Метод определения графика проведения технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики

УДК 311.218

Метод определения графика проведения технического перевооружения группы предприятий

электроэнергетики

В. А. Горячёв,

Тверской государственный технический университет, аспирант

Предлагается метод формирования оптимального порядка проведения технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики. Для осуществления данного метода используется специально разработанный программный продукт.

Ключевые слова: метод, техническое перевооружение, электроэнергетическое предприятие, оптимизация, программа.

В настоящее время российская электроэнергетика переживает состояние острого кризиса. Старение оборудования - главная причина ухудшения технико-экономических показателей энергетики страны. Доля морально и технически устаревшего оборудования составляет 80 % от общего числа. Также большое влияние на энергетику оказывает рост потребления электроэнергии, с которым не успевает справляться вводимое в эксплуатацию новое оборудование. Приоритетными и первоочередными направлениями в сложившейся ситуации являются модернизация и техническое перевооружение предприятий электроэнергетики [1].

В настоящее время проведены работы по изучению проблемы управления и оптимизации процесса технического перевооружения (ТП). Наиболее значимый вклад в исследование данной проблемы внесли авторы [2, 3, 4]: в [2] исследованы экономические проблемы капитальных вложений и новой техники, в [3] рассмотрены актуальные экономические проблемы, связанные с повышением качества продукции в энергетике, в [4] - методологические аспекты прогнозирования развития энергетики. Но всё это относится к одному отдельно взятому предприятию с экономической точки зрения, без учёта внешних факторов. В то же время большинство предприятий электроэнергетики (ПЭЭ) функционируют либо в составе групп (ТГК, ОГК и т. д.), либо входят непосредственно в ЕЭС России, и вывод одного из них может привести к нарушению работы энергетической системы целого региона. Также при планировании и проведении технического перевооружения помимо экономического аспекта, которому уделяется наибольшее внимание, существует важная и почти нигде не учитывающаяся техническая составляющая (вырабатываемая мощность линейки оборудования, ограничения по мощности, порог мощности, внешние факторы, потери и др.), что может привести к искажению полученных результатов и, следовательно, к составлению неточного плана технического перевооружения.

Поэтому актуальна задача оптимизации плана ТП группы предприятий. Метод определения графи-

ка проведения технического перевооружения позволит наиболее точно подойти к данной проблеме. Для решения этой задачи используем теорию графов, а именно комбинаторный анализ.

Любое предприятие электроэнергетики состоит из нескольких независимых производственных линеек оборудования (ПЛО), которые имеют собственные, индивидуальные характеристики.

Под производственной линейкой подразумевается совокупность следующих типов оборудования: турбина, определённое количество котлов, соответствующих мощности турбины, паропроводы, электрический генератор, насосы и дополнительное оборудование. Предприятия электроэнергетики вырабатывают электроэнергию, которая учитывается в общем потоке. В связи с тем, что электроэнергия является важным и неотъемлемым элементом жизнедеятельности человека, полное отключение или выработка электроэнергии ПЭЭ объёмом ниже требуемого уровня могут привести к нарушению нормального функционирования объектов, зависящих от электричества. Поэтому возникает задача выбора оптимального порядка технического перевооружения предприятий электроэнергетики, которая позволит, не нарушая заданных объёмов, вырабатывать требуемое количество электроэнергии.

Каждая станция состоит из нескольких производственных линеек оборудования, соединённых по параллельной схеме, что даёт возможность не полностью отключать станцию, а частично, сохраняя способность выработки электроэнергии.

Главным показателем ПЛО является максимальная выходная мощность W:

Щ,IV, А, —> : +А,], А2^>12 : +А2], А, ->г, : [/,;/, + А,],

где W1, W2, '^з, - мощность п-й производственной линейки до технического пере_ _ _ _ вооружения;

Щ, 1¥2, Щ, ¡¥„ ~ мощность п-й производственной линейки после технического перевооружения; Д19 А,, А3, А„-время, за которое проводится техническое перевооружение п-й производственной линейки;

¡2, время начала технического

перевооружения п-й производственной линейки (порядок технического перевооружения).

Главным критерием при решении задачи оптимизации порядка технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики является время, за которое будет проведено перевооружение всех производственных линеек:

тах(7, + Д) -

• тт.

^(0 > рощ),

Также задан порог общей генерируемой мощности, ниже которого опускаться нельзя. Порог может быть задан исходя из требований обязательной выработки определённого количества электроэнергии, либо задаваться исходя из решения, принятого руководством, которое, в свою очередь, выбирает для себя наиболее оптимальные пути:

где Wv(t) - общая генерируемая мощность всего предприятия;

POR(t) - это порог общей выходной мощности, ниже которого опускаться нельзя.

На рис. 1 приведён один из вариантов последовательности технического перевооружения группы производителей электроэнергии. В процессе решения данной задачи будет построено множество таких графов, часть которых будет отбрасываться потому, что не подходит по определённым параметрам и ограничениям (превышают порог мощности, нарушают беспрерывность процесса), а из тех, которые удовлетворяют по всем показателям, будет выбираться один с наименьшим временем проведения технического перевооружения всех выбранных производственных линеек электрооборудования.

Каждый отрезок Д,; откладывается либо от начала (нуля), либо из конца другого отрезка Д^, и потому любую линейку можно представить таким образом:

Д имеет уровень 1, если он отложен от нуля;

Д имеет уровень 2, если он отложен от конца отрезка уровня 1;

Д имеет уровень К, если он отложен от конца отрезка уровня К-1.

Авторами разработан алгоритм процесса расчёта параметров технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики (рис. 2).

Рис. 1. Порядок технического перевооружения производственный линеек оборудования группы производителей электроэнергии

Пусть т - число всех уровней данной линейки, тогда определено разбиение множества индексов {1, 2, 3...п} на т частей: индекс I относится к К-й части, если Д имеет уровень К. Это разбиение удобно задать п-мерным вектором R=(R(1), R(2),..., R(n)); каждая его координата есть число от 1 до т; RiK, если Д - имеет уровень К. Разбиением будем называть всякий вектор R=(R(1), R(2),..., R(n)), имеющий координаты от 1 до п.

Используем операцию прибавления единицы R+1 (сложение по модулю п). При помощи этой операции легко организовать перебор всех разбиений. Однако не каждое разбиение соответствует разбиению линейки по уровням. Проводится проверка, является ли данное разбиение разбиением некоторой линейки по уровням. Спектр значений координат вектора R должен быть непрерывным. Все встречаемые значения расставляются по порядку, и если получается ряд, который начинается с 1 и имеет каждое следующее значение на 1 больше предыдущего, то разбиение подходит.

Пусть задано некоторое разбиение R линейки по уровням, тогда распределением уровня К (относительно распределения R) будем называть вектор R1=(R(1), R(2),..., R(n)) такой, что R1(i)=0 для всех ц для которых R1(i)^К. Если же R1(i)=К, то значение R1(i) может быть любым числом от 1 до п.

Для распределения R1 уровня К операция прибавления единицы определена так, что нулевые координаты не учитываются (они всегда остаются нулевыми). При помощи этой операции легко организуется перебор всех распределений уровня К. Распределение уровня К призвано определять, к концам каких отрезков уровня К-1 присоединяются отрезки уровня К данной линейки. Однако не всякое распределение уровня К определяет такое соответствие. Проводится проверка, задаёт ли распределение R1 уровня К соответствие: [уровень К^ уровень К-1]. Среди ненулевых координат вектора R1 должны быть только такие значения г, для которых R(r)=К-1. Предполагается, что 2<К<т [5].

Запуск процесса

I

Инициализация структур данных

I

Очистка от предыдущих расчетов и т. д.

Ввод данных из БД

Обработка

Обработка

Переход к следующей линейке

Рис. 2. Алгоритм процесса расчёта параметров технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики

Решение задачи по оптимизации процесса управления техническим перевооружением группы предприятий электроэнергетики осуществляется при помощи «Программы расчёта параметров процесса технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики», зарегистри-

Рис 3. Скриншот «Программы расчёта параметров процесса технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики»

рованной в Роспатенте в Реестре программ для ЭВМ № 2011613026 (рис. 3).

Программа предназначена для расчёта основных параметров и определения оптимальной последовательности технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики. А именно на основе данных о техническом состоянии и возможности производства электроэнергии, с учётом ограничений на суммарно производимую электроэнергию производится расчёт оптимальной последовательности и времени начала ТП каждой станций. В программе учитывается субъективный фактор, при котором по любой из станций лицо, принимающее решение, может задать параметры, в рамках которых будут варьироваться время начала и конца технического перевооружения, его мощность и с учётом этих ограничений рассчитываться оптимальный порядок и время начала технического перевооружения каждой станции.

На основе расчётов, полученных в соответствии с приведённой выше методикой, разрабатывается таблица (табл. 1), в которой приводится время начала и окончания технического перевооружения каждой производственной линейки [6].

Выводы

Данный метод описывает процесс планирования технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики, а не одной отдельно взятой организации. Это позволяет использовать его на предприятии в качестве инструмента, который способствует организации процесса управления

Таблица 1

Порядок (последовательность) технического перевооружения производственных линеек оборудования группы предприятий электроэнергии

Этапы Номер ПЛО

ПЛ1 ПЛ2 ПЛз ПЛИ

Начало ТП t2 tз к

Окончание ТП ^+д2 кз+дз

техническим перевооружением и решению ряд сложных задач, таких как, например, поиск последовательности и время начала ТП. В совокупности с «Программой расчёта параметров процесса технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики» данный метод позволяет

сократить временные затраты и количество людей, задействованных в расчётах. Так же этот метод позволяет спланировать и скоординировать будущие действия, что даёт возможность правильно рассчитать затраты и заложить их в бюджет.

Литература

1. Основные положения (Концепция) технической политики в электроэнергетике России на период до 2030 года.

2. Львов Д. С. Эффективное управление техническим развитием. - М.: Экономика, 1990.

3. Багиев Г. Л. Основы экономики и управления качеством энергии. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1979.

4. Макаров А. А. Методы и результаты прогнозирования развития энергетики России / Известия РАН. -М.: Энергетика, 2010.

5. Аттетков А. В., Галкин С. В., Зарубин В. С. Методы оптимизации. - М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003.

6. Бакнелл Джулиан М. Фундаментальные алгоритмы и структуры данных в Delphi. - М., СПб., Киев, 2003.

Method for determining the schedule of the technical re-equipment of the group of power companies

V. A. Goryachev,

Tver State Technical University, post-graduate student

We propose a method of forming the optimal order of the technical re-equipment of power companies. To implement this method uses a specially developed software.

Keywords: the method, technical re-equipment, electricity companies, optimization, program.