Содержание к диссертации
Введение
I...СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 8
1.1. Методы выбора проектных решений в строительстве 8
1.2. Оптимизация проектных решений 12
1.3. Системный подход к задаче оптимизации 16
1.4. Учет недетерминированности исходной информации 21
1.5. Постановка задачи исследования 24
Краткие выводы по I главе 28
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПШШАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ 29
2.1. Область применения и свойства оптимизируемых систем в строительстве (на примере энергетического строительства) 29
2.2. Методика поиска оптимального решения 36
2.3. Интервал экономически допустимых решений ... 56 Краткие выводы по 2 главе 77
3. ВЛИЯНИЕ НЕДЕТЕШЙНИРОВАННОСТИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ НА ВЕЛИЧИНУ ИНТЕРВАЛА ЭКОНОМИЧЕСКИ ДОПУСТИМЫХ РЕШЕНИЙ . 80
3.1. Экономико-математическая модель циркуляционной системы тепловой электростанции 80
3.2. Вероятностный характер основных исходных данных 88
3.3. Влияние недетерминированноети исходных данных на изменение оптимального решения 100
3.4. Колеблемость оптимального решения 114
. . Краткие выводы по 3 главе
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ С ГРАДИРНЯМИ .131
4.1. Обоснование рационального состава экономико-математической модели циркуляционной системы . . 131
4.2. Внедрение. Экономическая эффективность 167
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРВДЯОЖЕНШ 177
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 182
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Протокол Научно-технического совета Минэнерго СССР об утверждении "Руководства по оптимизации оборотной системы водоснабжения электростанций с градирнши" . . 200
2. "Руководство по оптимизации оборотной системы водоснабжения электростанций с градирнями" 201
3. Программа для ЭВМ "Оптимизация циркуляционной системы" (ФОРТРАН ОС ВС2 221
4. Акты внедрения методики оптимизации проектных решений системы водоснабжения электростанций с градирнями 260
- Методы выбора проектных решений в строительстве
- Область применения и свойства оптимизируемых систем в строительстве (на примере энергетического строительства)
- Экономико-математическая модель циркуляционной системы тепловой электростанции
- Обоснование рационального состава экономико-математической модели циркуляционной системы
Введение к работе
В настоящее время BGe большее значение приобретает оптимальное развитие народного хозяйства страны, то есть применение оптимальных решений при проектировании, строительстве и реконструкции производства. В частности, ванную задачу представляет собой оптимизация проектных решений в строительстве. Принятие оптимальных решений способствует повышению Эффективности производства, экономии трудовых, материальных и энергетических ресурсов. На это нацеливают нас решения партии и правительства.
Задачи оптимизации проектных решений в строительстве отличаются многопараметричностью и многокритериальностью. Как правило, оптимизируемые параметры в таких задачах дискретны, а исходная информация имеет недетерминированный характер, то есть стохастична или частично неопределенна. В этих условиях существующие методы поиска решения слишком сложны и для ряда случаев неприменимы. Имеющиеся приемы выявления экономически допустимых решений подчас носят эмпирический характер.
В связи с этим представляется актуальным исследование методов оптимизации проектных решений в строительстве, повышающих достоверность решения и приспособленных к практической проектной деятельности.
Цель работы - повышение эффективности проектных решений в строительстве за счет совершенствования методов их оптимизации.
В соответствии с поставленной целью диссертационной работы выполняются следующие основные задачи: - изучение вероятностного характера основных исходных данных и их влияния на принятие решения; разработка методики поиска решения многокритериальных задач в условиях недетерминированности; разработка методики определения интервала экономически допустимых решений; разработка методики построения экономико-математических моделей для оптимизации дискретных параметров; разработка и внедрение практической методики оптимизации проектных решений с учетом наличия экономически допустимых решений (на примере циркуляционных систем электростанций).
Основными методами исследования являются: системный анализ; экономико-математическое моделирование; статистическая обработка данных; практическая апробация результатов.
Диссертация состоит -из 4 глав и содержит 141 страницу текста, 21 рисунок, 20 таблиц, список литературы из 179 наименований, 4 приложения. Каждая глава заканчивается краткими выводами.
В первой главе проведен анализ основных работ, касающихся проблемы оптимизации проектных решений в строительстве и учета недетерминированной исходной информации. Выявлена необходимость системного подхода к задаче, отмечена недостаточная разработанность вопроса об интервале экономически допустимых решений. В главе формулируются также задача исследований и основные методы ее решения.
Во второй главе рассмотрены основные методические вопросы оптимизации проектных решений в строительстве. Предложена общая методика поиска оптимального решения многокритериальных задач при недетерминированном характере исходной информации. Выявле-нытзависимости сохранения оптимальности решения от систематических и случайных колебаний исходных данных. Предложен метод определения интервала экономически допустимых решений на основе вероятностного характера информации.
В третьей главе установлено влияние вероятностного характера основных исходных данных на принятие решения, выявлена ведущая роль локальных (внутренних, местных) факторов колебле-мости на образование интервала экономически допустимых решении. Исследована колеблемость решения оптимизационных задач в некоторых практических случаях.
В четвертой главе разработана методика анализа факторов, обусловленная особенностями задачи. На примере циркуляционных систем водоснабжения электростанций проводится исследование необходимости учета различных факторов и разрабатывается методика оптимизации циркуляционной системы. Приводятся данные по внедрению методики и основные выводы по работе в целом.
Приложения содержат документы, подтверждающие внедрение, программу для ЭШ и текст разработанного нормативного документа.
Научная новизна работы заключается в следующем: выявлено воздействие глобальной и локальной колеблемости данных на принятие строительного проектного решения; усовершенствованы методы оценки интервала экономически допустимых решений при выборе параметров строительных сооружений; разработана методика оптимизации параметров строительных сооружений циркуляционных систем электростанций с градирнями.
Практическая значимость работы заключается в установлении практических методов выявления экономически допустжшх решений и анализа существенности факторов в задачах строительного проектирования с дискретными параметрами.
Основным практическим результатом работы явилось разработанное автором (при участии сотрудника института Атомтеплоэлек-тропроект П.М.Мирошкина) "Руководство по оптимизации оборотной системы водоснабжения электростанций с градирнями", утвержден- ное Научно-техническим советом Минэнерго СССР и изданное в качестве руководящего документа.
С помощью созданной методики выполнены технико-экономические обоснования реконструкции циркуляционных систем Каширской ГРЭС, Волгодонской ТЭЦ-2, Ереванской ТЭЦ, что позволяет получить экономический эффект в объеме 141,8 тыс. руб. в год, или более 0,1 руб./год на каждый киловатт номинальной мощности электростанций.
По итогам исследований на защиту выносятся: методика определения интервала экономически допустимых решений с учетом вероятностно-определенной информации; метод факторного анализа, основанный на оценке вероятности изменения дискретного решения; методика оптимизации циркуляционных систем электростанций с градирнями.
Методы выбора проектных решений в строительстве
Решениями партии и правительства предусмотрено улучшение проектно-сметного дела, применение прогрессивных и экономичных проектов, сокращение удельного расхода материальных, трудовых и топливно-энергетических ресурсов /I, 2 /. Важным путем для достижения этих целей служит применение оптимальных, то есть наилучших для данных условий, проектных решений.
В практике проектирования сложных промышленных и энергетических объектов оптимизация решений применяется все шире. Это объясняется повышением квалификации проектировщиков и производительности их труда, применением вычислительной техники, борьбой за улучшение качества проектирования. В то же время проектные организации испытывают определенную потребность в методических материалах, позволяющих достоверно определить наивыгоднейший вариант с учетом различных факторов и критериев оптимальности.
В связи с этим одним из главных направлений развития советской экономической науки является совершенствование методологии поиска оптимальных проектных решений на основе системного подхода к объекту оптимизации. Такой подход обуславливает комплексную оптимизацию как строительной, так и технологической частей проектов с точки зрения максиглальнои народнохозяйственной эффективности.
Область применения и свойства оптимизируемых систем в строительстве (на примере энергетического строительства)
Ключевыми вопросами построения экономико-математи ческих моделей являются выбор оптимизируемых параметров, определение допустимой области существования параметров, выбор критериев оптимальности, построение целевой функции экономикочла тематической модели и способ поиска решения.
Для исследования этих вопросов необходимо выявить свойства реальных оптимизируемых систем, так как свойства моделей являются отражением свойств реальных систем. Анализ процесса проектирования показывает, что оптимизационные задачи в строительстве распространены очень широко / 13, 32, 86 /.
Как уже было отмечено, задачи оптимального проектирования предприятия могут решаться как на вышестоящих уровнях планирования (в том числе вопросы оптимизации номенклатуры), так и на уровне конкретного проектирования. Несмотря на широкое использование типовых решений, оптимизационные задачи необходимы и в этом случае. В простейших случаях задача ставится только с учетом однородных строительных факторов: например, оптимизация сечения конструкции и т.п. В более сложных случаях приходится учитывать изменение стоимости оборудования и даже изменение стоимости продукции проектируемого предприятия. Рассмотрим состав и свойства оптимизационных задач на примере строительства ТЭС и АЭС - одного из наиболее сложных видов промышленного строительства
Экономико-математическая модель циркуляционной системы тепловой электростанции
Для подтверждения рабочей гипотезы диссертации было проведено изучение интервала экономически допустимых решений на примере конкретной задачи оптимизации. С этой целью была разработана экономико-математическая модель циркуляционной системы тепловой электростанции с градирнями. При гостроении модели были учтены ранее проведенные исследования других авторов (см. п. 1.5.2). Описываемая модель относится к оптимизационным моделям строительно-энергетических узлов электростанций.
В качестве оптимизируемых параметров модели приняты как дискретные, так и недискретные параметры. К дискретным относятся: типоразмер градирни (площадь орошения); конструктивный тип градирни; количество градирен; сечения циркуляционных водоводов. Недискретным параметром является расход воды в системе.
В модели использованы технические ограничения по температуре охлаждающей воды, по расходу воды, по рабочей характеристике насосов, по количеству градирен и др. Технические ограничения включены, как правило, в алгоритм модели.
Критериальные ограничения необходимо, как правило, задавать в исходных данных модели, функциональным ограничением является установленный диапазон изменения расхода воды в оросительном устройстве градирен, обеспечивающий стабильность охлаждающего эффекта и регулируемость его. Ресурсные ограничения принимаются по указанию Технических правил / 140 /. Строительно-технологические ограничения учитываются заданием тех типов и типоразмеров градирен, которые могут быть возведены существующими средствами механизации. Экологическим ограничением является необходимость установки в градирнях водоуловителей (каплеотбойников), предупреждающих туманообразование и перерасход добавочной воды. В качестве эстетического ограничения принято требование применения в крупных городах башенных градирен только с монолитной железобетонной башней, создающих более выразительный архитектурный облик.
Социальные и эргономические ограничения не устанавливаются, так как градирни ТЭС и АЭС являются необслуживаемыми сооружениями (за исключением операций очистки и ремонта).
3.1.2. В качестве целевой функции модели приняты приведенные затраты, исчисляемые по формуле (2.2). При этом особого рассмотрения требует необходимость учета изменения отпуска электроэнергии в зависимости от охлаждающей способности градирен.
Выше было указано, что расчет компенсации изменения отпуска электроэнергии может быть произведен по замыкающим затратам или по тарифам. Тарифы удобно применять при оптимизации систем, потребляющих энергию, так как при этом известен характер и место потребления. Для электростанций применение тарифов осложнено следующими причинами.
Обоснование рационального состава экономико-математической модели циркуляционной системы
Несмотря на доказанную высокую колеблемость решения, целесообразно повышать точность технико-экономического обоснования строительства в тех случаях, когда учет дополнительных факторов различным образом влияет на различные варианты решения. В качестве примера такая работа была проведена при создании методики оптимизации проектных решений циркуляционных систем электростанций с башенными градирнями.
В п. 2.2.4 приведен общий метод установления рационального состава экономико-математической модели с помощью проверки влияющих факторов на существенность. Установлено, что значимость фактора может быть определена на основе вероятности изменения оптимального решения при его учете.
В качестве критерия значимости отбрасываемых факторов принята вероятность изменения решения, не приводящая к ошибке в пятилетнем плане строительства градирен. Исходя из того, что количество вновь проектируемых электростанций с градирнями за пятилетие составляет 30...35, максимально допустимая вероятность изменения оптимального решения установлена в размере 0,03.
Для оценки значимости фактора необходимо соотнести его показатель влияния д с функцией распределения показателя устойчивости г . Случайная величина % есть в соответствии с формулой (2.19) отношение двух случайных величин: 3± 30 и Зи0 Зис Если обе они распределены по нормальному закону,, то распределение величины 1/f будет соответствовать распределению Коши , точнее, его разновидности с плотностью
