Модель управления энергосбережением в стационарной теплоэнергетике железнодорожного транспорта на основе разработки системы ключевых показателей эффективности

эффективности очистки на том же уровне, что и без него. За счет геометрического профилирования лопастей РЛА и точности определения угла установки его лопастей происходит плавное равномерное выпрямление газового потока без уменьшения эффективности пылеулавливания, что приводит к снижению гидравлического сопротивления ПЦПО. Снижение гидравлического сопротивления привело к уменьшению энергопотребления, затрачиваемого на очистку запыленного потока.

Выводы

Установлено, что при прохождении потока в области промежуточного отбора происходит растягивание спирали закрученного потока до 35-36° и сжимание спирали закрученного потока до 15-16° при подходе к раскручивающему аппарату.

Впервые экспериментально определен угол установки лопаток раскручивающего аппарата, отличающийся от теоретически определенного угла на 1,75° (погрешность расчета 11,29 %) и позволяющий снизить гидравлическое сопро-

тивление прямоточного циклона на 8-15 % без уменьшения эффективности пылеулавливания.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кулаков, А.Ю. Автоматизированная система проектирования деталей прямоточного циклона / А.Ю. Кулаков, А.А. Асламов, И.М. Кулакова, В.С. Асламова // Вестник СГТУ.- 2011. - № 3 (58).- Вып. 2.- С. 68-73.

2. Кулаков, А.Ю. Автоматизация расчета и проектирования деталей прямоточного циклона / А.Ю. Кулаков, А.А. Асламов, И.М. Кулакова, М.И Аршинский, В.С. Асламова // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2011. - № 2 (30). - С. 105-112.

3. Веригин, А.Н. Экспериментальное подтверждение гипотезы о существовании вторичных вихрей в циклоне / А.Н. Веригин, В.Н. Федоров, В.А. Ким, Н.А. Незамаев // Химическая промышленность сегодня. - 2010. - № 2. - С. 47-50.

УДК 658.2 Еременко Александр Алексеевич,

аспирант, старший преподаватель кафедры «Экономика» Забайкальского института железнодорожного транспорта - филиала ИрГУПС, тел. (3022) 24-06-90, e-mail: peo@zab.megalink.ru

МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ В СТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ КЛЮЧЕВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

A.A. Eremenko

MODEL OF POWER MANAGEMENT IN A STATIONARY HEAT POWER ENGINEERING OF RAIL TRANSPORT BY DEVELOPING OF KEY PERFORMANCE INDICATORS

Аннотация. В статье рассмотрены действующие механизмы внедрения энергосберегающих мероприятий и повышения энергетической эффективности в стационарной теплоэнергетике компании ОАО «РЖД». Предложена модель управления энергосбережением на основе проектного подхода с помощью формирования системы ключевых показателей эффективности теплоснабжения железнодорожного узла.

Ключевые слова: энергетическое обследование, ключевые показатели эффективности, энергосбережение, энергетическая эффектив-

ность, проект повышения эффективности теплоснабжения железнодорожного узла.

Abstract. The article deals with the mechanism for implementation of energy saving measures and increasing of energy efficiency in stationary heat power engineering of OAO RZD Company. Authors put forward a model of energy savings management on the basis of the design approach by forming a system of key performance indicators of railway junction heating.

Keywords: energy audits, key performance indicators, energy savings, energy efficiency, design of

Информатика, вычислительная техника и управление. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы

improving the effectiveness of railway junction heating.

В последнее время в нашей стране большое внимание уделяется вопросам энергосбережения и повышения энергетической эффективности как в целом в масштабе национальной экономики, так и на уровне ведущих отраслей народного хозяйства и отдельных предприятий.

На федеральном уровне к настоящему моменту времени создана нормативно-правовая база по энергосбережению, основным элементом которой является федеральный закон об энергосбережении и повышении энергетической эффективности [6], который определяет обязательные требования, организационно-экономические подходы, способы и возможные источники финансирования внедрения энергосберегающих мероприятий. Также необходимо отметить появление в 2000 году целой серии новых государственных стандартов по энергосбережению [1, 2, 3] и комплексного документа, определяющего стратегические цели в области энергосбережения и пути их достижения - «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» [8]. В соответствии с ней, стратегическая цель страны - сократить к 2020 году энергоёмкость отечественной экономики на 40 %.

По нашему мнению, к наиболее важным результатам целенаправленной политики государства в области энергосбережения можно отнести законодательное закрепление необходимости наличия энергетических паспортов и программ энергосбережения у предприятий и организаций всех форм собственности, а также появление в нашей стране нового вида деятельности - проведение энергетических обследований (энергоаудита) предприятий и типа организаций - энергоаудиторов.

Основные резервы энергосбережения и повышения энергетической эффективности заложены в таких отраслях народного хозяйства, как топливно-энергетический комплекс, жилищно-коммунальное хозяйство, строительный комплекс, транспорт.

Железнодорожный транспорт является одним из крупных потребителей топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), которые используются на тягу поездов (более 70 % от всего объема потребляемых ТЭР) и на прочие стационарные нужды. В отрасли проводится большая работа в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Важнейшим документом является принятая в 2004 году «Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2010 г. и перспективу до 2020 г.», которая в 2008 году была

доработана и актуализирована с расширением перспективы до 2030 г. [5].

Основным механизмом реализации программы энергосбережения компании ОАО «Российские железные дороги» стала действующая с 1998 года отраслевая программа ресурсосбережения, составной частью которой является программа энергосбережения. Для реализации этой программы были объединены усилия ведущих научно-исследовательских организаций и вузов, занимающихся разработкой новых ресурсосберегающих технологий для железнодорожного транспорта, и непосредственных заказчиков и потребителей этих технологий - департаментов, железных дорог, структурных подразделений компании ОАО «РЖД». С целью координации усилий всех участников процесса и максимального снижения периода между разработкой и внедрением новшеств, компанией была создана специализированная организация - ЗАО «Отраслевой центр внедрения новой техники и технологий», значительную часть работы которой занимает деятельность в области внедрения энергосберегающих технологий.

Важным фактором повышения обоснованности и результативности отраслевых программ энергосбережения стало проведение, начиная с 2004 года, энергетических обследований структурных подразделений и появление к 2006 году энергетических паспортов по всем крупным объектам, потребляющим ТЭР.

В соответствии с Энергетической стратегией компании ОАО «РЖД», основными целями в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности на период до 2020 года являются:

- снижение удельных расходов энергии на тягу поездов - на 10-12 % (электрическая тяга) и 12-15 % (тепловозная);

- снижение удельного расхода электроэнергии на эксплуатационные нужды - на 20-25 %;

- снижение общего расхода энергетических ресурсов в стационарной теплоэнергетике - на 3040 %.

Таким образом, наибольший потенциал энергосбережения заложен в стационарной теплоэнергетике компании, которая включает более 6000 стационарных теплоисточников по всей сети железных дорог.

В соответствии с действующей отраслевой методикой проведения энергетических обследований структурных подразделений ОАО «РЖД» их результатом является план внедрения энергосберегающих мероприятий с максимальным периодом окупаемости 5-7 лет. Основными показате-

лями эффективности внедрения энергосберегающих мероприятий считаются снижение объема потребления ТЭР в натуральном или условно-натуральном выражении, а также снижение удельного расхода ТЭР на выработку единицы тепловой энергии. При этом затраты на внедрение мероприятий сравниваются только с размером экономии потребляемых ТЭР. Важной особенностью действующей методики и порядка проведения энергетических обследований является то, что они направлены на изучение отдельных стационарных теплоисточников и предложения по экономии ТЭР разрабатываются именно в отношении этих источников тепловой энергии. Это накладывает существенные ограничения на объект исследования, ведь в непосредственной близости на этих же железнодорожных узлах могут находиться другие стационарные теплоисточники, как собственные, так и сторонние, которые могут иметь более высокие показатели эффективности.

В течение 2005 года специалистами ЗАО «Дорожного центра по внедрению новой техники и технологий» совместно с Забайкальским институтом железнодорожного транспорта - филиалом ИрГУПС в г. Чите были проведены энергетические обследования и разработаны программы энергосбережения по двенадцати объектам стационарной теплоэнергетики Забайкальской железной дороги. Предложения по этим объектам вместе с результатами обследования других стационарных теплоисточников частично были включены в отраслевую программу энергосбережения, частично в инвестиционную программу Забайкальской железной дороги по хозяйству гражданских сооружений, водоснабжения и водоотведения. В течение пяти последующих лет большинство запланированных мероприятий были выполнены. Результатом должно было стать улучшение показателей эффективности энергосбережения в целом по хозяйству. Вместе с тем, анализ показал, что удельный расход ТЭР на выработку единицы тепловой энергии в стационарной теплоэнергетике Забайкальской железной дороги практически не изменился (рис. 1). Получается, что локальное улучшение показателей по одним стационарным теплоисточникам в течение этого периода компенсировалось ухудшением показателей по другим.

Еще одной проблемой, возникшей в ходе выполнения работ по энергетическому обследованию объектов, стало отсутствие возможности учета таких эффектов от внедрения энергосберегающих мероприятий, как эффекта от снижения выбросов в окружающую среду вредных веществ, эффекта от снижения затрат на оплату труда производственного персонала в связи с внедрением

нового оборудования и изменения технологии работы и других эффектов. Учет таких эффектов позволил бы, в отдельных случаях, достигать более высоких показателей экономической эффективности инвестиций и, в конечном итоге, значительного снижения себестоимости выработки тепловой энергии.

0,189 0,203 0,196 0,192 0,190 0,190 0,187 0,194 • ♦ » ♦ =»~

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Ф Фактический показатель  Целевой показатель

Рис. 1. Изменение удельного расхода топлива на выработку тепловой энергии

Интересным примером с этой точки зрения является проект реконструкции котельной вагоноремонтного депо на железнодорожном узле Чита-1, который был завершен в 2009 году. Объектом исследования по проекту являлась система теплоснабжения всего железнодорожного узла. Были рассмотрены три варианта:

1. Подключение к централизованному теплоснабжению городской теплоцентрали.

2. Обновление и модернизация изношенного котельного оборудования на действующих котельных (две котельные вагоноремонтного депо, котельная локомотивного депо, котельная главного материального склада, котельная железнодорожной больницы).

3. Завершение замороженного в 1995 году со степенью готовности до 80 % строительства крупной промышленной котельной вагоноремонтного депо с переключением к ней мощностей остальных структурных подразделений компании ОАО «РЖД» на узле.

В процессе сравнительного инвестиционного анализа рассматривались экономические эффекты от экономии ТЭР, снижения платы за выбросы вредных веществ в окружающую среду, снижения затрат на выполнение обязательных мероприятий по охране труда и промышленной безопасности, снижения затрат на оплату труда производственного персонала и другие эффекты. Большое внимание было уделено сопоставлению расчетной себестоимости выработки тепловой

0,300

0,250

0,200

0,150

0,160

0,100

0,050

0,000

Информатика, вычислительная техника и управление. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы

ш

энергии после завершения проекта по каждому варианту. Из трех вариантов был выбран проект по завершению строительства собственной крупной промышленной котельной, который в настоящее время полностью реализован. При таком подходе удалось добиться значительного интегрального эффекта, а по показателю удельного расхода ТЭР на выработку единицы тепловой энергии снижения на 25 % в целом по железнодорожному узлу. Недостатком являлось то, что не были рассмотрены возможности применения других видов ТЭР, когенерации (одновременной выработки тепловой и электрической энергии), привлечения в различных комбинациях заемных источников финансирования. Последний момент очень важен в связи с тем, что собственные источники финансирования энергосберегающих мероприятий, как правило, существенно ограничены, при этом в последнее время появились новые, относительно недорогие, долгосрочные источники привлечения заемных средств (лизинг оборудования, оплата по энергосервисному контракту, так называемые «углеродные» инвестиции под снижение парниковых выбросов в атмосферу и др.).

С нашей точки зрения, подход к реализации энергосберегающих мероприятий в стационарной теплоэнергетике должен быть основан на рассмотрении системы теплоснабжения железнодорожного узла в целом, построении системы ключевых показателей эффективности (KPI - Key Performance Indicators) и разработке на ее основе проекта повышения эффективности теплоснабжения. Ключевые показатели эффективности - это система оценки, которая помогает организации определить достижение стратегических и тактических целей и является частью системы сбалансированных показателей (Balanced Scorecard), в которой устанавливаются причинно-следственные связи между целями и показателями [4].

Если исходить из достижения конечных стратегических целей энергосбережения и повышения эффективности системы теплоснабжения, то можно выделить несколько ключевых групп абсолютных и относительных показателей:

1) по эффективности использования ТЭР -общая экономия и удельный расход ТЭР в условно-натуральном и стоимостном выражении на выработку тепловой энергии;

2) по эффективности воздействия на окружающую среду - размер платы за выбросы в окружающую среду и удельные экологические затраты на выработку тепловой энергии (эколого-емкость);

3) по использованию трудовых ресурсов -численность производственного персонала и за-

траты на оплату труда производственного персонала; трудоемкость как отношение численности производственного персонала к объему выработки тепловой энергии или, как вариант, к количеству обслуживаемого котельного оборудования и аналогичный показатель зарплатоемкости;

4) по эффективности деятельности в области охраны труда и промышленной безопасности -текущие затраты на охрану труда и соблюдение требований по промышленной безопасности, затраты на приведение условий труда в соответствие с требованиями законодательства на основании аттестации рабочих мест по условиям труда; удельные расходы по охране и безопасности труда на выработку тепловой энергии или на численность производственного контингента;

5) по эффективности использования котельного оборудования - производительность котлов за единицу времени, фондоотдача (котлоотдача) или обратный показатель - фондоемкость (котло-емкость), коэффициент полезного действия котлов, коэффициент загрузки котлов;

6) по снижению нерациональных потерь тепловой энергии - удельный вес потерь в процентном выражении, удельный вес расхода ТЭР и тепловой энергии на собственные нужды;

7) по общей экономической эффективности - себестоимость выработки тепловой энергии.

Из перечисленных групп ключевых показателей эффективности обобщающим является себестоимость выработки тепловой энергии. Это вызвано тем, что изменение всех остальных показателей непосредственно отражается на уровне затрат, а значит и на себестоимости.

При таком подходе энергосбережение и повышение энергетической эффективности становятся важнейшими составляющими общего проекта повышения эффективности теплоснабжения железнодорожного узла. Максимальный горизонт окупаемости при выборе вариантов реализации проекта должен определяться исходя из возможностей привлечения заемных источников финансирования и требований нормативно-правовой базы, действующей в этой сфере. В соответствии с ней, энергетическое обследование должно проводиться не менее одного раза в пять лет, максимальный срок использования такой формы внедрения энергосберегающих мероприятий, как энергосервисный контракт (договор), ограничивается также периодом пять лет. Кредитные программы ведущих мировых и отечественных банков в области энергосбережения и энергоэффективности, как правило, не превышают период пяти лет. Таким образом, выбор того или иного варианта реализации проекта повышения эффективности тепло-

снабжения железнодорожного узла должен быть ограничен условием окупаемости вложенных средств за период не более пяти лет при соблюдении определенных минимальных показателей экономической эффективности инвестиций.

Для построения модели управления проек-

том предлагаем воспользоваться известной моделью управления процессом и достижения цели - циклом РБСЛ (Р1ап-Бо-СЬеск-ЛС - Планирование-Выполнение-Проверка-Воздействие) [7].

В общем виде модель представлена на рис. 2. На наш взгляд, предложенная модель поз-

I этап

II этап

III этап

IV этап

V этап

>

VI этап

Проведение аудита внешних факторов, оказывающих влияние на эффективность работы системы теплоснабжения железнодорожного узла

Сбор предварительной информации по объектам теплоснабжения железнодорожного узла, проведение инструментальных измерений

Энергетическое обследование Экологическое обследование Аттестация рабочих мест по условиям труда

• Составление топливно-энергетического баланса потребления тепловой энергии структурными подразделениями ОАО «РЖД»;

• Составление энергетических и экологических паспортов по отдельным стационарным теплоисточникам и в целом по железнодорожному узлу;

• Определение текущих ключевых показателей эффективности системы теплоснабжения;

• Разработка перечня возможных мероприятий по повышению эффективности системы теплоснабжения железнодорожного узла;

• Выбор оптимального варианта с точки зрения достижения ключевых показателей эффективности с максимальным периодом окупаемости не более пяти лет

• Разработка проекта повышения эффективности теплоснабжения железнодорожного узла по форме и с соблюдением требований, удовлетворяющих международные и отечественные финансовые организации;

• Определение оптимального соотношения источников финансирования проек-

• Выбор способа выполнения работ по реализации проекта: собственными силами или с привлечением энергосервисной компании.

• Внедрение проекта повышения эффективности теплоснабжения железнодорожного узла;

• Контроль за ходом реализации проекта со стороны заитересованных сторон;

• Корректировка отклонений в процессе внедрения проекта.

• Завершение реализации проекта;

• Оценка фактически полученных результатов по ключевым показателям эффективности проекта по отношению к проектным и фактическим показателям перед началом реализации проекта;

• Начало стадии текущей эксплуатации системы теплоснабжения.

Рис. 2. Модель реализации проекта повышения эффективности теплоснабжения

железнодорожного узла

Информатика, вычислительная техника и управление. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы

ш

воляет более взвешенно подходить к выбору и реализации мероприятий по энергосбережению и повышению эффективности системы теплоснабжения в целом по железнодорожному узлу в условиях ограниченных инвестиционных ресурсов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 5138799. Энергосбережение/Постановление Госстандарта России от 30 ноября 1999 г. № 485-ст.

2. Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 5137999. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов/Постановление Госстандарта России от 30 ноября 1999 г. № 471-ст.

3. Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 5154199. «Энергетическая эффективность. Состав показателей/ Постановление Госстандарта России от 29 декабря 1999 г. № 882-ст.

4. Нортон Д., Каплан Р. Сбалансированная система показателей. От стратегии к действию. - М.: Олимп-Бизнес, 2010. — 320 с.

5. Об энергетической стратегии ОАО "РЖД" на период до 2010 года и на перспективу до 2030 года / Распоряжение ОАО «РЖД» от 11.02.2008 № 269р;

6. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации/ Федеральный закон РФ от 23.11.2009 года N 261-ФЗ//Российская газета — 2009 — №5050.

7. Репин В.В., Елиферов В.Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов. — М.: РИА «Стандарты и качество», 2008. — 408 с.

8. Энергетика России: взгляд в будущее (Обосновывающие материалы к Энергетической стратегии России на период до 2030 года).- М.: ИД «Энергия», 2010. - 616 с.

УДК 621.311 Крюков Андрей Васильевич,

д. т. н., профессор ИрГУПС, e-mail: and_kryukov@mail.ru Закарюкин Василий Пантелеймонович, д. т. н., профессор ИрГУПС, e-mail: zakar@irk.ru Алексеенко Владимир Александрович,

аспирант ИрГУПС, e-mail: bezvoprosov03@mail.ru

МОДЕЛИРОВАНИЕ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СЕТЕЙ В ФАЗНЫХ КООРДИНАТАХ

A. V. Kryukov, V.P. Zakaryukin, V.A. Alekseenko

SMART GRID ACTIVE ELEMENTS MODELING IN PHASE DOMAIN

Аннотация. Предложен алгоритм моделирования режимов интеллектуальных электроэнергетических систем с активно-адаптивными сетями, основанный на комплексном использовании имитационных моделей, реализуемых в фазных координатах, и динамических моделей, получаемых на основе средств программной системы Matlab. Работа выполнена по программе гранта № 11.G34.31.0044.

Ключевые слова: интеллектуальные электроэнергетические системы, активно-адаптивные сети, моделирование в фазных координатах.

Abstract. Modeling algorithm for smart grid based on complex imitating models in phase domain and on dynamic Matlab models is proposed. This paper is done by grant 11.G34.31.0044.

Keywords: smart electric systems, smart grid, phase domain.

При высоких темпах развития экономики производство электроэнергии в России достигнет в 2020 году 2000 млрд. кВт ч, т. е. возрастет по сравнению с 2000 годом в два раза. В работе [1] отмечается, что обеспечение таких уровней производства невозможно без системного решения следующих задач:

• создание новой технологической основы энергетики на базе инноваций;

• придание интегрирующей роли электрической сети как структуре, создающей надежную связь генераторов и потребителей электроэнергии (ЭЭ);

• установка в сетях активных технических средств, повышающих управляемость и энергоэффективность, а также улучшающих качество ЭЭ;

• применение новых информационных технологий и быстродействующих вычислительных