Технический критерий оптимизации при выборе систем энергоснабжения геологоразведочных работ

© В.А Косьянов, М.В. Меркулов, 2011

УДК 338.45:550.8:621.311.1:

В.А. Косьянов, М.В. Меркулов

ТЕХНИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПРИ ВЫБОРЕ СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДО ЧНЫХ РАБОТ

Рассмотрены вопросы оптимизации при выборе систем энергоснабжения геологоразведочных работ. В качестве целевой функции рассматривается экономические затраты, изменяющиеся во времени, полученные экономико-математическим моделированием основных систем энергоснабжения. Критерием оптимизации может выступать технический параметр - например, предельное расстояние подключения к региональным электросетям. Подобный подход позволяет определить область эффективного использования централизованного варианта и оценить влияние других параметров на выбор оптимального варианта энергоснабжения.

Ключевые слова: оптимизация, энергоснабжение, геологоразведочные работы.

Лри проведении геологоразведочных работ (ГРР) значительная доля затрат приходится на их энергообеспечение. Выбор оптимального варианта энергоснабжения в этих условиях оказывает существенное влияние на эффективность проводимых работ. Поэтому, еще на стадии проектирования можно провести сравнительный анализ альтернативных предложений и выбрать наилучший из вариантов на основе технико-экономического моделирования.

Такие модели были разработаны применительно к основным системам энергоснабжения ГРР [3] и представляют собой функцию экономических затрат, изменяющихся во времени от технических и экономических параметров, характеризующих систему энергоснабжения.

Выбор оптимального варианта энергоснабжения полагает сравнение технически равнозначных вариантов на основе функций экономических затрат, критерием оптимизации в этом случае будет минимум приведенных затрат [2].

С другой стороны, важно выяснить, в каких условиях тот или иной вариант будет оставаться оптимальным. Для решения этой задачи в качестве критерия оптимизации может быть выбран технический параметр. Сравнивая реальные значения такого параметра с критическими значениями для данных условий, можно судить о том, какая система энергоснабжения будет оптимальной, т.е. иметь меньшие приведенные затраты в этих условиях.

При сравнении варианта энергоснабжения от государственной сети таким параметром может слу-жить расстояние от места работ до проходящей линии. Критическое значение этого параметра - предельное расстояние подключения к региональной электросети - это такое расстояние, при превышении которого данный вариант энергоснабжения перестает быть оптимальным [2].

Сопоставляя затраты по вариантам энергоснабжения от государственной сети и от передвижных дизельных

электростанция выделим те параметры, которые зависят от расстояния /р:

З1= З1* + З*-1р,

Тогда равенство затрат по варианту централизованного энергоснабжения и от передвижных ДЭС примет вид:

З2= З1* + З*-1р,

о *

где З1 - затраты по варианту централизованного энергоснабжения не зависящие от расстояния до линии, руб; З -доля затрат, зависящих от расстояния до государственной сети, руб.

Исходя из вышеизложенного, предельное расстояние подключения может быть рассчитано следующим образом:

1р =

Преобразовав полученную зависимость на основании полученных формул затрат по сравниваемым вариантам получим следующую зависимость предельного расстояния, от различных технико-экономических параметров:

-Кг - Ког + КТ1 + КС1 + (Кг - КТ1)р  С. +

- + (с-1хи2-ии^

. с  + (С — 1) (1.36- <3 • кр

1-(И-0~р | Клг(1-рп>

I (1+1.в

где ик1 - издержки по централизованному варианту, не зависящие от расстояния до государственной энергосистемы,

ик1 = иэ1+ итр1 + ип1+ инв1

где иэ1 - расходы на электроэнергию, руб; итр1 - расходы, связанные с потерями электроэнергии в трансформаторах, руб; ип1 - затраты на печное отопление, руб; инв1- затраты, связанные со строительством низковольтных линий электропередач, руб; КТ1 - стоимость трансформаторных подстанций, руб.; j - число буровых установок, шт; Кл1 - стоимость 1 кммагистральной ЛЭП, руб; Т -время работы буровой в квартале, час; Б

- стоимость подключения 1 кВт установленной мощности, руб/кВт; Q - квартальные затраты на обслуживание 1 км ЛЭП, руб; Кр - районный коэффициент к зарплате и социальным отчислениям;

- полная средняя мощность буровой установки без электрообогрева, кВА; Сэ

- стоимость 1 кВт ч электроэнергии, руб/кВт-ч; и - напряжение в магистральной ЛЭП, кВ; у - удельная проводимость материала проводов линии, м/Ом-мм2; р - норма амортизационных отчислений квартальная; п - числопери-одов, кварталов; т - срок существования предприятия, кварталов; s - сечение проводов ЛЭП, мм2; С - ставка налог на прибыль; i - ставка альтернативного вложения, квартальная; К02 - оборотные средства по второму варианту, руб; К2 -капитальные вложения по второму варианту, руб; К01 - оборотные средства по первому варианту, руб.

Рассмотрим влияние различных параметров на предельное расстояние подключения к районной энергетической системе.

Одним из наиболее динамичных внешних факторов, наряду со стоимостью электроэнергии, является стоимость дизельного топлива. Этот параметр определяет затраты на топливо при энергоснабжении от передвижных ДЭС, что составляет около 30% от общих затрат по этому варианту. Влияние стоимости дизельного топлива на предельное расстояние приводится на рисунке.

При увеличении стоимости дизельного топлива с 20 до 30 руб/кг расстояние предельного подключения увеличивается с 10 до 15 км при мощности потребителей 100 кВт. С увеличением электрической нагрузки потребителей интенсивность влияния стоимости

топлива на предельное расстояние увеличивается и составляет 0,75 км на

1 руб. изменения стоимости топлива

Зависимость предельного расстояния подключения от величины стоимости дизельного топлива

при мощности потребителей 200 кВт. Таким образом, с увеличением электрической нагрузки влияние стоимости дизельного топлива на предель-ное расстояние растет.

Основные выводы:

1. Выбор варианта энергоснабжения следует проводить на основе технико-экономических мо-делей, разработанных при-менительно к основным системам энергоснабжения, учитывающих

технико-экономические факторы и фактор времени, существенно влияющий на выбор варианта.

2. В качестве технологического критерия эффективности, отражающем область применения того или иного варианта энергоснабжения, следует использовать предельное расстояние подключения к централизованным системам электроснабжения.

3. Предложена зависимость, поз-

воляющая оценить величину предельного расстояния от технико-

экономических параметров, характеризующих условия ведения геологоразведочных работ.

4. Исследования величины предельного расстояния позволили выявить основные факторы, влияющие на него и оценить их степень влияния.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Меркулов М.В., Косьянов В.А. Обоснование оптимального варианта энергоснабжения на основе техникоэкономического моделирования. М: Издательство Московского Государственного Горного Университета. «Горный информационно-аналитический бюллетень», №8, 2008.

2. Меркулов М.В., Косьянов В.А., Соловьев Н.В. Повышение эффективности буровых работ путем совершенствование системы их электроснабжения. М: ФГУП ВИМС, «Разведка и охрана недр». Выпуск 11. 2007.

3. Лимитовский А.М., М.В. Меркулов, В.А. Косьянов «Энергообеспечение технологических потребителей ГРР» М.2008. Ш5Ы=1

— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------

Косьянов Вадим Александрович - кандидат технических наук, доцент, wadim78@mail.ru Меркулов Михаил Васильевич - доктор технических наук, профессор, mvm.07@mail.ru Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе.