Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы и задачи исследования 9
1.1. Основные положения энергетической безопасности 9
1.2. Общее состояние энергосбережения 30
1.3. Методические принципы энергосбережения в электро и теплотехнологиях 36
1.4. Заключение и задачи исследования 50
2. Теоретические предпосылки методов оценки эффективности передачи и использования энергии 57
2.1. Математическоеописание движения энергии в средах ' 57
2.2. Основы методов расчета движения энергии 62
3. Обоснование расчетных энергеических параметров и методов расчета эффективности энергетически системы потребителя 69
3.1. Структура и параметры энергетической системы потребителя 69
3.2. Снижение энергоемкости электротехнологических процессов с использованием метода конечных отношений (МКО) 91
3.3. Связь энергоемкости с рыночными параметрами. Диаграммная техника в мониторинге энергопотребления 102
4. Повышение объективности мониторинга эффективности энергоиспользования в рыночных условиях путем разработки и использования методов анализа энерго валютных систем (ЭВС) потребителя 128
4.1. Обоснование понятия и параметрической структуры энерговалютных систем потребителей 128
4.2. Связь энерговалютных параметров в производственном процессе и при энергосбережении 137
4.3. Метод оценки основных инвестиционных параметров проектов по уровню энергосбережения в потребительских системах 148
4.4. Основные положения методик проектирования энергосбережения, мониторинга и управления потребительскими энергосистемами 152
5. Разработка и организация выпуска технических средств энергообеспечения сельских районов для современных условий 166
5.1. Требования к энергогенерирующим установкам для сельских районов 166
5.2. Используемые методические положения при обосновании схем энергообеспечения потребителей в сельских районах 177
5.3. Разработка и организация серийного впуска энергогенерирующего оборудования предприятием ЗАО "Новая энергетическая компания". Опыт эксплуатации и экономическая оценка 180
Выводы по работе 192
Литература 194
Приложения 202
- Общее состояние энергосбережения
- Основы методов расчета движения энергии
- Снижение энергоемкости электротехнологических процессов с использованием метода конечных отношений (МКО)
- Связь энерговалютных параметров в производственном процессе и при энергосбережении
Введение к работе
Актуальность работы. Состояние энергообеспечения сельскохозяйственного производства в настоящее время характеризуется высокой энергоемкостью продукции (в 2-5 раз выше, чем в передовых странах) и продолжающимся ее повышением (на 15-20% в последние годы), низкой энерго- и электровооруженностью труда (в последние годы снизилась на 25%), низким годовым потреблением энергии в расчете на одного сельского жителя (существенно меньше, чем на городского жителя). Состояние энергетического оборудования характеризуется чрезвычайно большим с износом, составляющим для электрических систем по весьма оптимистичным оценкам более 30%. Привлеченные обобщенные оценки ставят перед сельской энергетикой тройственную задачу: уменьшить энергоемкость продукции, увеличить энерговооруженность труда и обеспечить надежность энергоснабжения. Актуальность этих задач усугубляется тем, что хозяйственные реформы привели к снижению экономического уровня предприятий АПК, перераспределению собственности и, как результат, к утрате возможности управляемого согласованного развития экономики и энергетики на уровне хозяйств и даже сельских районов. Сложившийся ранее затратный подход к энергетике, предполагавший возможность увеличения расхода энергии на повышение экономического уровня производства перестал быть результативным в новых экономических условиях. Потребовались новые методы расчетов, которые, в частности, базировались бы не только на соотношениях рыночных цен на продукцию и энергию, но и учитывали бы тенденцию их изменения. Для некоторых видов сельскохозяйственной продукции вполне оправданно говорить о противоположной тенденции: принудительном (под влиянием зарубежного рынка) снижении цен на продукцию и повышении тарифов на энергию. В таких условиях недостаточно знать только о наличии ресурса
энергии, необходимо учитывать его экономическую доступность. Поскольку на сельском хозяйстве лежит ответственность за продовольственную безопасность страны, следует более глубоко учитывать особенности сельской энергетики. Одной из важных является высокая степень совмещения на сельских территориях производственных, социальных и бытовых потребителей энергии. В новых условиях должны быть разработаны новые методы оценки состояния и расчета технико-экономических параметров. Решению этой задачи и посвящена выполненная диссертационная работа.
Исследование соответствует Федеральной программе "Разработать научные основы развития сцстемы технико-технологического обеспечения сельскохозяйственного производства, создания машин и энергетики нового поколения, формирования эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики" 1996-2001 гг., Федеральной программе "Создание техники и энергетики нового поколения и формирование эффективной инженерно-технической инфраструктуры агропромышленного комплекса" 2001-2005 гг., а также основным положениям энергетической безопасности России, подробный анализ которых приведен в диссертации.
Цель работы. Разработать методическую основу оценки и мониторинга энергетики сельских районов, пригодную для условий реформирования, определить требования к энергетическому оборудованию, способному снизить уровень монополизации энергообеспечения и осуществить его производство.
Поставленная цель достигнута решением следующих задач;
Обосновать основной расчетный и измеряемый параметр, характеризующий эффективность всех энергетических процессов в системе потребителя, с помощью которого можно было бы раскрыть содержание зависимостей и характеристик общепринятой обобщающей величины - энергоемкости продукции.
Разработать принципы схематичного представления энергетики потребителя, включающего все энергетическое оборудование и все
энерготехнологические процессы, методы расчета основных параметров,
эквивалентных преобразований энергетических схем и показателей
эффективности функционирования.
Разработать метод более объективной оценки роли энергосбережения в
образовании доходов предприятий, который мог бы быть положен в
основу механизма самоокупаемости мероприятий по повышению
эффективности энергоиспользования.
Разработать основные положения, определяющие методику расчета
эффективности энергоиспользования в случае совмещенного
энергопотребления, характерного для сельских районов (совмещение
производственной, бытовой, жилищно-коммунальной и социальной сфер). Показать возможность создания системы мониторинга
энергопотребления в сельских районах на основе предложенных
параметров и методов.
Осуществить разработку и производство современного
энергогенерирующего оборудования и комплексов, обеспечивающих
своими характеристиками улучшение общих показателей эффективности
электропотребления в сельских районах (энергоемкость,
энерговооруженность, надежность и др.).
Очевидная комплексность цели и задач потребовала проведения совместных исследований кафедры энергообеспечения производств в АПК СПбГАУ и ЗАО "НЭК", выполненных в соответствии с договором о творческом сотрудничестве.
Предмет исследования -эффективность использования энергии потребителем.
Объект исследования - параметры потока энергии в энергетике потребителя в зависимости от условий ее движения и целей использования.
В качестве методической основы использованы дифференциальные уравнения движения энергии в средах в частных производных, основы метода конечных разностей, методы математического анализа и основные
соотношения термодинамики. Разработанный и использованный в исследовании метод конечных отношений (МКО) основан на учете результатов измерений потоков энергии; основные экспериментальные исследования созданного оборудования проводились в виде его производственных испытаний.
В исследовании использованы методические разработки и публикации ряда ведущих учреждений и организаций: Сибирский энергетический институт СО РАН (СЭИ), МЭИ, НПАВОК, ВИЭСХ, МГАУ, СПбГАУ, академический центр ТЭЭТ, СПбГТУ, ВИГУ, СПбГАСУ, СЗНИИМЭСХ, ин-т Гипронисельпром, ОАО "Институт Западселюнергопроект" и др.
Научная новизна работы. Использовано понятие относительной энергоемкости процесса и технического элемента, .значение которого определяется измерениями и характеризует изменение потока энергии. Получены уравнения движения энергии в энергетических линиях. Введено понятие энергоемкости результата, полученного в энерготехнологическом процессе, позволившее перейти от энергетической к энерговалютной системе и частной доходности энергии при энергосбережении. Получено простое линейное (в стационарном режиме) выражение, связывающее количество потребляемой энергии и результат ее использования у потребителя.
Практическая значимость. Наибольшую практическую значимость имеют разработанные и изготовленные в процессе исследований образцы электро- и теплогенерирующего оборудования, параметры и характеристики которого соответствуют требованиям реформирования энергетики сельских районов. Значимость разработанных методов, в том числе диаграммного, заключается в том, что они позволяют определять нужные параметры оборудования, контролировать эффективность использованной энергии и визуализировать процессы на компьютере.
Положения, выносимые на защиту:
гипотеза о более близкой связи энергосбережения с измеряемыми параметрами энергии, чем с параметрами оборудования
понятие относительной энергоемкости и метод ее определения (МКО) для процесса, элемента, энергетической линии;
диаграммный метод иллюстрации энергетических и производственных процессов у потребителя;
понятие энерговалютной системы и методы определения ее параметров;
компоновочные решения, эксплуатационные параметры и характеристики спроектированного и эксплуатируемого энергетического оборудования; Внедрение результатов работы. Основные положения и методы расчетов
используются в учебном процессе СПбГАУ (для специальностей 3114 -электрификация и автоматизация сх. и 1016 - энергообеспечение предприятий) и при проектировании и изготовлении энергетического оборудования на предприятии ЗАО "НЭК", в ОАО "Институт Западсельэнергопроект".
Изготовленное оборудование. Из 19 единиц энергетического оборудования, выпущенных ЗАО "НЭК" с 1990 г. 13 эксплуатируются в сельских районах Северо-Запада, европейского Севера и Севера Сибири, из них 8 - для энергообеспечения сельскохозяйственных предприятий и поселков, 5 - для обслуживания газо- и нефтепроводов предприятий ТЭК на сельских и неиспользуемых территориях.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ в 2000-2002 гг., на международной научной конференции по энфгосбережению в сх в Полтавской СХА (Украина) в 2001 г., на выставках, совещаниях и семинарах по энергетике, проюдимых различными организациями России (полный список в приложении к диссертации) - 1997 г. - 1 (СПб), 1998 г. - 3 (Москва, СПб, Владивосток), 1999 г. - 3 (Иркутск, СПб, Нижний Новгород), 2000 г. - 4 (Казань, Саратов, Уфа, Казань), 2001 г. - 4 (Иркутск, Уфа, Томск, Казань).
Общее состояние энергосбережения
Правовой основой энергосбережения является закон РФ "Об энергосбережении", вступивший в силу 03.04.96. В 1998 году Правительство РФ утвердило Федеральную целевую программу (ФЦП) "Энергосбережение России" и рекомендовало субъектам РФ принять соответствующие региональные программы. В том же году было также .принято постановление "О государственном энергетическом надзоре РФ". В настоящее время нормативно-правовая база энергосбережения обеспечена 4 федеральными законами, 15 указами Президента и более чем 20 постановлениями Правительства Российской Федерации. Однако эта база не является полностью востребованной [4]. Основными причинами являются нечеткость большинства формулировок как закона "Об энергосбережении", так и других документов и отсутствия правовых актов прямого действия, затребовавших принятия большого количества подзаконных актов. В соответствии с правовыми актами наибольшее развитие получили консалтинговые услуги в энергетике. В 2000 году в России функционировало около 300 аудиторских фирм, специализирующихся на обследованиях энергетических систем потребителей. Полученная усредненная оценка эффективности вложения инвестиций в энергосбережение - три рубля отдачи на вложенный рубль, свидетельствует о высокой рентабельности вложений и значительном потенциальном ресурсе энергосбережения с приемлемой капиталоемостью. Основными недостатками, сдерживающими развитие энергосберегающей политики на первых этапах стали неплатежи и проявившийся дефицитэнергоресурсов (прежде всего мазута и газа). Сложность ситуации привела к тому, что основные энергомонополии разработали и приступили к реализации собственных внутриотраслевых программ энергоресурсосбережения. Таким образом, первый этап реализации энергосберегающей политики, обеспечивший создание нормативно-правовой базы, к 2000 году был в основном завершен. К числу важнейших стратегических задач следующего этапа энергосбережения отнесены следующие:- разворачивание полномасштабных конкретных мер по энергосбережению, включающих в себя, прежде всего, обеспечение обязательного энергоаудита, особенно важного при обосновании ,. лимитов и норм энергопотребления для льготных групп, для оказания влияния на тарифную политику, при осуществлении мер ответственности за неэффективное пользование ТЭР;- создание системы взаимоотношений между поставщиками энергии и потребителями, основанной на объективной оценке эффективности использования энергии и обеспечении такой ее динамики, которая обеспечила бы отказ от повышения объемов потребления при развитии потребителя.
В настоящее время, к примеру, недофинансирование энергетических предприятий, снабжающих энергией жилищно-коммунальную сферу и потребителей бюджетной сферы, составляет по России 36% [5]. Основными причинами называются две: несоответствие тарифа для населения и снижение оплаты из бюджетных источников. Намеченная мера для жилищно-коммунальной сферы, предусматривающая полную оплату энергетических услуг населением, сохраняет участие бюджета в компенсации затрат неплатежеспособного населения. Подобная проблема для сельских районов является более острой, чем для городов и в среднем по России, поскольку в них имеет место более тесная связь между экономическим уровнем производства и благосостоянием населения. Поэтому для сельских
В учете энергоресурсов, безусловно, заинтересовано государство и общество в целом. Однако, хотя государство и заинтересовано в учете энергоресурсов, попытки рассматривать его как главный и единственный субъект, на который следует возложить все "бремя" забот об учете энергоресурсов, противоречат законам рыночной экономики. К тому же сегодня государство не располагает даже минимально необходимыми средствами для наведения порядка в деле учета энергоресурсов.
Предприятия, производящие и продающие энергоресурсы,заинтересованы (как и любые другие предприятия, производящие предназначенную для сбыта продукцию), прежде всего в увеличении прибыли. Добиться этого они могут только тремя способами: 1) снижением себестоимости продукции;2) увеличением стоимости единицы производимой продукции;3) увеличением количества реализуемой продукции.
Реализация первого способа предполагает решение предприятиями ряда непростых управленческих и организационно-технических проблем, и по этой причине первый способ не пользуется популярностью среди производителей энергоресурсов. К тому же работы по снижению себестоимости почти всегда предполагают значительные первоначальные затраты.
Второй способ также не срабатывает, поскольку государство в соответствии с антимонопольным законодательством жестко контролирует тарифы на энергоресурсы.
Остается третий способ - увеличение количества продаваемых потребителям энергоресурсов, и этим способом фактически широко пользуются производители. При этом отечественных производителей энергоресурсов мало беспокоит вопрос о том, кто оплачивает явно расточительное потребление в стране энергоресурсов - потребление, удельные показатели которого в 3-4 раза выше, чем в промышленно-развитых странах. Следовательно, производители и поставщики энергоресурсов не могут рассматриваться как союзники государства в деле учета их потребления.
Конкретные выводы можно сделать и в отношении потребителей энергоресурсов. Их условно можно разделить на две группы.
К первой группе следует отнести тех, кто потребляет больше энергоресурсов, чем то количество, которое фактически им оплачивается. Эта группа потребителей экономически не заинтересована в учете потребления энергоресурсов.Вторую группу составляют потребители, которым в силу разных причин приходится оплачивать больше энергоресурсов, чем то количество, которое
Основы методов расчета движения энергии
Рассмотрим некоторые методы решения практических задач, основанные на конкретных способах решения дифференциальных уравнений с целью определения возможности их использования для расчетов энергетических процессов в энергетических системах. Процесс движения энергии является непрерывным и описывается, как уже было показано, дифференциальными уравнениями и уравнениями с частными производными. Прямое решение таких уравнений, как правило, затруднено и требует больших объемов вычислений. Использование компьютера предполагает преобразование задачи в алгебраическую форму, осуществляемое путем дискретизации непрерывной функции. Одним из видов применяемой дискретизации является метод конечных разностей.
Для поддержания потока тепла необходим его подвод к элементу, включающий составляющую, зависящую от координат и времени Qdxdy, и вторую составляющую, являющуюся функцией температуры J и определяемую плотностью и удельной теплоемкостью материала рис: - pc(5J/5t)dxdy. Обе эти составляющие должны поддерживать тепло D в элементе, являющееся разностью между втекающим и вытекающим потоками. Очевидно, в пределах рассматриваемой области температура J является функцией координат и времени. Все три составляющих тепла определяют общее выражение для параметров потока по всей области:
Учитывая физический закон теплопередачи в направлении какой-либо оси, заключающейся в пропорциональности потока /-производной от температуры в этом направлении с коэффициентом, равным коэффициенту теплопроводности к, можно представить qx и qy через соответствующие выражения Уравнения (2.8) и (2.9) создают систему, необходимую для определения трех неизвестных переменных по области величин: qx, qy и J. Для решения уравнений используют начальные (при t=to) и граничные условия. В качестве начального условия может быть задано распределение температуры. В качестве граничного условия может быть задано значение температуры на участке границы области (условие Дирихле) или поток тепла в направлении, нормальном к границе, на оставшемся участке (условие Неймана). Такая же задача может быть представлена непосредственно в виде одного уравнения с частными производными второго порядка, если в выражении (2.8) потоки тепла заменить их производными от температуры: Если есть возможность рассматривать процесс как стационарный, т.е. при 9J/ 9t=0, то общее выражение упрощается за счет исключения одного слагаемого Аналогичное выражение для одномерного случая будет иметь вид обыкновенного дифференциального уравнения Следует отметить, что математическая возможность определения потока тепла предусматривает наличие граничного значения и требует предварительного определения значений - второй и первой производных.
Для практических решений подобных задач используется конечно-разностные аппроксимации функций. Сначала производится дискретизация независимой переменной, образующей заданную область. Для одномерного случая используется разбиение всего отрезка на равные участки (элементы), образующие множество (сетку) на отрезке. Если обозначить соседние точки х( и Х(+ь шаг дискретизации Ах, то, используя разложение функции в ряд Тейлора, можно записать
Это выражение является следствием линейной аппроксимации функции в пределах элемента Ах, предполагающей постоянство производной. Следует обратить внимание на то, что при экспериментальном исследовании функции и возможности измерений значений Jc и Joi процедура определения теплового потока была бы существенно облегчена, и точность определения была бы достаточно высокой, т.к. значения J в точках изменяются с учетом производных всех порядков.
Метод конечно-разностных аппроксимаций получил развитие в методе конечных элементов. Этот метод содержит понятие базисной функции (Nm; m=l, 2, 3 ...), значение которой равно нулю в граничной области для всех т , что позволяет аппроксимировать J выражениемгде am(m=l, 2.., М) - параметры, вычисляемые способам, дающим наилучшее приближение. В методе конечных отношений область Q.разбивается на ряд подобластей или элементов, и аппроксимация J строится отдельно для каждого элемента, а базисные функции также могут быть определены для различных элементов отдельно. Раздельное или кусочное определение базисных функций предполагает возможность разрывов функции. Если подобласти аппроксимируются однотипными базисными функциями и имеют простую форму, то для любых областей со сложной конфигурацией может быть применена аппроксимация простыми подобластями с известными базисными функциями и отработанными методами расчетов с этими функциями. В этом состоит одно из основных положений метода конечных элементов, позволяющего выполнять расчеты аргумента функции и его производных с помощью компьютера для областей любых сложностей.
Проведенный обзор методов математического описания и расчетов энергетических процессов, ориентированных на специально определенной для этих процессов среды, необходим для того, чтобы определить возможность их использования для процессов в энергетических системах, передающих, преобразующих и потребляющих энергию. В обзор не включены так называемые термодинамические системы и происходящие в них энергетические процессы, поскольку они больше удалены от особенностей и задач искусственных систем, хотя ряд основополагающих их понятий, принципов и зависимостей неизбежно используются и в искусственных системах, особенно потребительских (потенциалы, потоки, энтропия, законы термодинамики и др.). В заключении по обзору можно отметить/следующее. f Теоретические выражения, описывающие движение энергии в средах, являются фундаментальными для любых энергетических исследований, связанных с пространственными ограничениями. Фундаментальность полученных выражений заключена в том. что они являются зависимостями непосредственных энергетических параметров для самых общих случаев трехмерного пространства. Эти выражения содержат частные дифференциалы энергии по осям координат, необходимые для использования практически во всех случаях исследования движения энергии, поскольку любой энергетический процесс сопровождается рассеянием энергии. Приведенные в [19] выражения основаны на понятии баланса энергетических процессов и являются, по сути, выражением закона сохранения энергии. Применительно к практическим задачам искусственных систем следует отметить две основные особенности: теоретические выражения рассматривают только динамические параметры процесса в виде изменяющейся плотности энергии и потоков рассеяния и не учитывают возможностей измерений, что собственно и создает фундаментальность и что специально оговорено автором. В то же время чрезвычайно ценным для анализа и синтеза технологических процессов является вывод в [19] об адекватности двойного и тройного интегрирования при взаимодействии
Снижение энергоемкости электротехнологических процессов с использованием метода конечных отношений (МКО)
Энергосбережение является пока еще формирующимся научным методическим и практическим направлением деятельности, потому необходима терминологическая определенность. Наиболее развитым в этом отношении разделом энергетики является теплоэнергетика. Используя содержание некоторых новых терминов, относящихся к технологическому использованию тепловой энергии [18], можно предложить их общеэнергетический вариант.
Электротехнология (ЭТ) - совокупность методов преобразования исходных сырья, материалов, полуфабрикатов в заданной товарный продукт на основе изменения их энергетического состояния посредством воздействия на них энергией. Энерготехнологический процесс ДЭТП) - элемент энерготехнологии, включающий в себя совокупность элементарных (энергофизических, физических, химических, механических и.др.) процессов, обеспечивающих конкретное, технологически регламентируемое энергетическое воздействие на сырье, материалы, полуфабрикаты на отдельных этапах производственного цикла (энерготехнологии).
Энерготехнологическая схема производства (например, переработка исходного сырья в заданный технологический продукт) - наглядная (графическая) иллюстрация состава и размещения источников энергии, состава и последовательности перемещения энергоносителей и обрабатываемых материалов в технологических и других элементах.
Интенсивное энергосбережение - предельно высокий, принципиально возможный энергосберегающий эффект, достигаемый, в том числе на базе изменения принципиальных основ технологии, техники, управления, повышения качества продукции и уровня ее конечного использования.
В приведенных описаниях терминов почти сохранен текст первоисточника, однако, поскольку излагаемый метод является самостоятельным, возможны расхождения в толковании понятий. Но общность терминологии свидетельствует о принципиальных совпадениях в подходах к решению проблемы энергосбережения. Для оценки эффективности использования энергии в технологическом процессе рассмотрим наиболее важные особенности его как завершающего линию элемента. Во-первых, это целенаправленный процесс воздействия энергией на материальную среду, которая имеет определенные свойства, влияющие на ее реакцию на это воздействие, и ограниченные пространственные координаты. Это определяет вторую важную особенность, заключающуюся в том. что в технологическом процессе среда, взаимодействующая с энергией непосредственно, определяет не потери энергии, за счет которых в естественных процессах происходит выравнивание потенциалов, а определяет ту работу, за счет ,которой возможно появление нового качества вещества, недостижимого в естественном процессе, поэтому нужно говорить о расходе энергии.на совершение работы, высшим значением которого относительно ее начального количества является единица. Однако, это не означает необходимость вынужденного отказа от аппроксимации разностью вперед и вообще от метода конечных отношений. Дело в том, что в рассматриваемом случае происходит упорядочение среды под воздействием энергии с повышением ее потенциала (работоспособности). В термодинамике такие процессы характеризуются понижением энтропии в отличие от потерь (рассеяния, диссипации), сопровождающихся только и непременно повышением энтропии. Таким образом, полное полезное расходование подведенной к технологическому процессу энергии возможно только в том случае, когда она вся может превращаться в работу.
Реальная эффективность будет определяться соотношением теоретически (но не идеально) необходимой работы Qpa6 для определенной единицы вещественной составляющей технологического процесса. Если мы захотим с помощью величины Qpa6 определить эффективность использованной подводимой к технологическому процессу энергии QTn, то можем воспользоваться введенным понятием энергоемкости и получить ее ЧИСЛЄНН0Є Значение В ВИДЄ ОТНОШеНИЯ Q3Tn=QTn/Qpa6, что позволитрассматривать технологический процесс как завершающий элемент линии.
Как уже указывалось, одной из принципиальных особенностей энергетики технологических процессов является отсутствие явного элемента, передающего энергию непосредственно к материалам (сырью). Энергия подводится к материалу через окружающую среду в соответствии с физическими свойствами, определяющими их взаимодействие. Теплота, например, рассеивается в воздухе, и ее движение должно описываться в общем случае в частных производных. Электромагнитная энергия может специально формироваться в виде потока, характеризуемого расходимостью и показателем ослабления в среде. Само энергетическое воздействие может так же иметь определенные пространственные характеристики, в частности, быть поверхностным или объемным. Рассмотрим на примере, как указанные особенности энергетики технологического процесса могут влиять на энергоемкость и какие возможны решения для ее снижения.
Для многих отраслей характерны технологические процессы электромагнитного облучения сыпучих, жидких и пластичных сред. Вещественная составляющая технологического процесса перемещается в виде потока на транспортере, на барабане или в специальном желобе. Слой вещества имеет определенную толщину. Источник электромагнитного излучения располагается над потоком вещества. Поскольку предъявляются требования к качеству обучения по глубине вещественного потока, то подобные технологии отнесены к технологиям объемного облучения. Энергоемкость технологического процесса QTn будет определяться энергоемкостью подвода энергии излучения к поверхности обучаемого объема Оподв энергоемкостью процесса передачи энергии Qnep слою вещества и энергоемкостью совершаемой излучением в веществе работы Qpa6, т.е.
Связь энерговалютных параметров в производственном процессе и при энергосбережении
Рассмотренные в предыдущем разделе валютные параметры определялись коэффициентом по отношению к соответствующему энергетическому параметру. Этот коэффициент включал в себя две составляющие денежного параметра - обусловленную изменением энергетического параметра (потерями) и определяемую другими расходами, сопровождающими передачу и преобразование энергии (эксплуатационные, отчисления на амортизацию и др.) Понятие - энергосбережение предполагает не только наблюдение за энергией, но и управление процессами, что, в свою очередь, требует разработки специальной системы параметров, методов их расчета и построения на их основе алгоритмов управления.
Для линии получен обобщающий "мультипликативный" параметр -энергоемкость линии, равный произведению энергоемкостей составляющих линию элементов, т.е. Q3=nQ3i. Показано, что если линия заканчивается технологическим процессом, то энергоемкость продукции Qn может быть определена через энергоемкость передачи Q3 и работу Qpa6, которая должна быть совершена в сырье для превращения его в единицу продукции Qn=Q3zQpa6- При известной стоимости энергии (тарифе) Ст и цене продукции Ц можно определить эффективность энергосбережения, оцениваемого по величине снижения энергоемкости продукции в дух предельных вариантах: при сохранении объема выпускаемой продукции П, но с уменьшением потребления энергии Q (экстенсивный вариант) и при увеличении производства продукции, но с сохранением объема потребления энергии (интенсивный вариант). В технологическом процессе стоимость энергии переходит в стоимость продукции в пропорции, определяемой ее энергоемкостью.
Поскольку производство продукции ставит целью удовлетворение рыночного спроса, следовательно, получение дохода от реализации продукции, то необходимо установить роль энергии в образовании дохода и его связь с энергоемкостью как с определяющим параметром энергосбережения.
В границах предприятия, которые условно могут быть определены местом установки счетчика потребленной энергии и местом сбыта готовой продукции на реализацию, связь затрат на энергию и полученного от реализации дохода может быть записана в виде равенствагде кэ - доля энергии в себестоимости; ЦП - доход от реализации; a - коэффициент, определяющий доходность денежных вложений Епроизводство продукции; CTQ - затраты на энергию. Выражение (4.13) может быть преобразовано в вид, позволяющий отнести его к единице продукции:
Полученное выражение имеет принципиально важное значение, поэтому его необходимо рассмотреть более обстоятельно. Необходимо отметить, что коэффициент кэ, равный доле энергии в себестоимости продукции, является нормализованной величиной, входящей в сумму долей всех составляющих себестоимости, равную единице. С точки зрения энергосбережения, сопровождающегося уменьшением этого коэффициента и автоматическим увеличением оставшейся части суммы, изменение этого коэффициента ведет к изменению доли энергии в доходах от реализации продукции, если ее определять по тождественному равенству (4.13). Таким образом, вскрывается противоречие, заключающееся в том, что при повышении эффективности пользования энергии (уменьшение кэ), доля в доходах, определенная использованием энергии, уменьшается. В существующей практике повышение эффективности использования энергии оценивается только по соответствующему уменьшению затрат без переноса эффекта на доход. Введенное ранее понятие энергетического индекса И не меняет существующего положения и дает возможность перевести эффект на доходную часть только при условии сохранения своего значения (см. диаграммные методы). Однако, это условие носит, по существу, эвристический характер и нуждается в доказательствах для того, чтобы стать правилом. Выражение (4.14) дает возможность получить необходимые доказательства. Во-первых, подобные равенства могут быть получены для каждой из компонент производственного процесса, определяющих себестоимость. В этом выражении в его правой части коэффициент а будет общим для всех компонент, поскольку он определяется отношением полученного дохода к суммарным затратам (или пропорциональной для каждой компоненты доли дохода, определяемой через умножение его на коэффициент "к", деленный на затраты этой компоненты), однако для каждой компоненты будут свои значения коэффициента к и соответствующие затраты (для энергии это произведение QnCT), во-вторых, выражение ( ) отражает реальную ситуацию, в которой каждая компонента, включенная в единицу продукции, имеет при реализации одну и ту же цену за тот ее объем, который вошел в единицу продукции (для энергии это произведение тарифа Ст на количество энергии, использованное на создание единицы продукции, т.е. энергоемкость Qn).
В третьих, оплачиваемая ценой Ц компонента представлена двумя сомножителями, один из которых с учетом решаемой задачи может быть принят постоянным (цена энергии Ст, например), а второй, если он может быть переменным, собственно, и определяет функциональные характеристики рассматриваемого равенства. Энергосбережение физически понятными и приемлемыми приемами позволяет уменьшать величину Qn и тем самым увеличивать цену энергии при реализации продукции, создавая тем самым прецедент, не предусматриваемый обычными закономерностями микроэкономики, определяющими обычно дополнительные (возрастающие) издержки, приходящиеся на единицу дополнительного выпуска продукции и называемые предельными (например, [41]).
В четвертых, равенства (4.14), записанные для каждой компоненты себестоимости продукции, в совокупности образуют систему уравнений, аналогичную системе для частных производных, поскольку в них учтен закон сохранения, проверяемый суммированием левых и правых частей, а функции частной производной реализованы в коэффициенте "к" (при допущении ct=const). В связи с этим возникает возможность оценивать влияние затрат на процесс образования дохода не только через коэффициент
