Повышение эффективности использования сельхозпредприятием разрешенной мощности от централизованной электросети

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства________________________________________

РАЗДЕЛ I ЭНЕРГЕТИКА, ЭЛЕКТРО И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УДК 631.152

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕЛЬХОЗПРЕДПРИЯТИЕМ РАЗРЕШЕННОЙ МОЩНОСТИ ОТ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ЭЛЕКТРОСЕТИ

В.Н.СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук; А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук;

Е.В. ТИМОФЕЕВ, канд. техн. наук

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

Сельхозпредприятие вправе диктовать цены на свою продукцию в соответствии с рыночным спросом и может увеличивать свою прибыль таким способом. Другой способ увеличения прибыли -снижение себестоимости продукции за счет сокращения затрат на производство продукции путем совершенствования технологического процесса, а также путем рационального использования энергоресурсов, в частности, электроэнергии. Значимость, или весовое соотношение фактора рационального использования электроэнергии по степени влияния на прибыль потребителя зависит от доли электроэнергии в себестоимости продукции. В статье изложено одно из направлений деятельности энергетической службы сельхозпредприятия по снижению себестоимости производимой продукции. С целью повышения качества и количества производимой продукции сельхозпредприятия проводят техническое и технологическое переоснащение производства. При этом часто возникает потребность в дополнительной (разрешенной) мощности от централизованной электросети. Решается эта проблема путем подачи заявки на реконструкцию питающей электросети и трансформаторной подстанции, что связано с увеличением сроков получения дополнительной мощности и дополнительными финансовыми затратами. В исследовании был предложен альтернативный путь - снижение потерь электроэнергии и выравнивание годового, месячных и суточных графиков нагрузки без нарушения технологического процесса сельхозпроизводства. Частичное снижение потерь может быть решено установкой у потребителя компенсирующих устройств реактивной составляющей нагрузки. Потери электроэнергии за счет влияния потребителей на показатели качества электроэнергии могут быть снижены путем использования технологического оборудования, отвечающего требованиям электромагнитной совместимости. Существенное снижение потерь электроэнергии может быть за счет оптимизации загрузки трансформаторов, электродвигателей, использования энергоэффективных систем освещения и систем получения тепла на технологические нужды. Стоимость реализации перечисленных предложений во многих случаях может быть ниже затрат получение дополнительной мощности от энергетической компании.

Ключевые слова: сельхозпредприятие; энергоэффективность; график нагрузки;

энергоустановка; энергопотребление; электродвигатель; потери энергии; электросети; трансформатор.

WAYS FOR THE FARM TO IMPROVE THE EFFICIENCY OF PERMITTED POWER TAKEOFF FROM CENTRALISED ELECTRICAL GRID

V.N. SUDACHENKO, Cand. Sc. (Engineering);A.F. ERK, Cand. Sc. (Engineering);

E.V. TIMOFEEV, Cand. Sc.

Federal State Budget Scientific Institution “Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production” (IEEP), Saint Petersburg, Russia

5

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.

ИАЭП. 2017. Вып. 93.

An agricultural enterprise can set the market-geared prices on their products to secure higher profits. Another way is to ensure the lower self-cost of products through cutting the general production costs by introducing advanced technological processes or rational use of energy, electricity in particular. The importance, or the weighted ratio of the rational use of electricity in terms of the degree of influence on the consumer's profit, depends on the share of electricity in the self-cost of products. The article considers one of the possible activities of the energy service on agricultural enterprises to reduce the self-cost of production. With the aim to increase the quality and quantity of products, the agricultural enterprises introduce technical and technological re-equipment of production facilities. This often creates the need for additional authorised power take-off from the centralised electrical grid. This problem is solved by submitting an application for the reconstruction of the power supply network and the transformer substation; it is associated with an increase in the timing of obtaining additional capacity and additional costs. Our study proposes an alternative way - to reduce electricity losses and to level the annual, monthly and daily loads without any failures in the technological process of agricultural production. Partial reduction of losses can be achieved by setting at the consumer’s premises a device to compensate the reactive load component. Loss of electricity due to the influence of consumers on electric power quality indicators can be cut down by using the technological equipment, which meets the requirements of electromagnetic compatibility. Some other ways to have significantly lower electricity losses are to optimize the capacity of transformers and electric motors, to use the energy efficient lighting systems and the heat generation systems for technological needs. Implementation costs of these proposals in many cases may be lower than the purchasing costs of additional power from the energy company.

Keywords: agricultural enterprise; energy efficiency; load pattern; power plant; power consumption; electric motor; energy loss; electric grid; transformer.

ВВЕДЕНИЕ

Каждое сельхозпредприятие-потребитель энергоресурсов так же, как и энергоснабжающие организации включен в систему рыночных отношений, но в отличие от энергоснабжающей организации он, как правило, не является естественной монополией.

Потребитель вправе диктовать цены на свою продукцию в соответствии срыночным спросом и может увеличивать свою прибыль таким способом.Другой способ увеличения прибыли - снижение себестоимости продукции засчет сокращения затрат на производство продукции путем совершенствованиятехнологического процесса, а также путем рационального использованияэнергоресурсов, в частности, электроэнергии.Значимость, или весовое соотношение фактора рациональногоиспользования электроэнергии по степени влияния на прибыль потребителязависит от доли электроэнергии в себестоимости продукции.

С учетом основных положений указа Президента Российской Федерации [^сельхозпроизводители обязаны принимать меры по повышению энергоэффективности производства. Прежде чем подавать заявку на увеличение разрешенной (максимальной) мощности, сельхозпредприятия должны силами своих специалистов или привлеченных из внешних специализированных организаций провести соответствующие замеры и оценить степень использования разрешенной (максимальной) мощности.

За редким исключением, разрешенная мощность используется неравномерно в течение года (рис. 1) [2], частично это обусловлено существенными сезонными изменениями температуры, но имеется и ряд других технологических, организационных и других факторов, влияющих на графики потребления электроэнергии, следовательно, на неравномерность графиков использования разрешенной мощности.

6

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства________________________________________

300000 250000

з- 200000

£ 150000 “ 100000 50000 0

1 23456789 10 11 12 месяцы

Рис. 1. График использования электроэнергии сельхозпредприятием

Также разрешенная мощность используется неравномерно в течение месяца и суток. Цель данной работы - обоснование величины разрешенной мощности и повышения эффективности ее использования с учетом специфических условий функционирования сельхозпредприятия.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Обоснование способов снижения потребной (разрешенной) мощности от централизованной системы энергоснабжения для энергообеспечения выполнения технологических процессов на объектах сельхозпредприятия проводилось по материалам экспресс- и полных энергетических обследований сельхозпредприятий Ленинградской области и опыта проведения такой работы в промышленности. Анализ динамики потребления энергоресурсов проводился на примере сельхозпредприятий крупного рогатого скота молочного направления, работающих по современным технологиям в реальных природно-климатических условиях.

В процессе работы использованы методы математической статистики и методы оценки эффективности использования разрешенной мощности.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Потребители электроэнергии определяют суточный график использования электроэнергии, который, как правило, имеет резко выраженный пиковый характер (рис. 2).

7

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал. _________________________________ИАЭП. 2017. Вып. 93.________________________________

Его выравнивание позволяет снизить затраты на покупку дополнительной мощности. Степень равномерности суточного графика нагрузки характеризуется коэффициентом заполнения Кз, представляющим собой отношение потребленной электроэнергии к максимальной мощности, умноженной на время, равное 24 часам.

Реально для предприятий с односменной работой Кз составляет примерно0,25. При двухсменной работе достигает значения 0,5. При трехсменной работеувеличивается до 0,75 и практически не достигает оптимального значения,равного 1,0 [3]. Это говорит о том, что вопросы управления режимом работы электроприемников решаются на предприятиях не достаточноэффективно. В результате имеют место ряд характерных потерь электроэнергии, которые оплачивает сельхозпредприятия, тем самых увеличивая долю затрат в себестоимости продукции.

В процессе передачи возникают потери электроэнергии, обусловленные наличием реактивной составляющей нагрузки. Ее уменьшение достигается путем использования компенсирующих устройств потребителя. Для достижения максимального эффекта работа компенсирующих устройств должна быть синхронизирована с изменением нагрузки потребителя. В любой момент времени мощность компенсирующих устройств, подключенная к сети, должна соответствовать реактивной составляющей потребляемой энергии(Кз<5).В этом случае потери электроэнергии от источника энергии до места установкикомпенсирующих устройств минимальны. В противном случае они увеличиваются. Потребитель режимом работы своих компенсирующихустройств оказывает влияние на потери электроэнергии(КзбР Q) и себестоимость передачи электроэнергии(Спер):

Спер=КзбР Q

Потребители влияют на некоторые показатели качества электроэнергии(ПКЭ) в передающей сети. Электроприемники с резкопеременным характером нагрузки создают в сети колебания напряжения, что вызывает дополнительные потери электроэнергии бР(ПКЭ) в токоведущих частях электрооборудования. Несимметричная нагрузка обусловливает появление напряжения обратной последовательности, а, следовательно, и дополнительных потерь, вызванных появлением токов обратной последовательности. Наличие в составе оборудования потребителя управляемых выпрямителей, электродуговых и тому подобных установок создает искажение синусоидальности кривой напряжения и возникновение высших гармонических составляющих. Наибольшие потери активной энергии, обусловленные высшими гармоническими составляющими, возникают в трансформаторах, двигателях. При наличии высших гармонических составляющих процесс старения изоляции электрооборудования протекает более интенсивно, чем при синусоидальном напряжении. Это приводит к преждевременному выходу из строя электрооборудования, что увеличивает капиталовложения в электрическую сеть а, следовательно, и себестоимость производства и передачиэлектроэнергии. Повышение ПКЭ до уровня допустимых (ЕОСТ 32144-2013) возможно путем использования технологического оборудования, отвечающего требованиям электромагнитной совместимости, и применением специальных фильтрокомпенсирующих устройств, корректирующих ПКЭ. Вопросы повышения ПКЭ на сельхозпредприятиях до настоящего времени не решаются должным образом.

Передача электрической энергии от точки присоединения потребителя к сети энергоснабжающей организации (границы балансовой принадлежностисети) до места потребления связана с потерями электроэнергии,обусловленными неэкономичным режимом силовых трансформаторов,двигателей и T.n.(dPTpR). Известно, что слабозагруженные

8

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.

ИАЭП. 2017. Вып. 92.

3. Кузнецов А. В., Магазинник Л. Т., Шингаров В. П. Структура и тарифное стимулирование управления режимамипотребления электрической энергии / Под ред. Л. Т. Магазинника. - Ульяновск: УлГТУ, 2003- 104 с.

4. В.Н. Судаченко, А.Ф. Эрк, Е.В.Тимофеев Методика обоснования мощности и

выбора оборудования источников аварийного энергоснабжения объектов

сельхозпроизводетва //Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2016. - № 92. - С.56-65.

5. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н, Тимофеев Е.В. Размук В.А. Методы повышения эффективности использования электрической энергии в животноводстве// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2016. - № 89. - С.23-31.

6. Валге А.М., Волков В.В., Эрк А.Ф., Эрк Ф.Н. Взаимодействие машин в управляемой технологической системе. // Теоретический и научно-практический журнал «Механизации и электрификации сельского хозяйства» - 1982.- №2.- С. 15-17

7. Эрк А.Ф., Максимов С.В. Методика оценки эффективности применения частотных регуляторов в составе оборудования гидросооружений.// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. -С-Пб, 2010. - № 82. - С.87-96

8. Эрк А.Ф., Размук В.А. Автоматизированная система стабилизации температуры воздуха в помещении для откорма телят с применением частотных регуляторов. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства/ ИАЭП. - С-Пб, 2015. - №86. - С.163-169

9. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Выбор типа энергосберегающих ламп для помещений сельскохозяйственного производства. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. -С-Пб, 2014. - №85. - С.93-100.

10. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Использование энергосберегающих ламп в системах освещения помещений животноводческого комплекса. //Межд. агропромышленная выставка-ярмарка «Агрорусь» - СПб, 2014. - С. 182-184

11. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н. Концепция создания демонстрационной зоны высокой энергоэффективности в Ленинградской области /А.Ф. Эрк, В.Н.Судаченко// Межд. агропромышленная выставка-ярмарка «Агрорусь» - СПб, 2015.-С. 6-7

УДК 631.152

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ ДЛЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ

А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук; В.Н.СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук; В.А. РАЗМУК;

Е.В. ТИМОФЕЕВ, канд. техн. наук

Федеральное государственное научное бюджетное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

12