в сетях в течение суток , подобрать режимы эксплуатации косинусных батарей и при наличии синхронных двигателей, работающих в режиме компенсации реактивной мощности, использовать автоматическое управление током возбуждения. Реактивная мощность при синусоидальном напряжении однофазной сети равна Q = U I sin  = Р tg , в трехфазной сети - как алгебраическая сумма фазных реактивных мощностей. Уровень компенсируемой мощности Qk определяется как разность реактивных мощностей нагрузки предприятия Qп и представляемой предприятию энергосистемой Qэ: Qk = Qп - Qэ = Рср (tg п - tg э) (3.2.2.9) где: Рср - среднегодовая нагрузка предприятия, кВт. Рср можно найти, разделив годовое потребление активной энергии А, (кВт∙ч) на годовое число часов работы предприятия Т, (ч). Параметр А можно взять по показаниям счетчиков активной энергии. Основными источниками реактивной мощности на коммунальных предприятиях являются: • Асинхронные двигатели (45 - 65%). • Трансформаторы всех ступеней трансформации (20 - 25%). Таблица 3.2.2.3. Влияние увеличения cos  на снижение реактивных потерь 0,5 0,5 0,6 0,6 Прежний cos  0,8 0,9 0,8 0,9 Новый cos  Снижение тока, % 37,5 44,5 25 33 Снижение потерь по сопротивлению, % 61 69 43,5 55,5 0,7 0,8 12,5 23 0,7 0,9 22 39,5 Таблица 3.2.2.4. Рекомендуемая емкость статических конденсаторов для корректировки единичных асинхронных двигателей Статический конденсатор Мощность двигателя (кВт),  380 В х 3 (кВАр в % мощности двигателя) 1-3 50 4 - 10 45 11 - 29 40 30 - 35 35 Рис. 3.2.2.2. Правильная компенсация реактивной мощности электродвигателя На рис . 3.2.2.2 представлены: трансформатор (1), электродвигатель (2) и конденсатор (3). В примере без использования конденсатора нагрузка на трансформатор и электрическую сеть увеличивается из-за реактивной мощности (пунктирная стрелка). Этого можно избежать, как в примере справа, когда только активная мощность (жирная стрелка) влияет на нагрузку. Перечень мероприятий, позволяющих повысить cos : • Увеличение загрузки асинхронных двигателей. 0,8 0,9 11 21 • При снижении до 40% мощности, потребляемой асинхронным двигателем, переключать обмотки с треугольника на звезду. Мощность двигателя при этом снижается в 3 раза. • Применение ограничителей времени работы асинхронных двигателей и сварочных трансформаторов в режиме, холостого хода (XX). • Замена асинхронных двигателей синхронными. • Применение технических средств регулирования режимов работы электродвигателей. • Нагрузка трансформаторов должна быть более 30% номинальной мощности. Технические средства компенсации реактивной мощности: • Синхронные электродвигатели в режиме перевозбуждения. • Комплектные конденсаторные батареи. • Статические компенсаторы (управляемые тиристорами реакторы или конденсаторы). Общие требования - компенсаторы должны быть приближены к генераторам реактивной мощности. Синхронные двигатели (СД) широко используются в промышленности и наряду с функциями привода различных механизмов позволяют поддерживать оптимальные значения коэффициента мощности в сети электроснабжения, генерируя в сеть реактивную мощность. Компенсирующая способность СД сильно зависит от тока возбуждения Iв, при номинальном значении последнего она имеет наибольшее значение. При снижении Iв на 20 % компенсирующая способность СД (например, при cosφ = 0,8 и нагрузке 70 %) падает на 45 %. При эксплуатации СД, для того чтобы двигатель меньше нагревался, часто снижают ток возбуждения. Потери активной мощности в СД наименьшие при cosφ = 1. В режиме перевозбуждения (режим генерации реактивной мощности) потери в СД существенно выше, чем в режиме недовозбуждения. В связи с этим в ряде случаев установка конденсаторных батарей по приведенным капитальным затратам может оказаться более экономичной, чем использование СД для генерации реактивной мощности. Использование СД мощностью >1000 кВт при частоте вращения >600 об/мин экономически выгоднее, чем использование конденсаторных батарей. СД малой мощности и тихоходные не выгодно использовать для компенсации реактивной мощности. Синхронные компенсаторы (СК) предназначены для генерации реактивной мощности в сеть электроснабжения, а также для регулирования напряжения сети. Крупные СК используются в основном на подстанциях энергосистем. СК не выполняют механическую работу, поэтому они имеют меньший воздушный зазор и облегченный вал. Основные понятия об электрических нагрузках и о графиках использования электроустановок При энергетических обследованиях большое значение имеет анализ графиков нагрузок мощных электропотребителей. График нагрузки берется за время, кратное времени законченного технологического цикла tц. По регулярности нагрузки графики подразделяются на периодические, циклические, нециклические и нерегулярные (см. рис. 3.2.2.3). Периодические графики (см. рис. 3.2.2.3, а) имеют место при поточном производстве. Время цикла таких нагрузок постоянно и равно: tц  t р  tо где: tр и tо — время работы и остановки (паузы), которые также постоянны. (3.2.2.10) Цикличный график (см. рис. 3.2.2.3, б) соответствует непоточному производству, время пауз различно, но характер и продолжительность рабочих интервалов неизменны. У нецикличного и нерегулярного графиков (см. рис. 3.2.2.3., в, г) рабочее время, время остановок и врем циклов различно. Различают следующие режимы работы. 1. Продолжительный режим, когда при работе с неизменной нагрузкой время работы достаточно достижения всеми частями оборудования установившихся значений температур. 2. Кратковременный номинальный режим такой, когда периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения. Температура нагрева частей оборудования не достигает установившихся значений, а при отключении происходит охлаждение до температуры окружающей среды. 3. Повторно-кратковременный номинальный режим (ПКР) - это режим, при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения, причем как рабочие периоды, так и паузы недостаточно длинны, и температура не достигает установившихся значений. Потребление электроэнергии при использовании электроприводов [6, 13] Электроприводом (ЭП) называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств и предназначенного для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. Электропривод является одним из основных потребителей электроэнергии. По оценкам специалистов, на электропривод приходится до 70 % всей потребляемой электроэнергии. Основное условие эффективной работы электропривода — это соответствие электрической мощности двигателя и требуемой механической мощности. При недогрузке двигателя снижается его КПД и коэффициент мощности, при перегрузке двигатель перегревается и выходит из строя. Годовое потребление электроэнергии электродвигателем во много раз превышает его стоимость, поэтому если электродвигатель не соответствует требуемой механической мощности и работает с большой недогрузкой, то его надо заменять двигателем меньшей мощности. Если привод работает в длительных режимах без частых включений и отключений электродвигателя, то во многих случаях целесообразно заменить обычный двигатель на энергоэффективный. Такие двигатели имеют более широкие возможности работы в термически перегруженном состоянии, легче в обслуживании и потребляют на 25 % меньше электроэнергии. Кроме того, они не шумят и менее требовательны к отклонениям напряжения. Такие двигатели особенно эффективны при нагрузке в 70 %, т. е. при наиболее распространенной нагрузке. Стоимость энергоэффективных электродвигателей на 30-60 % выше, чем обычных, но их применение окупается. Рис. 3.2.2.3. Разновидности графиков индивидуальных нагрузок: а) - периодический; б) - цикличный; в) - нецикличный; г) - нерегулярный Часто возникает необходимость в применении регулируемого электропривода. Это либо диктуется требованиями технологического процесса, например, если требуется изменить скорость ленты конвейерной печи до оптимального значения, либо изменениями нагрузки, например у нагнетательного оборудования. Примерные значения экономии электроэнергии при замене нерегулируемого привода на регулируемый будут следующие: для насосов - 20 % , для воздуходувок и вентиляторов - 30 %, для компрессоров - 40÷50 % и для вентиляционных систем -50 %. В данной работе невозможно дать информацию по всем видам электроприводов, применяемых в промышленности и ЖКХ, поэтому приведем общие мероприятия по экономии электроэнергии при использовании электропривода. Малозатратные мероприятия:  качественное техническое обслуживание всех элементов электропривода, наличие графика ППР и контроль за его соблюдением;  дисциплина труда, своевременное отключение электропривода, недопущение его длительной работы на холостом ходу;  применение таймеров холостого хода. Среднезатратные мероприятия:  использование устройств мягкого пуска двигателя. Асинхронные электродвигатели Наиболее мощным потребителем электроэнергии на промышленных предприятиях являются электродвигатели, которые потребляют до 80 % всей вырабатываемой электроэнергии. Двигатели бывают переменного и постоянного тока. Двигатели переменного тока подразделяются на асинхронные и синхронные. Асинхронные двигатели получили наибольшее распространение как наиболее простые, надежные и дешевые. Асинхронные двигатели (АД) бывают с фазным ротором и с короткозамкнутым ротором. АД с фазным ротором сложнее и дороже АД с короткозамкнутым ротором, у них более низкий коэффициент мощности. АД с фазным ротором в режиме пуска работает, как обычный АД с короткозамкнутым ротором. В рабочем режиме АД с фазным ротором имеет свойства синхронного двигателя: регулируя ток возбуждения, можно регулировать cosφ, двигатель имеет КПД выше, чем у обычного АД на 0,6-3,5 % , он менее чувствителен к колебаниям напряжения питания, и его вращающий момент пропорционален напряжению питания, а не квадрату напряжения, как у обычного АД. Электродвигатели закрытого и взрывозащищенного типов имеют меньший коэффициент мощности па сравнению с открытыми, поэтому их применение должно быть обосновано. Электрические потери в двигателях можно разбить на следующие: • потери электроэнергии в обмотках двигателя Они пропорциональны активному сопротивлению обмоток и квадрату тока нагрузки. Эти потери вызывают нагрев обмоток; • потери в стали (потери намагничивания). Эти потери не зависят от нагрузки двигателя и зависят' лишь от напряжения питания; • потери на рассеивание магнитного потока. Эти потери зависят от нагрузки; • потери на трение. Зависят от скорости вращения двигателя, но не зависят от нагрузки. При снижении загрузки электродвигателей растает доля потребления реактивной мощности по отношению к активной, что приводит к уменьшению коэффициента мощности, КПД двигателя снижается. Например, двигатель мощностью 5 кВт, имеющий КПД 80% при номинальной загрузке, при загрузке 50% снижает свой КПД до 55 %. Двигатель мощностью 150 кВт при тех же загрузках имеет КПД соответственно 90 и 65 %. При загрузке асинхронного двигателя менее 45 % его целесообразно менять на другой двигатель с соответствующей номинальной мощностью. При загрузке более 70 % замена двигателя нецелесообразна. При загрузке 45-70 % требуется проводить экономический расчет целесообразности замены двигателя. Потери активной мощности в электродвигателе равны:     Р  Qx  1  K з2  K з2  Qд.ном  Ки.п.  Рх  К з2  Ра.н. , (3.2.2.11) где Qх = √3∙Uд.ном∙Iх - реактивная мощность, потребляемая двигателем на холостом ходу, кВар; Iх –ток холостого хода двигателя, А; Uд.ном – номинальное напряжение двигателя, В; Кз= Р/Рд.ном - коэффициент загрузки двигателя; Рд.ном – номинальная мощность двигателя, кВт; Р – средняя мощность загрузки двигателя, кВт; ΔРа.н. = ΔРх/γ – прирост активной мощности в двигателе при 100%-ной нагрузке, кВт; Qд.ном = (Рд.ном/ηд)∙tgφном – реактивная мощность двигателя при номинальной нагрузке, кВар; ηд – КПД двигателя при полной нагрузке; tgφном – номинальный коэффициент реактивной мощности двигателя; К и.п. – коэффициент изменения потерь, кВт/кВар; ΔРх – активные потери холостого хода двигателя, кВт:  1 д         Рх  Рд.ном  (3.2.2.12)  д   1    где γ = ΔРх/ΔРа.н. – расчетный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя, его можно найти из выражения:  Рх % , 1  д %  Рх % (3.2.2.13) где ΔРх% - потери холостого хода активной мощности, потребляемой двигателем при 100% загрузке (в процентах). Коэффициент мощности асинхронного двигателя также снижается при неполной нагрузке: при номинальной нагрузке cosφ = 0,85, при 50 %-ной нагрузке - 0,74 и при нагрузке 25 % - 0,56. Повысить КПД двигателя, работающего с неполной нагрузкой, можно путем снижения напряжения питания. Это можно сделать, например, с помощью тиристорного регулятора напряжения. Снижая напряжение питания электродвигателя, уменьшаем потери в стали, повышая тем самым его КПД. Снижение с помощью регулятора напряжения питания электродвигателя позволяет уменьшить магнитное поле в стали, которое избыточно для рассматриваемого режима нагрузки, снизить потери в стали и уменьшить их долю в общей потребляемой мощности, т.е. повысить КПД двигателя. Сам регулятор напряжения (обычно в тиристорном исполнении) потребляет мало энергии. Его собственное потребление становится заметным, когда двигатель работает на полной нагрузке. Часто в режиме холостого хода потребляется почти столько же энергии, сколько необходимо для работы при низкой загрузке. Переключение обмоток двигателя мощностью 7,5 кВт, работающего в номинальном режиме (линейное напряжение равно 380 В) по схеме "треугольник", на схему «звезда» при работе на пониженной нагрузке 1 кВт (режим холостого хода) позволяет уменьшить потери с 0,5 кВт до 0,25 кВт. Автоматическое переключение обмоток со схемы "треугольник " на схему соединения "звезда >-" в зависимости от нагрузки является простейшей схемой регулирования двигателя, длительное время работающего на малой нагрузке. Необходимо избегать работы двигателя в режиме холостого хода. В установках с регулируемым числом оборотов (насосы, вентиляторы и др.) широко применяются регулируемые электроприводы. Оценочные значения экономии электроэнергии при применении регулируемого электропривода в вентиляционных системах, работающих в переменных режимах - 50%, в компрессорных системах - 40 50%, в воздуходувках и вентиляторах - 30%, в насосных системах - 25%. Во многих случаях экономичные режимы работы электропривода удается получить путем замены одного из двух одинаково мощных двигателей, работающих всегда с недогрузкой, на электродвигатель меньшей мощности. Например, это можно применить на насосах водоснабжения. При изменении нагрузки можно при правильном выборе мощности электродвигателя получить заметную экономию электроэнергии. В последнее время появились энергоэффективные электродвигатели, имеющие более высокий КПД за счет некоторого изменения отдельных элементов конструкции и применения более качественных сталей и медных обмоток. Потери в таких двигателях на 2-5 % ниже, они менее чувствительны к колебаниям сети, меньше шумят, легче в обслуживании и допускают большие термические нагрузки, чем обычные двигатели. Их цена не намного выше, а иногда и такая же, чем у двигателей обычного исполнения. Одна из фирм-производителей таких двигателей Вгоок Crompton Parkinson. Регулирование скорости асинхронного двигателя можно получить ступенчато и плавно. Ступенчатое регулирование скорости АД можно получить при использовании многоскоростных двигателей путем изменения числа пар полюсов. Чаще всего используются двухскоростные АД. Плавное регулирование скорости АД можно получить либо путем изменения напряжения его питания, либо путем изменения частоты питающего напряжения. При первом способе скорость АД можно лишь снижать, диапазон регулирования небольшой. При втором способе скорость можно не только снижать, но и увеличивать. Синхронные электродвигатели Синхронные электродвигатели. Наряду с асинхронными широко используются также синхронные двигатели (СД). Они имеют более высокий КПД (96-99 %) и перегрузочную способность по сравнению с асинхронными двигателями, и могут генерировать реактивную энергию, повышая тем самым коэффициент мощности в системе электроснабжения. Из-за необходимости возбуждения ротора постоянным током от возбудителя или выпрямителя, а также из-за сложного пуска СД часто не может конкурировать с асинхронным двигателем. Синхронные двигатели используются там, где их не требуется часто отключать и включать. В основном это мощные компрессоры, работающие в системах сжатия воздуха, на газокомпрессорных станциях, а также для привода технологических процессов, требующих постоянной скорости. Мощность СД достигает нескольких десятков МВт. Мощные СД работают, как правило, на напряжениях 6 и 10 кВ. Наиболее оптимальный режим СД при номинальном токе возбуждения. Полное возбуждение двигателя обеспечивает его более устойчивую работу, чем при недовозбуждении, способствует автоматической стабилизации напряжения, ослаблению механических касаний ротора и пульсации тока при работе СД с поршневыми компрессорами. При этом уменьшаются электрические резонансные явления основной и высших гармонических составляющих напряжения, облегчается работа автоматических устройств по регулированию величины генерируемой в сеть реактивной мощности. При токе возбуждения ниже номинального компенсирующая способность СД резко снижается. Потери активной мощности СД при перевозбуждении значительно выше, чем при недовозбуждении. Наименьшие потери у СД при cosφ = 1. 3.2.3. Электропотребление систем освещения Расход электроэнергии на освещение составляет в среднем 8-10% от общего потребления энергии в машиностроении, 15-25% - в текстильной, электронной и полиграфической промышленности. Замене осветительных приборов на более эффективные легко реализуется, при этом достигается не только экономия электроэнергии, но и существенно увеличивается срок службы ламп, следовательно, снижаются и эксплуатационные расходы. Более качественное освещение создает комфортные условия труда и повышает производительность работников предприятия. 3.2.3.1. Источники электроосвещения Для осветительных приборов используют напряжения 12, 36, 127, 220 и 380 В. Коэффициенты мощности ламп накаливания равны единице, у газоразрядных ламп с пускорегулирующей аппаратурой - 0,5-0,6. В осветительных установках с лампами ДРЛ и с люминесцентными лампами используется групповая компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей. Осветительные приборы являются однофазной нагрузкой. Эту нагрузку легко распределить по фазам для получения равномерной загрузки фаз. Освещение представляет собой равномерный характер нагрузки, продолжительность работы которой зависит от сезона и географического положения. При использовании газоразрядных ламп в сети (прежде всего в нулевом проводе) появляются высшие гармоники. Сравнительная характеристика источников света приводится в табл. 3.2.3.1. Таблица 3.2.3.1. Сравнительные характеристики источников света Источник света Лампа накаливания (ЛН) Люминесцентная лампа (ЛЛ) Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) Дуговая ртутная лампа (ДРЛ) Световая лм/Вт 7-22 50-90 60-80 55 отдача, Средний службы, ч 1000-2000 5000-12000 10 000 16 000 срок Индекс Ra 100 92^-57 85 40 цветопередачи, Натриевая лампа высокого давления (НЛВД) Металлогалогенная лампа (МГЛ) 80-120 90 12 000 10 000 25 75-95 Лампы накаливания Лампы накаливания имеют самую низкую световую отдачу и самый маленький срок службы. Чаще всего ЛН используются в ЖКХ, на промышленных предприятиях для аварийного освещения производственных помещений, во вспомогательных и подсобных помещениях без постоянного пребывания людей, а также там, где другие лампы не подходят по условиям окружающей среды (повышенная влажность и др.) или при специальных требованиях по ограничению радиопомех. На срок службы ЛН сильно влияет величина напряжения питания. На каждый процент изменения напряжения питания ламп срок службы ЛН изменяется на 10 % в обратную сторону. Напряжение питания существенно влияет и на световой поток ЛН: на каждый процент изменения напряжения световой поток изменяется в ту же сторону на 3,7 %. Люминесцентные лампы Люминесцентные лампы являются самым распространенным источником освещения административных зданий, конструкторских бюро, лабораторий, а также при небольшой высоте установки — до 4 м и производственных помещений. ЛЛ имеют светоотдачу 50-90 лм/Вт, что во много раз превышает светоотдачу ЛН. Срок службы ЛЛ (не менее 5000 ч) также существенно выше срока службы ЛН. Люминесцентные лампы применяются для внутреннего освещения сухих помещений, так как на их работу влияют температура окружающего воздуха и влажность. При отклонении температуры окружающей среды от оптимальных значений снижается световой поток: максимальная светоотдача ЛЛ при температурах 18-25 °С. Область надежного зажигания ЛЛ находится при температурах от -20 до +40°С. ЛЛ должны применяться при относительной влажности воздуха не более 6065 %. При более высокой влажности на поверхности ЛЛ образуется пленка, затрудняющая зажигание лампы. На срок службы ЛЛ влияют напряжение питания и частые включениявыключения ламп. На каждый процент изменения напряжения питания срок службы изменяется в обратную сторону на 1,5~3,0 %. Высокая стабильность светового потока люминесцентной лампы достигнута за счет использования между стеклом и люминофором прозрачной защитной пленки, предотвращающей вредные реакции между ртутью, стеклом и люминофором, приводившие к поглощению ртути, почернению стекла и люминофора. Эффект мерцания осветительных приборов, или пульсация, оказывает негативное воздействие на биоритмы и самочувствие человека. Применяемые в настоящее время устаревшие люминесцентные лампы с электромагнитными дросселями создают такой эффект. Новое поколение ЛЛ предназначено для включения и работы только с электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА), которые создают ток высокой частоты. При этом обеспечиваются большие преимущества в отсутствии пульсации и возможности автоматической регулировки света. Лампы высокого давления Лампы высокого давления широко используются для наружного освещения и для освещения больших помещений (цеха, склады, павильоны и др.). Одним из недостатков ламп высокого давления является их инерционность при повторном включении: если напряжение питания на какой-то миг отключится и снова включится, то требуется определенное время для зажигания ламп, иногда несколько минут. Это во многих случаях требует наличия дополнительного дежурного освещения. Электрические и световые параметры ламп высокого давления мало зависят от влажности окружающего воздуха и температуры. Потери мощности в индуктивных балластах составляют до 10 % мощности лампы (у ЛЛ — более 20 %). На световые параметры ламп влияет их положение: в горизонтальном положении световой поток может снизится до 15% по сравнению с вертикальным положением. Светоотдача и срок службы у ДРЛ и МГЛ примерно такие же, как у люминесцентных ламп. У натриевых ламп светоотдача примерно в два раза выше, но очень низкий индекс цветопередачи. Из-за последнего (красноватый оттенок цвета) натриевые лампы не применяются для освещения цехов и производственных помещений их применяют для наружного освещения территорий предприятий и дорог. В табл. 3.2.3.2 проводится сравнение мощности и светового потока различных ламп. Таблица 3.2.3.2.Сравнение мощности и светового потока различных ламп Мощность, Вт 15 25 40 75 80 100 125 150 200 250 300 400 500 700 750 1000 ЛН 105 205 430 930 1380 1900 2700 4350 8100 13100 18 200 Световой поток, лм ЛЛ 835 2180 3250 5400 7000 8000 10000 - ДРЛ 2950 5200 11 000 18 000 35 000 50 000 Светодиоды В последнее время появились новые виды осветительных приборов - светодиоды. Эти приборы потребляют очень небольшую мощность, имеют очень большой срок службы, основные преимущества светильников на светодиодах: 1. Направленность светового потока – возможность создавать точечную направленность света. Светодиоды размещаются на плоской поверхности и производят идеальное направленное освещение. Показатель использования светового потока равен 90 %, тогда как у стандартного источника света он составляет не более 60–75 %; 2. Контрастность при освещении поверхности светодиодами в 400 раз превышает контрастность газоразрядных ламп, что обеспечивает идеальную четкость освещаемых объектов и цветопередачу (индекс цветопередачи составляет 80–85); 3. Отсутствие стробоскопического эффекта. При работе светодиодной матрицы отсутствует вредный эффект низкочастотных пульсаций, свойственный люминесцентным и газоразрядным источникам света; 4. Моментальное включение – не требуют времени на «разогрев» до полноценного уровня светоотдачи; 5. Низкий пусковой и рабочий токи, что снимает опасность перегрузки сети в момент включения светильников со светодиодами. Рабочий и пусковой токи равны 0,7–1,1 А, у светильников с газоразрядной лампой пусковой ток равен 4,5 А, а рабочий – 2,1 А; 6. Устойчивость к износу – срок действия не зависит от частоты включения / выключения. На продолжительность срока службы обычных ламп влияет частота включения / выключения; 7. Контролируемость и управляемость – совместимость с электронными системами контроля, которые управляют интенсивностью и цветом светового потока; 8. Устойчивость к низким температурам – возможность работы на холоде и в неблагоприятных условиях. В условиях низких температур эффективность излучения люминесцентных ламп резко падает. Эффективность светодиодов немного повышается при низких температурах, что делает их незаменимыми в наружном освещении; 9. Прочность и надежность – отсутствие стеклянных деталей и нити накала делает их незаменимыми в условиях промышленности, на транспорте, эскалаторах и в других ситуациях. Светодиоды также широко используются как антивандальное освещение, т. к. не содержат стекла, что отвечает требованиям безопасности и для детских комнат; 10. Специальные димеры для светодиодов работают с максимальной амплитудой, и минимальная интенсивность света составляет 5 % от максимума, а бывает и даже меньше; 11. Ресурс светильников со светодиодными матрицами составляет 40–70 тыс. ч. работы, что эквивалентно 15–20 годам работы в режиме городского освещения (за это время галогеновую лампу пришлось бы сменить 100 раз, а металлогалогеновую – 30); 12. Экономия электроэнергии достигает 50 % по сравнению с традиционными газоразрядными лампами и 90 % – по сравнению с лампами накаливания. Рис.3.2.3.1. Светильник для общественных помещений Рис.3.2.3.2. Светильник для освещения улиц Светодиоды можно применить как дежурное освещение, в подъездах жилых домов при использовании схем, включающих на короткое время (2-5 мин.) основное освещение по нажатию жильцами электрических кнопок или по сигналу от датчиков присутствия. Освещение промышленных предприятий по назначению подразделяется на рабочее, охранное, аварийное и эвакуационное. Освещение, в зависимости от места его установки, бывает внутреннее и наружное. Чаще всего для освещения помещений используются люминесцентные лампы. Лампы накаливания применяют там, где по условиям окружающей среды нельзя применять люминесцентные лампы. Люминесцентные лампы также неэффективно устанавливать на высоте более 5 м, для таких целей лучше использовать металлогалогенные лампы. Для наружного освещения используются как светильники, так и прожекторы. 3.2.3.2. Экономия электроэнергии в осветительных установках В табл. 3.2.3.3. приводится возможная экономия электрической энергии при замене менее эффективных источников света более эффективными. Таблица 3.2.3.3. Возможная экономия электрической энергии при переходе на более эффективные источники света Замена источника света ЛН на КЛЛ ЛН* на ЛЛ ЛН* наДРЛ ЛН* на МГЛ ЛН* на НЛВД ЛЛ на МГЛ ДРЛ на МГЛ ДРЛ на НЛВД Экономия энергии, % 40-60 40-54 41-47 54-65 57-71 20-23 30-40 38-50 *При снижении нормированной освещенности для ЛН на одну ступень в соответствии с нормами освещения. Использование в комплекте люминесцентных источников света вместо стандартной пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) электромагнитных ПРА с пониженными потерями повышает светоотдачу комплекта на 6-26 %, а электронных ПРА (ЭПРА) - на 14-55 %. Потери электроэнергии в пускорегулирующей аппаратуре можно определить по таблице 3.2.3.4. Таблица 3.2.3.4. Коэффициент потерь электроэнергии в пускорегулирующей аппаратуре Тип лампы ЛБ ЛБ ЛБ КЛ КЛ КЛ ДРЛ, ДРИ ДРЛ, ДРИ ДнаТ ДнаТ Тип ПРА Обычный электромагнитный Электромагнитный с пониженными потерями Электронный Обычный электромагнитный Электромагнитный с пониженными потерями Электронный Обычный электромагнитный Электронный Обычный электромагнитный Электронный Коэффициент потерь в ПРА 1,22 1,14 1,10 1,27 1,15 1,10 1,08 1,06 1,10 1,06 Применение комбинированного (общее + локализованное) освещения вместо только общего освещения позволяет получить экономию электрической энергии. Оценить возможную экономию поможет табл. 3.2.3.5. Таблица 3.2.3.5. Экономия энергии при комбинированной системе освещения Доля вспомогательной площади от полной площади помещения, % 25 50 75 Экономия электрической энергии, % 20-25 35-40 55-65 Для помещений площадью более 50 м2 следует применять автоматические устройства регулирования искусственного освещения в зависимости от естественной освещенности помещения. Системы автоматического управления (САУ) освещением позволяют производить регулирование яркости источника света (ЛЛ, КПЛ) от 100 % до 0 %. Система автоматического регулирования должна быть продублирована ручным управлением освещения. Экономия электроэнергии при внедрении автоматического управления освещением может быть оценена с помощью табл. 3.2.3.6. Таблица 3.2.3.6. Экономия электроэнергии при внедрении автоматического управления освещением Уровень сложности системы автоматического управления освещением Контроль уровня освещенности и автоматическое включение и отключение системы освещения при критическом значении освещенности Зонное управление освещением (включение и отключение освещения дискретно, в зависимости от зонного распределения естественной освещенности) Плавное управление мощностью и световым потоком светильников в зависимости от распределения естественной освещенности Экономия электроэнергии, % 10-15 20-25 30-40 Экономия электроэнергии при использовании различных способов регулирования искусственного освещения дана в табл. 3.2.3.7. Таблица 3.2.3.7. Экономия электрической энергии при использовании различных способов регулирования искусственного освещения Число рабочих смен Вид естественного освещения в помещении Верхнее 1 Боковое Способ регулирования искусственного освещения Непрерывное Ступенчатое Непрерывное Ступенчатое Экономия электрической энергии, % 36-27 32-13 22-7 12-2 Непрерывное Ступенчатое Непрерывное Ступенчатое Верхнее 2 Боковое 31-23 27-11 19-6 10-2 Экономичные компактные люминесцентные лампы (интегральные - с ЭПРА, встроенным в резьбовой цоколь) предназначены для использования в административных помещениях. В табл. 8 приводится сравнение компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) с лампами накаливания. Из таблицы видно, что использование КЛЛ вместо ЛН при том же световом потоке позволяет существенно снизить потребляемую мощность. КЛЛ выпускаются с таким же цоколем, как у ламп накаливания, что позволяет легко заменять ими лампы накаливания. Таблица 3.2.3.8. Сравнение характеристик ламп накаливания с компактными люминесцентными лампами Лампы накаливания Мощность, Вт 25 40 60 75 100 2x60 Световой поток, лм 200 420 710 940 1360 1460 КЛЛ Мощность, Вт 5 7 11 15 20 23 Световой поток, лм 200 400 600 900 1200 1500 Отношение световой отдачи КЛЛ к ЛН, отн. ед. 4,3 5,3 4,5 4,7 4,3 5,4 Затраты снижаются:  на замену ламп накаливания в 10 раз;  на оплату электроэнергии в 5,4 раза. В статье А. В. Савельева [16, №4/2008] освещаются итоги эксперимента по замене ЛН на КЛЛ, проводимого в жилых домах в Москве. В ходе эксперимента проводился регулярный мониторинг предварительных результатов, а также анализировались сведения от самих жильцов домов. Главным результатом эксперимента стало существенное снижение уровня потребления электроэнергии жителями домов, участвовавших в эксперименте. Так, снижение установленной потребляемой мощности в двух домах составило 178 кВт, что сэкономит жителям более 200 тыс. руб. в год и снизит общую нагрузку на подстанциях, к которым подключены эти объекты. В целом же, в домах, оборудованных газовыми плитами, расход электроэнергии снизился на 30–40 %, в домах с электрическими плитами – на 11–15 %. По расчетам экспертов ООН, только замена обычных лампочек на энергосберегающие в половине из 2,5 млн. столичных квартир дает экономию в 1 тыс. МВт, т. е. ровно столько, сколько нужно Москве для бездефицитной жизни. По мнению автора, наибольший потенциал экономии электроэнергии за счет применения компактных люминесцентных ламп находится в секторе ЖКХ, т. к. именно ЖКХ является самым большим потребителем электроэнергии (более 25 % всей потребляемой электроэнергии) и показывает самые высокие темпы роста потребления. 3.2.3.3. Расчет нормативного электропотребления на освещение По результатам обследования систем освещения можно определить фактическое потребление активной энергии осветительными приборами за год, используя формулу:  k N n  Wосв.г.ф    Pcв.i K праTГ .i   K c ,  i 1 j 1 i 1  (3.2.3.1) где: к - число зданий объекта обследования; N - число помещений в зданиях; п - число работающих светильников в i-ном помещении; P CBi - установленная мощность ламп в светильниках; К пра - коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре; T Гi - годовое число работы осветительных установок в i-ном помещении; К с - коэффициент спроса (для бюджетных организаций К с = 0,8). Нормативное годовое потребление электроэнергии можно определить по формуле: k N i i н Wосв . г  Wi , (3.2.3.2) Wi  n  P T i Гi i где: Wi энергия, потребляемая i-й группой типовых помещений, кВт/ч; (3.2.3.3.) где: п - количество типовых помещений в группе; Pi - мощность осветительной установки i-го помещения, кВт; Pi  Pуд.i  Ai  Eni /100 (3.2.3.4.) где: P vд i - удельная установленная мощность светильников i-го помещения, Вт/м2/100 лк; А - площадь i-гo помещения, м2; Е пi - нормированная освещенность i-го помещения группы, лк. Удельную установленную мощность P vд i можно найти по табл. 3.2.3.1, которая построена по данным нормативов для светильников с люминесцентными лампами. Таблица 3.2.3.1. Значение удельной мощности общего освещения Высота помещения, м <3 3-4 4-6 Площадь помещения, м2 <15 15-25 25-50 50-150 150-300 15-20 20-30 30-50 50-120 120-300 25-35 35-50 50-80 80-150 150-300 Значение удельной мощности общего освещения при освещенности 100 лк, Вт/м2 6,0 5,0 4,5 3,7 3,3 7,4 5,9 4,8 4,3 3,7 7,4 6,1 4,7 4,2 3,6 3.2.3.4. Нерациональные расходы электроэнергии на освещение Нерациональный расход электроэнергии на освещение имеет место, когда при достаточном естественном освещении включаются осветительные приборы. Это происходит либо по халатности работников предприятия, либо из-за плохого состояния поверхности стен, потолков, загрязненности стекол окон и др. Потери электроэнергии изза нарушения графика включения-отключения освещения можно определить по формуле: Эосв  Руст Кс (8760  Т ос ) (3.2.3.5) где: Руст - установленная мощность всех ламп, кВт; Кс - коэффициент спроса осветительной нагрузки; 8760 - среднегодовое число часов; Тос - число часов использования максимума осветительной нагрузки в зависимости от вида объекта, где она используется, числа смен и географической широты. В табл. 3.2.3.2 приведены значения коэффициента спроса осветительной нагрузки для различных объектов. Таблица 3.2.3.2. Коэффициенты спроса осветительной нагрузки № п/п 1 2 3 4 5 6 КС 1,0 0,95 0,95 0,9 0,8 0,6 Наименование объекта Мелкие производственные здания и торговые помещения Производственные здания, состоящие из отдельных помещений Производственные здания, состоящие из отдельных крупных пролетов Библиотеки, административные здания, предприятия общественного питания Учебные, детские и лечебные учреждения, конторские, бытовые и лабораторные здания Складские помещения, электроподстанции В табл. 3.2.3.3 приводится годовое число часов использования максимума осветительной нагрузки Тос для широты 56 градусов. Табличные значения для условий других географических широт нужно умножать на коэффициент: ●при односменной работе К = 0,7÷1,4 (меньшие значения для более низких широт, большие - для более высоких, единица соответствует широте 56 градусов); ●при двух- и трехсменной работе К = 0,96 ÷ 1,05. Таблица 3.2.3.3. Годовое число максимума осветительной нагрузки № п/п 1 2 1 2 3 Род осветительной нагрузки Тос Внутреннее освещение Рабочее освещение (для местности широтой 56 градусов) при одной смене при двух сменах при трех сменах Аварийное освещение Наружное освещение Рабочее освещение заводских территорий, включаемое ежедневно на всю ночь до 1 часа до 24 часов То же, включаемое в рабочие дни на всю ночь до 1 часа до 24 часов Охранное освещение, включаемое ежедневно на всю ночь Рабочее освещение территории поселка, включаемое ежедневно на всю ночь до 1 часа до 24 часов 1850 2500 4000 4800 360 2450 1750 3000 2000 1750 3500 3500 2350 1950 Загрязнение светильников из-за грязи, пыли, конденсата паров приводит к существенному снижения их КПД. Иногда освещенность из-за загрязнения падает в 8-10 раз. В связи с этим осветительные приборы необходимо периодически чистить. Рекомендуемая периодичность чистки светильников приводится в табл. 3.2.3.4.. Таблица 3.2.3.4. Рекомендуемая периодичность чистки светильников Наименование помещений Помещения со значительным выделением пыли: цехи доменные, мартеновские, ли- Сроки чистки светильников 2 раза в месяц тейные, кузнечные, цементных заводов, подготовительные отделы текстильных фабрик, обогатительные фабрики и др. Помещения со средним выделением пыли, дыма и копоти: цехи прокатные, механические, сборочные, металлоконструкций и др. Помещения с незначительным выделением пыли: цехи предприятий легкой и пищевой промышленности, административно-конторские помещения, лаборатории, конструкторские и проектные залы Установки наружного освещения 1 раз в 3 месяца 1 раз в 3 месяца 1 раз в 4 месяц Классификация показателей энергосбережения. Выделяют три основные группы показателей реализации энергосбережения:  показатели энергетической эффективности продукции;  показатели энергетической эффективности производственных процессов;  показатели реализации энергосбережения. Показатели энергетической эффективности классифицируют по:  группам однородной продукции;  виду используемых энергоресурсов (энергоносителей).  методам определения показателей;  области использования;  уровню интегрированности рассматриваемого объекта Различают показатели энергоэффективности использования электроэнергии, топлива, тепловой энергии и т.д. Методы определения показателей:  расчетно-аналитический;  опытно-экспериментальный:  статистический;  приборный;  смешанный. Расчетно-аналитический метод основывается на использовании методик определения расчетных значений показателей при проектировании изделий. Опытно-экспериментальный метод основывается на данных специально организованных экспериментов с опытными образцами энергопотребляющей продукции с проведением измерений характеристик для оценки показателей энергооэффективности. Статистический метод основывается на подборе и обработке статистических данных по показателям энергоэффективности продукции. Приборный метод основан на проведении специальных испытаний измерений фактических значений показателей энергоэффективности. Смешанный метод представляет собой комбинацию двух или более методов. По области использования различают показатели:  прогнозируемые;  планируемые;  фактические. Показатели энергосбережения различают по уровню интегрированности рассматриваемого объекта деятельности. Объектом деятельности может быть определена продукция, технологический процесс, участок, цех, производство, предприятие, регион, субъект федерации, Российская Федерация в целом. Деятельность в области энергосбережения характеризуется фактической экономией ТЭР, т.ч. за счет  нормирования и экономического стимулирования энергопотребления и снижения потерь ТЭР. Снижение потерь ТЭР достигается путем оптимизации режимов потребления; проведения не требующих значительных инвестиций организационнотехнических мероприятий по результатам энергетических обследований, внедрения приборов и систем учета ТЭР, подготовки кадров, проведения рекламных и информационных кампаний;  снижением энергоемкости производства продукции на предприятии и валового внутреннего продукта в регионе, стране за счет внедрения элементов структурной перестройки энергопотребления, связанной с освоением менее энергоемких схем энергообеспечения, вовлечения в энергетический баланс нетрадиционных возобновляемых источников энергии, местных видов топлив, вторичных энергоресурсов; реализации проектов программ энергосбережения, энергосберегающих технологий, оборудования и т.п. 8.3.2.Показатели экономичности энергопотребления. Показатель экономичности энергопотребления продукции (изделия) это количественная характеристика эксплуатационных свойств изделия отражающих его техническое совершенство, определяемое совершенством конструкции и качеством изготовления, уровнем или степенью потребления им энергии и (или) топлива при использовании изделия по прямому функциональному назначению. Показатели экономичности энергопотребления могут быть выражены в абсолютной и относительной форме. В качестве показателей экономичности энергопотребления более предпочтительны удельные показатели, т.е. количество энергии или топлива, затрачиваемое на производство единицы продукции или работы Например, в качестве показателя экономичности энергопотребления насосов используют КПД, т. е. отношение полезной мощности насоса к мощности на приводном валу Часто в качестве показателя экономичности энергопотребления принимают отношение расхода топлива или энергии к единице продукции. Например, удельный, расход условного топлива на единицу выработанной электроэнергии. Для ряда изделий возможно нормирование только абсолютного значения показателя энергопотребления. Так, для бытовых холодильников в качестве показателя экономичности энергопотребления можно принять расход электроэнергии за сутки, который необходим для поддержания средней температуры в холодильной камере при определенной температуре окружающей среды Для продукции потребляющей одновременно различные виды топлива и энергии показатели экономичности энергопотребления устанавливаются:  по каждому виду топлива отдельно;  по всем видам топлива в сумме в пересчете на условное топливо;  по каждому виду энергии отдельно,  по воем видам энергии в сумме в пересчете к одному виду единиц измерения. Технические нормативы расхода топлива и энергии устанавливаются в виде предельных значений показателей экономичности потребления при регламентированных условиях эксплуатации. Устанавливаемые значения показателей экономичности энергопотребления должны охватывать, как правило, весь рабочий диапазон изделия. Для электродвигатели, например, КПД устанавливается в виде графика в зависимости от развиваемой мощности. Технические нормативы расхода топлива и энергии предусматривают изменения нормируемых показателей экономичности потребления за период нормальной эксплуатации изделий. Применяются следующие формы записей технических нормативов расхода топлива и энергии: в виде числовых значений; в виде таблиц числовых значений, в виде графических зависимостей, в виде функциональных или иных зависимостей, выраженных аналитическими или иными формулами. 8.3.3.Показатели эффективности передачи энергии. Показатели эффективности передачи энергии задаются в виде абсолютных или удельных потерь энергии или энергоносителя в системе передачи энергии Потери энергии - это разность между количеством подведенной (первичной) и потребляемой (полезной) энергией. Потери энергии классифицируют следующим образом:  по области возникновения: - при добыче, - при хранении, - при транспортировании, - при переработке, - при преобразовании, - при использовании - при утилизации.  по физическому признаку и характеру. - потери тепла в окружающую среду с уходящими газами, технологической продукцией, технологическими отходами, уносами материалов, химическим и физическим недожогом, охлаждающей водой и т.п. - потери электроэнергии в трансформаторах, дросселях, токопроводах, электродах, линиях электропередачи, энергоустановках и т.п., потери с утечками через неплотности, - гидравлические - потери напора при дросселировании, потери на трение при движении жидкости (пара, газа) по трубопроводам с учетом местных сопротивлений последних, механические - потери на трение подвижных частей машин и механизмов.  по причинам возникновения: - в результате неоптимально выбранного технологического режима, - неправильной эксплуатации агрегатов, - вследствие конструктивных недостатков, - в результате брака продукции, - по другим причинам. Удельные показатели эффективности передачи энергии представляют собой отношение абсолютных значений потерь энергии в системе к характерным параметрам системы. В качестве характерных параметров используют:  расстояние, на которое передают энергию или энергоноситель;  исходные параметры энергоносителя;  размерные характеристики канала передачи энергии. В качестве показателя эффективности передачи тепловой энергии используют величину тепловых потерь на 1 км теплотрассы. Для системы электроснабжения в качестве показателя эффективности передачи применяется процент потерь электроэнергии в элементах сети и в сети в целом. В нормативной документации на систему передачи энергии устанавливают нормативы потерь энергии в регламентированных условиях работы системы. Показатели эффективности передачи энергии устанавливаются в форме числовых значений и таблиц числовых значений, графических зависимостей потерь энергии в функции характерных параметров системы, аналитических зависимостей. 8.3.4.Показатели энергоемкости изготовления продукции. Энергоемкость производства продукции - величина потребления энергии и (или) топлива на основные и вспомогательные технологические процессы изготовления продукции, выполнение работ, оказание услуг на базе заданной технологической системы Различают полную энергоемкость продукции и энергоемкость производства продукции. Полная энергоемкость продукции это величина расхода энергии и (или) топлива на изготовление продукции, включая расход на добычу, транспортирование, переработку полезных ископаемых и производства сырья, материалов, деталей с учетом коэффициента использования сырья и материалов. При интеграции по уровням управления различают производственную энергоемкость изготовления продукции для предприятия; энергоемкость национального дохода и энергоемкость валового общественного продукта для уровня федерации. Показатели производственной энергоемкости изготовления продукции могут быть представлены в абсолютной и удельной формах. Абсолютные значения показателей энергоемкости изготовления продукции характеризуют затраты топлива и энергии на основные и вспомогательные технологические процессы изготовления продукции. Они выражаются в абсолютных значениях затрат энергоресурсов, приходящихся на единицу продукции. В качестве единиц продукции используются принятые для данного вида единицы измерения -метры, тонн, квадратные метры, штуки и т.д. Производственная энергоемкость всей продукции имеет смысл для определенного интервала времени: год, квартал, месяц и т.д. При расчете значений показателей энергоемкости изготовления продукции, учитываются ТЭР на основные и вспомогательные процессы производства. Расход ТЭР на различные хозяйственные и прочие нужды не включается в расчет показателей энергоемкости. 8.3.5.Показатели эффективности использования топливно -энергетических ресурсов. Эффективность использования топливно - энергетических ресурсов характеризуется рядом понятий и показателей Полезной энергией называют энергию теоретически необходимую (в идеализированных условиях) для осуществления заданных операций, технологических процессов или выполнения работы и оказания услуг. Примеры определения термина полезная энергия:  в освещении - по световому потоку ламп;  в силовых процессах - по рабочему моменту на валу двигателя;  для процессов прямого воздействия - по расходу энергии, необходимому в соответствии с теоретическим расчетом для заданных условий;  в электрохимических и электрофизических процессах - по теоретическому расходу энергии, необходимому в соответствии с теоретическим расчетом для заданных условий на нагрев, плавку; испарение материала и проведение эндотермических реакций;  в термических процессах — по теоретическому расходу энергии, необходимому в соответствии с расчетом для заданных условий .на нагрев,  в отоплении, вентиляции, кондиционировании, горячем водоснабжении, холодоснабжении – по количеству тепла, полученному пользователем;  в системах преобразования, хранения, транспортирования топливно энергетических ресурсов — по количеству ресурсов, получаемых из этих систем. Коэффициент полезного использования энергии - величина равная отношению всей полезно использованной энергии (на предприятии, участке, энергоустановке и т.п.) к суммарному количеству израсходованной энергии Рациональным использованием топливо - энергетических ресурсов (ТЭР) называют использование топливно-энергетических ресурсов, обеспечивающих достижение максимальной при существующем уровне развития техники и технологии эффективности, с учетом ограниченности их запасов и соблюдения требований снижения техногенного воздействия на окружающую среду и других требований общества Понятие «Рациональное использование ТЭР» включает в себя выбор оптимальной структуры энергоносителей, комплексное использование топлива, в т.ч. его отходов, комплексное использование гидроресурсов, учет возможности использования органического топлива в качестве сырья для промышленности Непроизводительный расход ТЭР обусловлен их потреблением по причине несоблюдения или нарушения требований, установленных государственными стандартами, иными нормативными актами, нормативными и методическими документами. Экономия ТЭР определяется сокращением расхода ТЭР на производство продукции, выполнение работ, оказание услуг установленного качества без нарушения экологических и других требований в сопоставлении с базовым или эталонным значением. Эталонные значения расхода ТЭР устанавливаются в нормативных, технических, технологических документах и утверждаются соответствующим органом. 8.4.Энергоаудит предприятий и организаций. 8.4.1.Содержание, цели и организация энергоаудита. Энергоаудит (энергетические обследования) – обследование предприятий и организаций на предмет рациональности и эффективности использования топливноэнергетических ресурсов и разработка организационно- технических мероприятий для повышения эффективности их использования с целью снижения затрат на топливно– энергетические ресурсы. Энергоаудит проводится в соответствии с Федеральным законом "Об энергосбережении" № 28-ФЗ от 03 04 96, постановлением Правительства Российской Федерации № 1087 от 02 11 95 "О неотложных мерах по энергосбережению" и других нормативных документов. Энергоаудит проводится на предприятиях и организаций являющихся юридическими лицами независимо от форм собственности, их филиалах, использующих топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) для производства продукции и услуг, на собственные нужды. Энергоаудит направлен на решение следующих основных задач:  оценка фактического состояния энергоиспользования на предприятии, выявление причин возникновения и определение значений потерь топливно-энергетических ресурсов, разработка плана мероприятий, направленных на снижение потерь топливноэнергетических ресурсов,  выявление и оценка резервов экономии топлива и энергии,  определение рациональных размеров энергопотребления в производственных процессах и установках,  определение требований к организации по совершенствованию учета и контроля расхода энергоносителей  получение исходной информации для решения вопросов создания нового оборудования и совершенствования технологических процессов с целью снижения энергетических затрат, оптимизации структуры энергетического баланса предприятия путем выбора оптимальных направлений, способов и размеров использования подведенных и вторичных энергоресурсов. Общее руководство и координацию работ по проведению энергоаудита потребителей ТЭР осуществляют уполномоченные на это федеральные государственные учреждения и администрация региона. Право на проведение энергоаудита потребителей ТЭР имеют организации, получившие на это лицензии. Энергоаудитор должен отвечать следующим требованиям:  обладать правами юридического лица,  иметь необходимое инструментальное приборное и методологическое оснащение,  располагать квалифицированным и аттестованным персоналом,  иметь опыт выполнения работ в соответствующей области деятельности.  иметь лицензию на проведение энергоаудита. 8.4.2.Уровни энергетических обследований. Методология проведения энергоаудита включает следующие уровни энергетических обследований:  предварительный энергоаудит (предаудит)  энергоаудит первого уровня — расчет энергопотребления и затрат,  энергоаудит второго уровня — углубленное обследование энерготехнологических систем промышленного предприятия в целом, расчет энергетических потоков. Предаудит имеет цель оценить необходимость проведения аудиторской проверки. Для этого проводится: оценка доли энергозатрат в суммарных затратах предприятия (электроэнергия, тепловая энергия, топливо, вода), выявление динамики изменения доли затрат за 2 - 3 последних года. Если доля энергозатрат составляет: 5 —10%, то энергоаудит можно пока не проводить, 11 —15% то энергоаудит проводить необходимо, 16 — 20% и более то энергоаудит следует проводить срочно Энергоаудит первого уровня имеет цели:  определить структуру энергозатрат и структуру энергоиспользования,  определить и убедительно показать руководству предприятия потенциал энергосбережения,  выявить участки, где нерационально или расточительно расходуются энергоресурсы  расставить приоритеты будущей работы,  выявить и доказать руководству предприятия целесообразность проведения углубленного обследования Энергоаудит второго уровня имеет цели:  найти возможности внедрения энергосберегающих проектов,  оценить их технико-экономическую эффективность,  объединить в одну систему рекомендации и технические решения по рациональному энергопользованию и энергосбережению,  создать предпосылки для подготовки комплексного долговременного плана реализации энергосбережения на предприятии. 8.4.3.Методика проведения аудита. На стадии предаудита определяются основные характеристики предприятия — ассортимент выпускаемой продукции, состав потребляемых энергоресурсов, производственная структура численность работников состав основного оборудования и зданий режим работы, структура управления, общие затраты и затраты на энергоресурсыи т.д. На этом этапе следует четко определить доступную информацию по энергоиспользованию на предприятии, оценить степень ее достоверности, выделить ту ее часть, которая будет использоваться в энергоаудите. Необходимо выделить наиболее энергоемкие подразделения, технологические циклы и места наиболее вероятных потерь энергоресурсов. В конце предварительного этапа составляется программа проведения энергоаудита, которая согласуется с руководством предприятия и подписывается двумя сторонами При проведении энергоаудита первого уровня проводится сбор и анализ имеющейся на предприятии полезной для аудита информации, выявление возможного потенциала энергосбережения на предприятии. В сборе информации на предварительном этапе участвуют как обследующая организация, так и обследуемое предприятие. Источниками информации являются:  интервью и анкетирование руководства и технического персонала,  схемы энергоснабжения и учета энергоресурсов,  отчетная документация по коммерческому и техническому учету энергоресурсов  счета от поставщиков энергоресурсов,  суточные, недельные и месячные графики нагрузки,  данные по объему произведенной продукции, ценам и тарифам  техническая документация на технологическое и вспомогательное оборудование (технологические системы спецификации режимные карты регламенты и т.д.),  отчетная документация по ремонтным, наладочным испытательным и энергосберегающим мероприятиям,  другие источники. Необходимо выяснить, доля каких энергоресурсов в общем потреблении наиболее значительна, на использование каких энергоресурсов нужно обратить внимание прежде всего. Информация об энергопотреблении должна показывать долевое потребление различных энергоресурсов на предприятии и затраты на них. Информация по ценам должна включать цену за единицу топлива и тарифы на энергетические ресурсы. Для оценки потенциала экономии в потреблении электроэнергии необходимо получить информацию по ключевым показателям электропотребления, в частности:  какова мощность каждого ввода электроэнергии,  какова полная мощность присоединенной нагрузки,  каковы графики нагрузки,  какова средняя величина коэффициента мощности,  имеется ли компенсация реактивной мощности,  какова общая структура электропотребления (двигатели, освещение, технологические процессы и т.п.). В конце первого ознакомительного этапа энергоаудиторы должны иметь представление о предприятии и основных технологических процессах. Целями второго уровня энергоаудита являются:  определение для каждого энергоресурса наиболее значимых потребителей по затратам и объемам потребления,  распределение потребления каждого энергоресурса по основным потребителям (разработка энергетических балансов),  разработка мероприятий по снижению потребления энергоресурсов. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить полное обследование предприятия, составить схемы технологических процессов, составить список основных потребителей энергии, провести расчет потребления энергии каждого из основных потребителей энергии, провести анализ работы основных потребителей. При обследовании предприятия необходимо:  определить энергетические потоки к процессам и от них,  определить потоки сырья и продукции,  установить потоки потерь и отходов,  установить режимы работы производства и ключевые фигуры на предприятии (ключевыми людьми на предприятии являются операторы технологических установок, мастера и технологи, менеджеры по выпуску продукции). Схема технологического процесса представляет собой диаграмму, показывающую основные этапы, через которые последовательно проходят материалы от первоначального состояния до готовой продукции На схеме должны быть показаны места подачи и использования энергоресурсов отмечены переработка материалов, утилизация отходов в технологическом процессе. Наиболее крупными потребителями электроэнергии обычно являются: электропечи, системы отопления вентиляции и кондиционирования воздуха, компрессоры сжатого воздуха, технологические насосы, вакуумные насосы, гидравлические насосы, оборудование для перемешивания и нагревания жидкости, системы освещения. Для того чтобы из составленного списка основных потребителей энергоресурсов выделить наиболее значимых и расставить приоритеты для их подробного обследования, необходимо знать их долю в общем потреблении. Для оценки величин потребления отдельных потребителей необходимо учитывать: анализ сезонных изменений в потреблении, результаты проведенных измерении, результаты проведенных расчетов. Для уточнения полученных расчетных данных баланса потребления энергетических ресурсов на предприятии необходимо произвести оценку существующих потоков энергоресурсов путем использования существующих счетчиков и переносных приборов. Балансы потребления энергии разрабатывают в соответствии со структурой предприятия и по направлениям использования энергоресурсов. Основные задачи анализа энергобаланса промышленного предприятия:  оценка фактического состояния энергоиспользования,  выявление причин и значений потерь энергоресурсов,  улучшение работы технологического и энергетического оборудования,  определение рациональных размеров потребления энергоресурсов в производственных процессах и установках,  совершенствование методики нормирования и разработка норм расхода энергоресурсов на производство продукции,  определение требований к организации к совершенствованию системы учета и контроля за потреблением различных видов энергоресурсов Инструментальное обследование применяется для получения отсутствующей информации, которая необходима для оценки эффективности энергоиспользования, но не может быть получена из документов или вызывает сомнение в достоверности. Для проведения инструментального обследования применяются стационарные или специализированные портативные приборы. При проведении измерений следует максимально использовать уже существующие узлы учета энергоресурсов на предприятии (коммерческие и технические). При инструментальном обследовании предприятие делится на системы или объекты, которые подлежат по возможности комплексному исследованию. Анализ информации осуществляется для того, чтобы предложить пути снижения расхода энергоресурсов и затрат на них После выявления источников потерь и участков нерационального использования энергии можно приступать к разработке предложений и проектов по улучшению ситуации. Вся информация, полученная из документов или путем инструментального обследования, является исходным материалом для анализа эффективности энергоиспользования. Методы анализа применяются к отдельному объекту и предприятию в целом Конкретные методы анализа энергоэффективности зависят от вида оборудования и исследуемого процесса, типа и отраслевой принадлежности предприятия. Методы анализа подразделяются на физические и финансово-экономические. Физический анализ оперирует с физическими (натуральными) показателями энергоиспльзования. Финансово-экономический анализ проводится параллельно с физическим и имеет целью придать экономическое обоснование выводам, полученным на основании физического анализа. На этом этапе вычисляется распределение затрат на энергоресурсы по всем объектам энергопотребления и видам энергоресурсов. Оцениваются прямые потери в денежном выражении. Финансово-экономические критерии имеют решающее значение при анализе энергосберегающих рекомендаций и проектов Разработка рекомендаций по энергосбережению имеет целью определить, какие из идей возможны как реальные проекты, сравнить альтернативные идеи и выбрать лучшие, разработать единый список проектов. Разработка рекомендаций позволяет определить техническую суть предлагаемого усовершенствования и принцип получения экономии, рассчитать потенциальную годовую экономию в физическом и денежном выражении, определить состав оборудования необходимого для peaлизации рекомендации, его примерную стоимость, стоимость доставки, установки и ввода в эксплуатацию, рассмотреть все возможности снижения затрат, рассмотреть возможные побочные эффекты от внедрения рекомендаций, влияющие на реальную экономическую эффективность, оценить общий экономический эффект предлагаемой рекомендации с учетом всех обстоятельств.. После оценки экономической эффективности все рекомендации классифицируются по трем категориям  беззатратные и низкозатратные — осуществляемые в порядке текущей деятельности предприятия,  среднезатратные — осуществляемые, как правило, за счет собственных средств предприятия со сроком окупаемости до 2 - 3 лет,  высокозатратные — требующие дополнительных инвестиций, осуществляемые, как правило, с привлечением заемных средств со сроками окупаемости более 2 - 3лет. Все энергосберегающие рекомендации сводятся в одну таблицу, в которой они располагаются по трем категориям. В каждой из категорий рекомендации располагаются в порядке понижения их экономической эффективности. Отчетом по проведению энергоаудита предприятий является документ, содержащий обоснованные выводы об энергосберегающей деятельности обследуемых предприятий и соответствующий заданию на проведение энергетического обследования. Отчет состоит из трех частей — вводной, аналитической и итоговой. Во вводной части оценивается состояние энергоснабжения, энергопотребления и энергосбережения на предприятии. В аналитической части дается оценка фактического уровня энергоиспользования и подробно рассматриваются возможности его повышения. В итоговой части содержится краткая оценка эффективного использования энергетических ресурсов, даются рекомендации по снижению потребления энергоресурсов и затрат на них, приводится энергетический паспорт предприятия. Перед внедрением энергосберегающих проектов необходимо проведение их экспертизы. Основная задача технической экспертизы проектов — убедиться, что проект технически осуществим и экономически приемлем. Необходимо предусмотреть и оценить риски при осуществлении предлагаемого проекта. Следует также убедиться, что проекты соответствуют нормативным документам (например, в части экологии). Наиболее простым способом экономической оценки инвестиционного проекта, а также сравнения двух альтернативных проектов является метод окупаемости. 8.4.4.Энергетический паспорт промышленного предприятия. В общих затратах промышленного предприятия затраты на топливно- энергетические ресурсы (ТЭР) составляют значительную величину: от 3-5% до 30% и более. В связи с этим возникает необходимость отражения в документах предприятия состава и объема потребления ТЭР, состава энергетического оборудования, отражение эффективности использования ТЭР. ГОСТ Р 51379-99 обязывает промышленные предприятия иметь единый документ, отражающий системно, комплексно и в концентрированном виде вопросы использования ТЭР. Этот документ называется энергетическим паспортом. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов - нормативный документ, отражающий баланс энергопотребления и содержащий показатели эффективности использования ТЭР в процессе хозяйственной деятельности объектами производственного назначения, а также содержащий энергосберегающие мероприятия. Типовая форма энергетического паспорта промышленного потребителя топливноэнергетических ресурсов (ТЭР), его состав и содержание предусмотрены ГОСТ Р 5137999. Энергетический паспорт потребителя ТЭР разрабатывается на основе энергетического обследования (энергоаудита), проводимого специализированными организациями, имеющими лицензию на данный вид деятельности, с целью оценки эффективности использования ТЭР, разработки и реализации энергосберегающих мероприятий. Разработку и ведение паспорта обеспечивает потребитель ТЭР. Информация, содержащаяся в паспорте, подлежит периодическому обновлению. Ответственность за достоверность данных энергетического паспорта несут лица, проводившие энергетические обследования, административное руководство потребителя ТЭР. Энергетический паспорт потребителя ТЭР должен храниться на предприятии, в территориальном органе государственного энергетического надзора и в организации, проводившей энергоаудит. Энергетический паспорт состоит из следующих разделов:  Общие сведения о потребителе ТЭР;  Сведения о потреблении ТЭР: - общее потребление энергоносителей, - потребление электроэнергии, - потребление тепловой энергии, - потребление котельно-печного топлива, - потребление моторного топлива,  Сведения об эффективности использования ТЭР;  Мероприятия по энергосбережению и повышению эффективности использования ТЭР;  Выводы. Заключительный раздел энергетического паспорта потребителя ТЭР включает:  перечень зафиксированных при обследовании потребителя фактов непроизводительных расходов ТЭР с указанием их величины в стоимостном и натуральном выражении;  предлагаемые направления повышения эффективности использования ТЭР с оценкой экономии последних в стоимостном и натуральном выражении с указанием затрат, сроков внедрения и окупаемости;  количественную оценку снижения уровня непроизводительных расходов ТЭР за счет внедрения энергосберегающих мероприятий. Типовая форма энергетического паспорта установлена и включает:  титульный лист энергетического паспорта потребителя ТЭР,  общие сведения о потребителе ТЭР, информацию о наименовании, реквизитах предприятия, объеме производства основной и вспомогательной продукции, численности персонала и другие сведения о предприятии,  сведения об общем потреблении энергоносителей, информацию о годовом потреблении и коммерческом учете потребления всех видов энергоносителей, используемых потребителем ТЭР;  сведения о потреблении электроэнергии, информацию о трансформаторных подстанциях, установленной мощности электроприемников по направлениям использования с краткой энергетической характеристикой энергоемкого оборудования, информацию о собственном производстве энергетической и тепловой энергии, а также годовой баланс потребления электроэнергии;  сведения о потреблении (производстве) тепловой энергии, информацию о составе и работе котельных (котельных агрегатах, входящих в состав собственной ТЭС), сведения о технологическом оборудовании, использующем тепловую энергию, расчетно - нормативном потреблении теплоэнергии, а также годовой баланс потребления теплоэнергии;  сведения о потреблении котельно-печного и моторного топлива, об использовании вторичных энергоресурсов, альтернативных топлив, возобновляемых источников энергии, информацию о характеристиках топливоиспользующих агрегатов, об использовании моторных топлив транспортными средствами и др.; в также балансы потребления котельно-печного и моторного топлива;  сведения о показателях эффективности использования ТЭР, содержащих информацию об удельных расходах ТЭР;  сведения об энергосберегающих мероприятиях, содержащих информацию об энергоэффективных мероприятиях по каждому виду ТЭР. Представленные в стандарте типовые формы энергетического паспорта используют в качестве базовых. В зависимости от принадлежности потребителя к той или иной отрасли экономики, особенностей и специфики производственного оборудования и технологических процессов, типовые формы энергетического паспорта по рекомендациям Федерального органа исполнительной власти, осуществляющего государственный надзор за эффективным использованием ТЭР, могут быть дополнены и утверждены в составе соответствующего нормативного документа. Правильно и грамотно составленный энергетический паспорт промышленного предприятия дает возможность предприятию целенаправленно осуществлять управление энергопотреблением и политику энергосбережения. На основе типовой формы энергетического паспорта промышленного предприятия могут составляться энергетические паспорта и других предприятий и организаций, включая бюджетные организации, не относящиеся к промышленности. Составление и ведение энергетического паспорта предприятия является должностной обязанностью первого руководителя и главного энергетика предприятия. В табл.8.4.4.1. и 8.4.4.2. приводится две формы из энергетического паспорта промышленного предприятия (ГОСТ Р 51379-99 ) «Общие сведения о промышленном потребителе топливно-энергетических ресурсов» и «Баланс потребления электроэнергии в 200...г.». Табл.8.4.4.1. Общие сведения о промышленном потребителе топливно-энергетических ресурсов. Наименование Ед. изм. Базовый год Текущий год Примечание 1.Объем производства Тыс. руб. продукции (работ, услуг) 2.Производство продук- ции ед в натуральном выражении 2.1.Основная продукция ед 2.2.Доп. продукция ед 3.Потребление тыс.т у.т. энергоресурсов тыс. руб. 4.Энергоемкость произт у.т. водства продукции тыс. руб. 5.Доля платы за энергоресурсы в стоимости % произведенной продукции 6.Среднесписочная чел. численность персонала 6.1.В т.ч.промышленночел. производственный персонал Табл.8.4.4.2. Баланс потребления электроэнергии в 200...г. Суммар- В т.ч. расПрименое почетно-нормачание требле- тивное потреб Статьи прихода/расхода ние ление с учетом нормативных потерь I Приход 1 Сторонний источник (по счетчикам) 2 Собственная ТЭС II Расход* 1.Технологическое оборудование, в т.ч: электропривод электротермическое оборудование сушилки прочее 2 Насосы 3 Вентиляционное оборудование 4.Подъемно-транспортное оборудование 5 Компрессоры 6. Сварочное оборудование 7. Холодильное оборудование 8. Освещение 9. Прочие, в т. ч. бытовая техника Итого: производственный расход 10.Субабоненты 11. Потери эксплуатационно – неизбежные: в сетях, суммарные в трансформаторах 12 Нерациональные потери Итого: суммарный расход 8.5.Организация работы по энергосбережению на предприятиях. Выполнение работы по энергосбережению на предприятии может существенно улучшить результаты его производственной и финансово-хозяйственной деятельности и показатели энергоэффективности. Организация работы по энергосбережению на предприятиях может осуществляться в различных формах:  хозяйственным способом (собственными силами) за счет собственных средств, кредитов банков, заемных средств из других источников;  силами подрядных организаций при финансировании из различных источников;  другие варианты. Один из возможных вариантов излагается ниже. Организацию работы по знергосбережению целесообразно осуществлять на основе проектов энергосбережения и привлечения специализированных организаций. Проектами будем называть действия от начала принятия решения до достижения запланированных результатов Выполнение проектов мероприятий требует системного и комплексного подхода, рассмотрения их экономической эффективности, определенной подготовленности персонала, затрат времени и финансовых затрат. В полном объеме этими ресурсами предприятие, как правило, не располагает. Поэтому осуществление программы энергосбережения предлагается осуществлять привлеченным организациям ориентированным на работы по энергосбережению (будем называть энергосервисными компаниями – ЭСКО) на базе разработанных проектов энергосбережения. ЭСКО при необходимости на разных этапах воплощения проектов и выполнения конкретных работ привлекают в качестве субподрядчиков различные специализированные организации и отдельных специалистов. Предприятие должно выбрать головную ЭСКО, располагающую необходимыми ресурсами для выполнения работ по энерогосбережению, которой оно доверяет, и с которой оно готов к долговременному сотрудничеству. Проект энергосбережения включает следующие этапы:  Энергетический аудит. Энергоаудитрорская организация анализирует работу всей системы энергоснабжения и энергопотребляющих систем заказчика, определяет методы, которые могут повысить энергоэффективность. Полный аудит анализирует все возможные рентабельные проекты..  Разработка проекта, основанного на энергосбережении и снижении платежей за энергоресурсы. ЭСКО вырабатывает состав энергосберегающих мероприятий (ЭСМ) в виде проекта. Проект содержит предложения финансирования и метод оплаты. ЭСКО консультируется с заказчиком по своим предложениям и учитывает замечания. Работа над проектом завершается документом, согласованным обеими сторонами, - договором на выполнение работ.  Выполнение мероприятий. После согласования проекта ЭСКО начинает внедрять на объектах предприятия энергосберегающие мероприятия. При этом она координирует работу своими субподрядчиками. Хотя на этом этапе работ по энергообъекте привлекаются к участию сторонние организации, вся ответственность за качество проведенных работ лежит на ЭСКО, как генеральном подрядчике  Обучение персонала. Для будущего успеха энергосберегающих проектов требуется учитывать и человеческий фактор. Договоры об энергосбережении должны это учитывать. Предприятие со своей стороны должно иметь обученный персонал, чтобы гарантировать экономичную и правильную работу установленного оборудования.  Долгосрочный контроль работоспособности и эксплуатации оборудования. Для гарантий эффективного энергосбережения ЭСКО предлагают предприятию дополнительный договор на обслуживание устанавливаемого оборудования. Это помогает ЭСКО гарантировать, что будет достигнута экономия, предусмотренная в основном договоре.  Определение полученных результатов. При определении полученной экономии необходимо основываться на так называемом базисном потреблении энергии, от которого будет вычисляться экономия энергии. Базисное потребление энергии можно рассматривать как количество энергии, которое будет потреблять в будущем предприятие, если оно не проведет никаких мероприятий по энергосбережению. О величине базисного потребления энергии ЭСКО должна договориться с предприятием до начала любых работ.  Финансирование проекта. ЭСКО может финансировать проект несколькими способами: из собственных средств, с помощью банковскогo кредита, посредством лизинга или капитальных инвестиций Последние три способа являются финансированием третьей стороной. Но это не исключает использование собственных средств предприятия, если оно выгодно обеим сторонам. Формы сотрудничества ЭСКО, заказчика и возможных финансовых учреждений можно описать двумя схемами. По схеме 1 (рис.8.1.). ЭСКО выступает в роли главного партнера по отношению к предприятию и финансовому учреждению, которое предоставляет финансовые средства для проекта. После внедрения проекта в эксплуатацию предприятие выплачивает средства ЭСКО на основании фактически достигнутой экономии. В свою очередь ЭСКО возмещает долг финансовому учреждению согласно заранее установленному платежному режиму, который, как правило, не зависит от полученной экономии. Такая форма сотрудничества не вызовет проблем у ЭСКО, если она достаточно капиталоустойчива и способна выполнять платежные обязательства. Возможна и схема 2 (рис.8.2.). Согласно ей ЭСКО выступает перед предприятием и финансовым учреждением как посредник и гарант. ЭСКО занимает у финансового учреждения средства. Они переводятся на счет ЭСКО или Заказчика, который выделяет на реализацию проекта согласно плану, разработанному вместе с ЭСКО (на схеме финансы поступают к ЭСКО, которая в данном случае внедряет проект энергосбережения). Заказчик должен систематически расплачиваться с финансовым учреждением, причем платежи начинаются еще до получения экономии энергии. ЭСКО гарантирует, что предусмотренная экономия будет достаточной, чтобы покрыть затраты на проект. В противном случае ЭСКО выплачивает заказчику соответствующую разницу. Рис.8.1. Схема 1. Рис.8.2. Схема 2. ЭСКО за услуги причитается часть прибыли полученной за счет экономии платежей за электроэнергию от уменьшения ее потребления или за счет других факторов (рациональный выбор системы тарифов, улучшение качества электроэнергии и других). Финансирующей организацией проектов энергосбережения могут также выступать Фонды энергосбережения. Взаимное сотрудничество предприятия и ЭСКО должно осуществляться на постоянной и долговременной основе, что позволит достижению установленной цели по энергосбережению. Контрольные вопросы. 1.Дайте определение понятию энергосбережение. 2.Причины необходимости осуществления энергосбережения. 3.Что такое энергоэффективность? 4.Что такое показатель энергоэффективности? 5.В чем состоит энергосберегающая политика государства? 6.Что такое энергетическое обследование? 7.Какие организации подлежат энергетическому обследованию? Какие документы регламентируют обязательность энергетического обследования? 8.Какие существуют группы показателей энергосбережения? 9.Что такое показатель экономичности энергопотребления продукции (изделия)? 10.Что такое потери электроэнергии? Дайте классификацию потерь энергии? 11.Что такое полная энергоемкость продукции и энергоемкость производства продукции? 12.Что такое полезная энергия? Примеры термина полезная энергия. 13.Дайте определение понятию «рациональное использование топливо - энергетических ресурсов». 14.Что является причинами непроизводительного расхода ТЭР? 15.Что такое энергетический паспорт? Цель его составления, назначение, состав. 16.Какие существуют возможные формы организации работы по энергосбережению на предприятии? 17.Организация работы по энергосбережению с привлечение энергосервисных компаний (ЭСКО). 9.Основные технические направления экономии электроэнергии в системах электроснабжения. 9.1.Общие положения. Экономия электроэнергии достигается применением энергосберегающих технологий в процессе производства и уменьшением потерь электроэнергии во всех звеньях системы электроснабжения и в электроприемниках. Задачи энергосбережения электроэнергии в электроприемниках относятся к сфере технологических процессов и имеют свою специфику, зависящую от отраслевой принадлежности предприятия и организации. Задачи энергосбережения в системах электроснабжения являются общими для всех предприятий. Как известно из электротехники, полная мощность для трехфазной цепи переменного тока в комплексной форме выражается в виде суммы активной Р и реактивной Q мощностей: S  P  jQ P  S  cos   3  I ф  U ф  cos   3  U л  I ф  cos  Q  S  sin   3  I ф  U ф  sin   3  U л  I ф  sin  S  P2  Q2 Потери активной мощности в линии электропередачи с активным сопротивлением R и реактивным сопротивлением Х можно представить в следующем виде: 2  S  S 2 Р2  Q2 P  3  I  R  3   R .   R  2  Uл U л2  3 U л  Потери реактивной мощности определяются аналогично: P2  Q2 Q  3  I ф2  Х  Х U л2 Из этих выражений видно, что потери активной мощности в системах электроснабжения обратно пропорциональны квадрату напряжения, прямо пропорциональны сопротивлению и квадрату передаваемой (потребляемой) активной и реактивной мощности. Приведенные формулы показывают основные направления работы по экономии электроэнергии в системах электроснабжения. Основными путями снижения потерь электроэнергии в системах электроснабжения являются:  Рациональное построение системы электроснабжения и электропотребления при проектировании, реконструкции и в процессе эксплуатации за счет: - применения энергосберегающих технологий при производстве продукции; - оптимальной схемы электроснабжения; - рационального размещения подстанций; - выбора напряжений; - количества и мощности трансформаторов; - компенсации реактивной мощности; - правильного выбора электрических двигателей; - рациональной системы освещения; - других мероприятий.  Снижение потерь электроэнергии в действующих системах электроснабжения, кроме вышеназванных мероприятий, достигается путем: - управления режимами электропотребления; - регулирования напряжения; 2 ф - повышения качества электроэнергии; - снижения потребления реактивной мощности; - регулирования режимами работы электроустановок; - управления электроосвещением; - замены малозагруженных трансформаторов и электродвигателей; - рационального режима работы силовых трансформаторов; - модернизации и реконструкции технологического и электрического оборудования; - выравниванием нагрузки по фазам в низковольтных сетях. - организации расчетного и технического учета электроэнергии и создания АСКУЭ; - нормирования электропотребления; - разработки и внедрения организационно- технических мероприятий. 9.2.Снижение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах. Потери активной мощности в трансформаторах определяются по формуле: Pт  Рх  К з2  Рк. з. ΔPх – активные потери холостого хода при номинальном напряжении; ΔPк.з. – активные нагрузочные потери (активные потери короткого замыкания) при номинальной нагрузке; Sф - фактическая нагрузка трансформатора; Sн – номинальная мощность трансформатора. коэффициент загрузки трансформатора: Sф Кз  Sн Приведенные потери электрической мощности, учитывающие потери в самом трансформаторе и создаваемые им в элементах системы электроснабжения в зависимости от реактивной мощности, потребляемой трансформатором, определяются по выражению: Pт`  Рх`  К з2  Рк` . з. Pх`  Рх  Кип  Qх Кип – коэффициент изменения потерь или экономический эквивалент реактивной мощности, характеризующий активные потери от источника питания до трансформатора, приходящиеся на 1 квар пропускаемой реактивной мощности, кВт/квар; реактивные потери холостого хода: S I % Qх  т.н. х 100 приведенные активные потери мощности короткого замыкания: S U % Pк`. з.  Рк . з.  К ип  Qк . з.  Qк . з.  н к . з. 100% Iх % - ток холостого хода трансформатора по паспортным данным; Uк..з % - напряжение короткого замыкания по паспортным данным. Коэффициент изменения потерь зависит от удаленности трансформаторов от электростанций вырабатывающих реактивную мощность: Понижающие трансформаторы110/35/10кВ, питающиеся от районной сети:  период максимума энергоситемы 0,1квт/квар,  период минимума энергосистемы 0,06квт/квар. Понижающие трансформаторы 6-10кВ, питающиеся от районной сети:  период максимума энергоситемы 0,15квт/квар,  период минимума энергосистемы 0,1квт/квар. В условиях эксплуатации оптимальным коэффициентом загрузки трансформатора считается такой, который обеспечивает максимальный приведенный КПД, определяемый по формуле: Pх` . Pкз` При работе двух однотипных трансформаторов отключение одного из них целесообразно, если нагрузка подстанции К зо  Рх` S Sном  2  ` . Pк.з. В условиях эксплуатации нагрузка трансформаторов может колебаться в значительных пределах. Оптимальная с точки зрения относительных потерь электроэнергии загрузка трансформаторов находится в пределах 40 - 60% и потери резко возрастают при уменьшении нагрузки ниже 40%.Поэтому в таких случаях должны быть рассмотрены вопросы повышения загрузки трансформаторов, их замены на трансформаторы меньшей мощности или уменьшения потребления реактивной мощности путем установки компенсирующих устройств. 9.3.Снижение технических потерь электроэнергии в распределительных сетях. Большая часть потерь электрической энергии происходит в распределительных сетях 0,22-10кВ. Табл.9.3 Напряжение сетей, кВ 110 35 0,22 – 10 Всего Потери активной мощности, % от всех потерь 25 10 65 100 Из электротехники известно, что Pл  3  I л2  Rл Iл - ток в линии Rл - сопротивление одной фазы линии. Ток в линии Pл Iл  3  U л.н.  cos  Сопротивление линии l R  л Sл Рл -мощность нагрузки, кВт; Uлн - номинальное напряжение сети кВ; cosφ - коэффициент мощности; ρ - удельное сопротивление материала провода линии Ом/мм2; lл - длина линии, км; Sл - сечение провода линии, мм2 На основании вышеприведенных формул получим: lл P2  2 л 2 . S л U л сos  Из этого выражения следует, что снизить потери мощности и электроэнергии можно за счет следующих мероприятий.  Уменьшения потребления электрической энергии и мощности. Уменьшение потребляемой мощности на 10% снизит потери мощности на (1-0,92/12) на 19%.  Сокращения длины питающих линий, например, от цехового трансформатора до приемника электроэнергии.  Увеличения сечения провода до экономически целесообразных значений.  Поддержания напряжения в сети на необходимом уровне в пределах допустимых отклонений. Так, если напряжение в сети повысить с 10кв до 11кв, то потери мощности в линиях уменьшатся в (11/10)2 =1,21 раза или 21%. Если напряжение в сети понизится до 9кв, то потери мощности в увеличатся на (1-92/102) на 19%.  Повышение коэффициента мощности электроустановок. При повышении коэффициента мощности потребителей данной сети, например, с 0,8 до 0,9 потери мощности уменьшатся в (0,9/0,8)2 =1,27 раза.  Путем включения в работу резервных линий. Так, если длина, сечение проводов основной и резервной линий и схемы их включения одинаковы, то включение резервной линии в работу при их равномерной загрузке снизит потери в них вдвое.  В схеме электроснабжения необходимо определять нормальные точки разрыва сети, исходя из минимума потерь в электрической сети. Pл    9.4.Снижение потерь электроэнергии в низковольтных сетях путем уменьшения несимметрии нагрузок. В низковольтных сетях возникают несимметричные режимы вызванные подключением однофазных нагрузок и трехфазных нагрузок с несимметричным потреблением мощности по фазам. Несимметричные нагрузки, являясь потребителями токов и мощности прямой последовательности, одновременно представляют собой источники токов обратной и нулевой последовательности. Эти токи, протекая по сети, вызывают в них потери мощности и напряжения. Коэффициент увеличения потерь мощности в сети с изолированной нейтралью при неравенстве нагрузок проводов определяют по формуле (Ю.С.Железко, Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии электрических сетях, Москва, Энергоатоиздат, 1989): I А2  I В2  I С2 К нер.из.  3  I ср2 IA, IB, IC – токи в проводах соответствующих фаз; Iср - среднее значение токов трех фаз. В сетях с заземленной нейтралью ниже 1000В возникает ток нулевой последовательности Io, утроенное значение которого представляет ток нулевого провода. При допущении одинакового коэффициента мощности в каждой из фаз квадрат тока в нейтрали равен: I N2  1,5   I А2  I В2  IС2   4,5  I ср2 Коэффициент увеличения потерь мощности для сетей с заземленной нейтралью ниже 1000В:  R  R  1  1,5  N   1,5  N  Rф  Rф  Для характеристики неравенства фазных токов используется относительное значение небаланса токов I I I неб  max min I ср К нер.из.  I А2  I В2  I С2 3  I ср2 Imax и Imin максимальное и минимальное значение из трех замеренных значений I A , I В , I C . Коэффициент неравномерности для сетей с заземленной нейтралью ниже 1000в зависит от относительного значения небаланса токов сети и соотношения сопротивлений нулевого и фазного провода сети. По расчетам (Ю.С.Железко, Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии электрических сетях, Москва, Энергоатоиздат, 1989) при небалансе токов от 0,1 до 0,6 при равных сопротивлениях нулевого и фазных проводов коэффициент неравномерности принимает значения от 1 до 1,21, при соотношении сопротивлений нулевого и фазного проводов 0,5 от 1 до 1,4 Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения установлены ГОСТ 13109-97, в соответствии с которым несимметрия напряжений не должна превышать 2% соответствующего напряжения сети. Между потерями мощности и потерями напряжения существует следующее приближенное соотношение: P%  К н / м  U % K н / м - коэффициент связи между U % и P% . Это выражение позволяет оценивать потери мощности в сети по результатам измерения потерь напряжения. Коэффициент связи зависит от типа линии ( воздушная или кабельная), коэффициента мощности и сечения проводов линии. Для воздушных линий его среднее значение можно принимать равным 0,7,а для кабельных линий его значения находятся в пределах 1,04 – 1,25. Таким образом, технический аспект проблемы снижения потерь электроэнергии за счет уменьшения несимметрии нагрузок сводится к снижению несимметрии напряжений и не превышению уровня несимметрии напряжений более 2 %. Контрольные вопросы. 1.Какие основные направления снижения потерь электроэнергии в системах электроснабжения? 2.Какие можно предложить мероприятия по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях? 3.Каким образом можно снизить относительные потери электроэнергии в силовых трансформаторах? 4.Какова оптимальная загрузка трансформаторов с точки зрения минимума относительных потерь электроэнергии? 5.Как изменятся потери в электрических сетях: - при увеличении коэффициента мощности с 0,7 до 0,9; - при снижении напряжения в сети с 6,3кВ до 6кВ; - при увеличении токовой нагрузки на 20%? 6.Как изменяются потери электроэнергии в низковольтных сетях с заземленной нейтралью при увеличении несимметрии нагрузок по фазам?. 7.Какого правила следует придерживаться при определении предельной несимметрии нагрузок по фазам? 10. Мониторинг потребления энергетических ресурсов. Целью мониторинга потребления энергетических ресурсов предприятий является установление количественной стороны потребления энергетических ресурсов и оплаты за потребленные энергоресурсы в динамике в зависимости от показателей производственной деятельности предприятий и организаций, в зависимости от внешних экономических и других факторов. Мониторинг энергопотребления необходим для выработки управленческих решений по рациональному и эффективному применению и использованию энергетических ресурсов и минимизации затрат на них. При этом важно установление показателей энергопотребления, которые характеризуют экономическую и техническую эффективность применения и использования энергетических ресурсов и подлежат отслеживанию с определенной периодичностью. Необходимо установление таких показателей, которые интегрировано дают возможность оценить рациональность и эффективность использования энергоресурсов и оптимальность платежей за них. Назовем такие наиболее важные показатели ключевыми показателями. Ключевые показатели потребления можно подразделить на экономические, техникоэкономические и технические. Источниками информации по ключевым показателям потребления энергетических ресурсов должна быть статистическая отчетность и управленческий и технический учет на предприятии. На каждом предприятии, на основании нормативных документов и сложившейся практики работы осуществляется сбор информации и учет определенных показателей работы. Однако каждое подразделение предприятия использует эти показатели, как правило, применительно только с учетом своей деятельности В связи с этим, важное значение приобретает создание и использование управленческого учета энергоресурсов и технико-экономических показателей их использования, а также системного и комплексного использования полученной информации для принятия решений в интересах предприятия. Информация по ключевым показателям энергопотребления должна доходить до первого руководителя точно также как информация по основным производственным и финансовым показателям Ниже на основании опыта энергетических обследований предлагается система ключевых показателей по потреблению электрической энергии (табл.10.1.), которая может быть изменена с учетом отраслевой принадлежности предприятия, специфики внешней и внутренней среды. Мониторинг ключевых показателей энергопотребления позволяет, в частности, устанавливать нормативы энергопотребления, прогнозировать энергопотребление и затраты на энергоресурсы в зависимости от объемов производства, выявлять очаги нерационального и неэффективного использования энергоресурсов. Табл.10.1. Ключевые показатели электропотребления. № 1 Показатели Объем выпуска продукции Ед. изм. Нат.ед./усл.ед. Период времени Затраты на выпуск продукции Тыс. руб. Установленная мощность трансформаторов ква Установленная мощность электрооборудования квт Поступление электроэнергии всего тыс. квтч При зонных тарифах в том числе 5.1 Пиковая тыс. кВтч 5.2 Полупиковая тыс. кВтч 5.3 Ночная тыс. кВтч 6 Заявленная мощность кВт 7 Оплата за электроэнергию всего тыс. руб В том числе при двухставочных тарифах 7.1 Оплата за мощность тыс. руб 7.2 Оплата за электроэнергию тыс. руб 8 Доля затрат на электроэнергию в себестоимости % прогдукции 9 Средняя стоимость квтч по оплате. руб/кВтч 10 Удельный расход электроэнергии на единицу продукции кВтч/ед 11 Удельный расход электроэнергии на 1000 руб общих квтч/ затрат т. руб. 12 Средняя загрузка силовых трансформаторов % 13 Коэффициент использования установленной мощности отн.ед. электрооборудования 14 Число часов использования заявленной мощности час 15 Коэффициент мощности 16 Уровни напряжения на границе балансовой или эксплуатационной ответственности в периоды кВ. максимальных и минимальных нагрузок 17 Процент потерь электроэнергии в общеза% водских и цеховых электрических сетях Временными периодами, за которые должны отслеживаться ключевые показатели электропотребления, могут быть месяцы, кварталы, годы. Остановимся на ряде ключевых показателей приведенных в таблице. Доля затрат на энергетические ресурсы в общих затратах предприятия составляет от нескольких процентов до десятков процентов в зависимости от отрасли и постановки работы по управлению потреблением энергоресурсов. Например, в системах водоснабжения и водоотведения затраты на электрическую энергию в общих затратах составляют порядка 30% и имеют определенные отклонения в зависимости от различных обстоятельств, в том числе и не в последнюю очередь по причине нерациональной работы электрооборудования. Мониторинг энергопотребления и рассмотрение энергопотребления в увязке с объемами производства и другими факторами позволит выявить узкие места в эффективности использования энергетических ресурсов, позволит, используя расчетностатистические методы, разработать математические модели связи объемов энергопотребления в зависимости от объемов производства и других факторов. Применительно к электроэнергии это дает возможность четкого планирования объемов потребления электроэнергии в кВтч и потребления максимальной мощности и при использовании системы двухставочных тарифов на электроэнергию может снизить оплату за электроэнергию по опыту осуществления таких мероприятий на 10 и более процентов. 2 3 4 5 В настоящее время потребитель электроэнергии имеет право выбора одной из следующих систем тарифов: двухставочный тариф, одноставочный базовый тариф, одноставочный тариф по зонам суток. Отслеживание среднего тарифа на электроэнергию и числа часов использования заявленной электрической мощности при двухставочном тарифе на электроэнергию позволяют принять решение об эффективности применения такой системы. Например, Региональная энергетическая комиссия Тверской области установила для напряжения 6-10кв на 2004г. базовый одноставочный тариф 1,6 руб/кВтч. Если средний тариф за электроэнергию по предприятию при двухставочном тарифе превышает эту величину, то возникает вопрос о необходимости перехода по оплате за электроэнергию на базовый одноставочный тариф или снижения заявленной электрической мощности. Расчеты показывают, что в Тверской области при напряжении 6-10кв переход на одноставочный тариф экономически целесообразен при числе часов использования заявленной мощности менее 472 часа. Таким образом, перед предприятием стоит задача или повысить число часов использования максимальной мощности путем снижения заявленной мощности или, если это невозможно исходя из технологии работы предприятия или по экономическим причинам, применить систему одноставочного тарифа. Некоторым предприятиям, за счет грамотного ведения режима потребления заявленной мощности, удается снизить средний тариф на электроэнергию при двухставочном тарифе по сравнению с базовым одноставочным до полутора раз. Контроль за величинами ночного и пикового потребления электроэнергии позволяет принять решение о применении одноставочного базового тарифа или одноставочного зонного тарифа на электроэнергию. При действующих в Тверской области тарифах, например, применение одноставочного зонного тарифа на напряжении 6-10кв экономически целесообразно при отношении электропотребления в пиковой зоне к электропотреблению в ночной зоне более 1,94. Эффективность использования энергоресурсов при производстве продукции, выполнении работ, оказании услуг оценивается расходом энергоресурсов на единицу произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг. Поэтому вычисление и отслеживание этих показателей имеет большое значение при оценке расхода энергоресурсов. Эти показатели можно сравнивать со среднеотраслевыми показателями, показателями аналогичных предприятий, оценивать в динамике и выявлять и устранять причины отклонений. Эти показатели следует оценивать в кВтч на единицу продукции и (особенно в тех случаях, когда невозможно вычисление показателей на единицу продукции) в кВтч на 1000руб. общих затрат, товарной или реализованной продукции. Излишне установленное электрооборудование увеличивает расходы предприятия и себестоимость продукции. Поэтому отслеживание и оценка его использования через коэффициент использования установленной мощности может привести к решению о его количественном уменьшении или замене меньшей мощности. Технические потери электроэнергии в заводских и цеховых электрических сетях и при использовании электроэнергии в технологических процессах зависят от их загрузки электрооборудования , напряжения в сети и на зажимах электроприемников и от коэффициента мощности. Поэтому все эти показатели должны учитываться при оценке эффективности электроснабжения и электропотребления предприятия. Как показывает изучение загрузки силовых трансформаторов предприятий, их загрузка во многих случаях не превышает 30% и часто имеет место их использование с загрузкой менее 15-10%, в то время как оптимальная величина потерь электроэнергии в силовых трансформаторах находится в диапазоне загрузки 40-70%. Из основ электротехники и электроснабжения известно, что потери электроэнергии в электрических сетях обратно пропорциональны квадрату напряжения и коэффициенту мощности. Между тем, очень часто предприятия не отслеживают отклонения напряжения и величину коэффициента мощности, в результате чего потери электроэнергии значительно возрастают, а экономические потери в ряде случаев исчисляются сотнями тысяч рублей в год. Необходимо заметить, что ведение ключевых показателей энергопотребления основано на получении информации по показателям, которые должны отслеживаться фиксироваться в соответствии с действующими нормативными документами. Это обстоятельство будет побуждать персонал к улучшению работы по его функциям. Налаженный мониторинг энергопотребления будет способствовать повышению эффективности энергопотребления, снижению себестоимости и повышению конкурентноспособности продукции.