Информационное письмо
Образец оформления статьи
Анкета автора
25.09.2015

Распределенная модель управления энергопотреблением

Минакова Татьяна Евгеньевна
кандидат технических наук, доцент, кафедра электроэнергетики и электромеханики, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Аннотация: Предложен способ выравнивания графиков потребления электрической энергии путем перманентного изменения скидок. Размер снижения тарифов предлагается сделать зависимым от текущего уровня потерь электроэнергии в электроэнергетических системах. Информация о скидках передается потребителям через мобильные или стационарные информационно-телекоммуникационные системы.
Ключевые слова: энергосбережение, предприятие, эффективность, потери электроэнергии, электроэнергетические системы
Электронная версия
Скачать (560.3 Kb)

1. Введение

Проблем энергосбережения и энергетической эффективности [1] имеет принципиально важное значение [2, 3] для национальной экономики. В настоящее время энергоемкость отечественного производства в среднем в 2,5 раза выше, чем в развитых странах [4, 5]. Причина состоит в использовании технологий предыдущего уклада с высокими издержками [6 – 9]. В то же время, современные инновации дали возможность использования всех преимуществ шестого технологического уклада [10, 11].

Эффективность мероприятий энергосбережения учитывается как дисконтированный денежный предприятия, которое их проводит [12, 13]. Исходя из чистого дисконтированного дохода, традиционно производится выбор приемлемого для каждого предприятия спектра мероприятий. Однако, существуют системные возможности энергосбережения и повышения энергетической эффективности производства [14, 15]. К их числу относятся меры, связанные со снижением потерь электроэнергии в электрических системах и сетях [16, 17]. Особый интерес представляет выравнивание графика электропотребления. Действительно, широкое распространение двухставочного тарифа оплаты потребляемой энергии позволило в последние годы снизить максимумы утреннего и вечернего пиков электропотребления за счет стимулирования пониженным тарифом потребления энергии в ночное время.

2. Цель работы

Целью работы является разработка способа системного влияния на режимы работы потребителей электрической энергии, обеспечивающего энергосберегающий эффект.

3. Системное регулирование режима электропотребления

Для реализации двухставочного тарифа устанавливаются средства учета потребляемой в дневное и ночное время электрической энергии [18, 19]. Тариф ночного потребления энергоресурсов ниже дневного, что и мотивирует его использование. В результате произошло снижение разницы между дневными максимумами и ночными минимумами, как это видно из графиков нагрузок в период летних минимумов (рис. 1) и зимних максимумов электропотребления (рис. 2).

Рис. 1. Суточный график потребления электроэнергии в период летнего минимума 22 июня 2015 года

Рис. 1. Суточный график потребления электроэнергии в период летнего минимума 22 июня 2015 года

Из данных о суточной динамике энергопотребления следует, что максимум почти на 10000 МВт*час превышает минимум. Следовательно, в квадратичной зависимости в период таких максимумов повышаются и потери электрической энергии. Поэтому потенциал снижения потерь в периоды максимального электропотребления составляет свыше 69 %. В масштабах энергосистемы, а также единой энергетической системы России такое энергосбережение весьма существенно.

Рис. 2. Суточный график потребления электроэнергии в период зимнего максимума 22 декабря 2014 года

Рис. 2. Суточный график потребления электроэнергии в период зимнего максимума 22 декабря 2014 года

Для достижения цели энергосбережения путем выравнивания графика нагрузок предлагается следующий способ. Во-первых, необходимо запрограммировать микропроцессорные системы учета на почасовое хранение данных об электропотреблении. Во-вторых, в режиме реального времени оповещать потребителей через их мобильные устройства, например, SMS-сообщениями, льготы на снижение тарифов в периоды пониженного энергопотребления в энергосистеме. И, наоборот, в режимах максимального энергопотребления – о повышенном тарифе на потребление. На основе такой информации потребители принимаю решение о загрузке своего электрооборудования, как это делают в настоящее время при двухставочном тарифе. Такой способ управления электропотреблением по существу реализует off-line режим взаимодействия производителя и потребителя энергоресурсов. Но принципиальным отличием является стимулирование снижением тарифов в режиме реального времени в зависимости от реального текущего потребления и уровня потерь электроэнергии.

Очевидно, что решение об изменении времени загрузки электрооборудования может приниматься автоматически без участия персонала предприятий. Ведь большинство современных технологических процессов [20, 21] в настоящее время автоматизировано [22 - 26]. Следовательно, в таких системах необходимо и достаточно запрограммировать условие повышения и понижения загрузки в функции текущего тарифа. Такой способ является on-line технологией управления энергопотреблением. В дополнение к мобильным устройствам для его осуществления могут использоваться традиционные информационно-телекоммуникационные системы [27, 28]. Для этого необходимо и достаточно использовать хорошо зарекомендовавшие себя на практике средства аутентификации и авторизации пользователей, а также протоколы защищенного обмена данными. Применение таких технологий позволяет интегрировать данные компаний производителей электроэнергетических ресурсов и их потребителей.

4. Заключение

Современные возможности энергосбережения распространяются далеко за пределы отдельных предприятий. Такие мероприятия носят системный характер и позволяют повысить масштабы энергосбережения. Среди них важно выделить меры по снижению потерь электроэнергии в электроэнергетических системах и сетях. Практикой доказана эффективность стимулирования снижения электропотребления в часы максимумов нагрузок путем перехода на двухставочные тарифы. Предложение развитие такого подхода путем распределенной во времени тарификации. При этом размер тарифных скидок предлагается производителем электрической энергии в режиме реального времени в зависимости от уровней текущих потерь электроэнергии и потенциала их снижения. Мобильные устройства и стационарные компьютерные системы позволяют потребителям получать информацию о льготных тарифах и принимать решение об изменении графиков загрузки электрооборудования как в off-line, так и в on-line режимах (автоматизировано или автоматически).

Список литературы:

1. Хорольский В.Я., Атанов И.В., Шемякин В.Н. Энергосбережение в электроустановках предприятий, организаций и учреждений. Ставрополь: АГРУС. – 2011. – 100 с.

2. Минакова Т.Е., Минаков В. Ф. Энергосбережение – мультипликатор эффективности экономики // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 11-2 (18). – С. 60-61.

3. Костин В.Н. Электроэнергетические системы и сети: учебное пособие. – СПб: Троицкий мост. – 2015. – 304 с.

4. Шаров Ю.В., Хорольский В.Я., Таранов М.А., Шемякин В.Н. Электроэнергетика. – Ставрополь: АГРУС. – 2011. – 456 с.

5. Минаков В.Ф., Остроумов А.А., Радченко М.В. Системный анализ логистических потоков // Экономика, статистика и информатика. Вестник УМО. – 2015. № 2. – С. 199-201.

6. Божков М.И., Костин В.Н. Электрическое освещение. Учебное пособие. – М.: Технетика. 2012.

7. Божков М.И., Костин В.Н. Установки электрического освещения. Учебное пособие. – СПб.: М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования Нац. минерально-сырьевой ун-т «Горный», 2012. – 90 с.

8. Хорольский В.Я., Таранов М.А. Надежность электроснабжения. – Ростов-на-Дону. – Терра Принт. – 2007. – 120 с.

9. Минаков В.Ф., Минакова Т.Е. Исследование динамики производства электроэнергии региона // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. – 2005. – № 4. – С. 74-77.

10.Минаков В.Ф., Минакова Т.Е. Способ быстродействующей защиты электродвигателей от несостоявшихся пусков // Альманах современной науки и образования. – 2013. – № 9 (76). – С. 113-115.

11.Минакова Т.Е., Минаков В.Ф. Блочная структура релейной защиты и автоматики // Альманах современной науки и образования. – 2013. – № 10 (77). – С. 114-116.

12.Галстян А.Ш., Шиянова А.А., Минаков В.Ф. Моделирование стратегического развития рынка страхования в России: проблемы и пути их решения // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. – 2014. – № 2 (41). – С. 256-260.

13.Шиянова А.А., Галстян А.Ш., Минаков В.Ф., Минакова Т.Е. Математическое моделирование макроэкономических трендов развития страхового бизнеса // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 4. – С. 436.

14.Минаков В.Ф. Обобщение моделей и характеристик работы трехфазных электродвигателей в сетях 0,4 и 6 кВ и совершенствование средств их релейной защиты: Автореф. дисс. ... докт. техн. наук. – Новочеркасск. – 1999. – 33 с.

15.Минаков В.Ф. О схемах замещения асинхронных и синхронных машин // Электричество. – 1995. – № 4. – С. 27-29.

16.Минакова Т.Е., Минаков В.Ф. Параллельная работа кабельной и воздушной линий электропередачи // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 11-1 (18). – С. 113-114.

17.Минаков В.Ф. Экономическая волнометрика воспроизводства // Nauka-rastudent.ru. – 2015. – № 2 (14). – С. 5.

18.Минаков В.Ф., Дорожко С.В. Математическое моделирование датчика несимметрии и несинусоидальности трехфазного напряжения прямой или обратной последовательности // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 1992. – № 6. – С. 3-8.

19.Минаков В.Ф., Дорожко С.В. Датчик напряжения обратной последовательности на основе трехфазного выпрямителя и RC-моста // Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 1990. – № 11. – С. 105-106.

20.Минаков В.Ф. Производственная волновая функция // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. – 2014. – № 10-1 (29). – С. 22-25.

21.Минаков В.Ф. Производственная функция в логистических потоках // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. – 2014. – № 11-3 (30). – С. 55-58.

22.Минаков В.Ф. Логистика мобильной торговли // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. – 2014. – № 9 (28). – С. 77-78.

23.Минаков В.Ф., Корчагин Д.Н., Король А.С., Шевцов М.А. Пустахайлов С.К. Математическое моделирование автоматизированных информационных процессов // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. – 2006. – № 3. – С. 15–19.

24.Minakov V.F., Minakova T.E., Galstyan A.Sh., Shiyanova A.A. Time constant of innovation effects doubling // Mediterranean Journal of Social Sciences. – 2015. – № 6 -3. – Pp. 310-312.

25.Minakov V.F., Minakova T.E. Remote Monitoring Systems for Quality Management Metal Pouring // Lecture Notes in Control and Information Sciences. – Springer Verlag. – ISSN 0170-8643. – 2015. – № 22. – PP. 63-71. DOI: 10.1007/978-3-319-15684-2_9.

26.Минаков В.Ф. Метод анализа многомерных иерархий // Nauka-rastudent.ru. – 2015. – № 7 (19). – С. 31. / [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://nauka-rastudent.ru/19/2803/.

27.Лобанов О.С., Минаков В.Ф., Минакова Т.Е. Методология ранжирования ресурсов в облачной инфраструктуре региона // Материалы 3-й научно-практической internet-конференции Междисциплинарные исследования в области математического моделирования и информатики. – Ульяновск. – 2014. – С. 50-56.

28.Галстян А.Ш., Шиянова А.А., Минаков В.Ф., Минакова Т.Е. Верификация экономико-математической модели инновационного развития связи и инфотелекоммуникаций России // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. – 2015. – № 3 (48). – С. 78-84.