Введение к работе
Актуальность темы исследования. Недостаточный уровень инвестиций в электроэнергетику в последние десятилетия обусловил накопление в этой важнейшей отрасли экономики значительного объема физически изношенного оборудования (доля изношенных основных фондов составляет свыше 60%). Это привело к возникновению проблем снабжения электроэнергией целых промышленных районов и отрицательные тенденции нарастают. Проблема износа основных фондов в электроэнергетике - это еще и вопрос энергетической безопасности страны, так как при существующих темпах обновления основных фондов электрогенерирующих предприятий (ЭГП) с учетом прогнозируемого роста потребления оставшиеся мощности не смогут обеспечить электропотребление на требуемом уровне. Решение проблемы увеличения производства электроэнергии путем строительства новых электростанций или модернизации существующих сдерживается недостатком финансовых средств.
На решение указанной проблемы была направлена реформа РАО "ЕЭС России" 2006-2007 гг., в результате которой была создана новая демонополизированная структура отрасли. На рынке электроэнергетики появились новые самостоятельные участники - группы ЭГП: ГК – генерирующие компании, ОГК - генерирующие компании оптового рынка электроэнергии, ТГК - территориальные генерирующие компании, которые самостоятельно должны решать задачу поддержания технического состояния своего электропроизводящего оборудования и обеспечивать выработку электроэнергии (ЭЭ) на должном уровне.
Степень изученности проблемы.
Одной из форм реновации основных производственных фондов электроэнергетики является техническое перевооружение (ТП). Значительный вклад в изучение проблем технического перевооружения ЭГП внесли труды Летягиной Е.Н., Львова Д.С., Кузнецова В.Н., Бунича П.Г., Мустафиной А.А., Мутовкиной Н.Ю., Носова Н.П., Луцкого С.Я., Ландсмана А.Я., Ивахненко А.В., Кудрина Б.И. и др. В них показано, что техническое перевооружение является наиболее эффективной формой обновления оборудования, представлен научно-методический аппарат, позволяющий оптимизировать порядок и объемы проведения ТП, предусматривающего сочетание существующего и обновляемого оборудования. Однако, исходя из прежней структуры отрасли, все исследования были направлены на ТП либо отдельного ЭГП, либо всей отрасли в целом.
Вместе с тем в настоящее время возникла объективная необходимость в совершенствовании научно-методического аппарата оптимизации управления процессом технического перевооружения конкретной группы ЭГП, состоящих из самостоятельных производственных линеек оборудования (ПЛО), имеющих общую задачу по выработке ЭЭ и характеризуемых единым обобщенным показателем - величиной суммарной выходной мощности.
Поскольку процесс подготовки и проведения технического перевооружения ЭГП является длительным (составляет 5–7 лет), важнейшей и первоочередной задачей, решение которой на этапе планирования обеспечивает эффективное управление процессом ТП, является своевременное определение его основных параметров, а именно: предельно допустимое и оптимальное время начала перевооружения каждой ПЛО группы ЭГП и оптимальный порядок перевооружения всех ПЛО группы ЭГП, что требует разработки научно-методического аппарата, учитывающего особенности функционирования ЭГП на современном этапе развития электроэнергетики РФ.
Решению данной задачи и посвящена предлагаемая диссертация.
Объектом исследования является группа электрогенерирующих предприятий в процессе технического перевооружения.
Предметом исследования являются математические модели управления процессом технического перевооружения группы электрогенерирующих предприятий и их алгоритмы.
Цель диссертационной работы - повышение эффективности управления процессом технического перевооружения группы электрогенерирующих предприятий на основе применения разработанных в данной работе моделей и алгоритмов.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
-
провести анализ технического состояния ЭГП РФ;
-
выявить зависимость изменения выходной мощности ПЛО от времени функционирования и определить порядок её расчёта;
-
разработать математические модели определения предельно допустимого времени начала ТП ПЛО, оптимального времени начала и оптимального порядка ТП ПЛО группы ЭГП и их алгоритмы;
-
разработать модель и методику управления процессом ТП группы ЭГП;
-
разработать информационную проблемно – ориентированную систему управления процессом ТП группы ЭГП.
Основными методами исследования являются методы и теории экстраполяции и интерполяции функций, методы теории больших технических систем, методы теории графов, комбинаторный анализ.
Информационной базой исследования являются статистические данные Федеральной службы государственной статистики РФ, территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Тверской области, методические и организационно-регламентирующие материалы электрогенерирующих предприятий, статистические данные по предприятию ОАО «Тверские коммунальные системы» (далее ОАО «ТКС»), технический регламент расчёта потребления (расхода) на собственные и хозяйственные нужды в электроэнергетике.
Научные результаты и выводы теоретически обоснованы, их достоверность подтверждена результатами экспериментальной проверки «Информационной проблемно – ориентированной системы управления процессом технического перевооружения группы электрогенерирующих предприятий», в основу которой положены разработанные математические модели и их алгоритмы, на Тверских ТЭЦ, входящих в состав ОАО «ТКС». Разработанная информационная система управления процессом ТП была использована при планировании модернизации ТЭЦ ОАО «ТКС».
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
-
Определена зависимость выходной мощности ПЛО от времени функционирования, отличающаяся от известных тем, что она более точно отражает реальные изменения выходной мощности существующих ПЛО.
-
Разработаны новые математические модели определения параметров процесса ТП группы ЭГП: модель определения оптимального времени начала ТП ПЛО, отличающаяся от известных тем, что время начала ТП определяется по критерию максимума общей выработки электроэнергии на всем промежутке времени (от начала эксплуатации ПЛО до ТП и после ТП при дальнейшем использовании оборудования); модель определения оптимального порядка ТП ПЛО группы ЭГП, которая, в отличие от известных, учитывает следующие параметры: порог генерируемой мощности и суммарную выходную мощность ПЛО группы ЭГП.
-
Разработаны методика и модель управления процессом ТП группы ЭГП, основанные на использовании математических моделей определения оптимальных параметров процесса ТП и их алгоритмов.
Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные модели и алгоритмы расчёта параметров процесса ТП, модель, методика и информационная система управления процессом ТП группы ЭГП позволяют при их использовании оптимизировать управление процессом ТП группы ЭГП.
Апробация и реализация результатов работы.
Основные положения и результаты исследования были представлены и обсуждены на научно-технических комиссиях ОАО «Тверские коммунальные системы» в 2012–2013 гг. и на конференциях (VII Международная научно-практическая конференция, г. Москва: МЭСИ, 2011 и XIV научно-практическая конференция, г. Москва: МЭСИ, 2011).
Рекомендации по времени начала технического перевооружения ПЛО ТЭЦ, порядку технического перевооружения, а также разработанная программа расчета параметров процесса технического перевооружения внедрены в хозяйственную деятельность компании ОАО «Тверские коммунальные системы», о чём имеются 2 акта внедрения.
Основные положения и результаты работы, выносимые на защиту:
-
Зависимость изменения выходной мощности ПЛО от времени функционирования, позволяющая прогнозировать изменение выходной мощности ПЛО на заданное время.
-
Математические модели определения параметров процесса ТП группы ЭГП: предельно допустимого времени начала ТП ПЛО, оптимального времени начала ТП ПЛО, оптимального порядка ТП ПЛО группы ЭГП и их алгоритмы.
-
Модель управления процессом ТП группы ЭГП, включающая математические модели определения параметров процесса ТП группы ЭГП.
-
Методика управления процессом ТП группы ЭГП, включающая разработанные модели и позволяющая оптимизировать управление процессом ТП группы ЭГП при ее использовании.
-
Информационная проблемно-ориентированная система управления процессом ТП группы ЭГП.
Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 10 научных работ, 5 из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК. Программа расчёта параметров процесса технического перевооружения группы предприятий электроэнергетики зарегистрирована в реестре программ для ЭВМ Российской Федерации.
Структура и объём работы. Диссертационное исследование состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 111 источников. Рукопись содержит 129 страниц основного текста, в том числе 21 таблицу и 45 рисунков.
