Введение к работе
Актуальность работы. Проблема энергетической безопасности и необходимость энергосбережения, неизбежность инвестиционной модернизации страны требует определения на перспективу 10-30 лет величины выработки и электропотребления по Российской Федерации и отдельным регионам, а также электрической мощности по отраслям экономики. Одновременно локально и во времени необходимо прогнозировать параметры электропотребления по отдельным предприятиям, цехам, по крупным пусковым комплексам, требующим значительных инвестиций для реализации инновационных предложений. Требования к электрообеспечению должны быть сформулированы до выделения средств, до принятия решения о начале строительства. Для определения электрической нагрузки важно, что расчет осуществляется в начале, на первой стадии инвестиционного проектирования электроснабжения, до обращения потребителя к субъекту электроэнергетики для согласования решений по внешнему электроснабжению объекта инвестирования.
В последние годы начал коренным образом изменяться характер инвестиционного процесса (включающего проектирование и инжиниринг) при строительстве крупных объектов. Инвестиционные проекты стали требовать более точных оценок стоимости сооружаемого предприятия, количественного состава оборудования, параметров электропотребления.
С 2000 г. используются новые подходы к оценке эффективности инвестиционных проектов (эффективность проекта в целом, коммерческая эффективность, норма дисконта, чистый доход, срок окупаемости и др.). Сами проектные решения, соответствующие принятой схеме инвестиционного процесса, принципиально не изменились, однако значительную роль стали играть предпроект-ные этапы инвестиционного процесса: формирование инвестиционного замысла (целей инвестирования), разработка декларации (ходатайства) о намерениях, разработка обоснований инвестиций.
Так актуализируется вопрос об определении основных параметров электропотребления (расход электроэнергии, мощность) и структуры верхних уровней системы электроснабжения (6УР и 5УР) для получения технических условий на подключение к сетям инженерно-технического обеспечения общего пользования. Такое определение может опираться только на заданные основные
технологические показатели, привязанные к производству и ко времени. Проектировщику-электрику необходимо подобрать для сравнения завод-аналог, имеющий близкий объем производства и состав основных цехов. Этот же подход применим, если рассматривается крупный агрегат (например, агломашина, электропечь, прокатный стан, доменная печь).
Реализация подхода требует разработки методики определения нагрузки на начальных стадиях инвестиционного проектирования, что важно для объекта (предприятия) в целом, для отдельного электроемкого агрегата при обосновывающих проектных (тендерных) решениях и для пускового комплекса, определяемого на стадии строительства и сдачи в эксплуатацию. Методика сохранит свою актуальность на обозримую перспективу в условиях взятого курса на инновационную модернизацию, затрагивающую различные промышленные объекты.
Целью диссертационной работы является разработка методики определения параметров электропотребления проектируемого металлургического завода в целом на предпроектной стадии, отдельного крупного технологического агрегата и пускового комплекса при решении вопросов инвестирования для строящегося объекта с целью согласования схемы электроснабжения и параметров присоединения к сетям и подстанциям субъекта электроэнергетики.
Основные задачи, поставленные и решенные в работе:
Выполнен анализ развития черной металлургии как потребителя электрической энергии и ее электропотребления в послевоенный период восстановления (1950 - 1960 гг.), при завершении индустриализации (1970 - 1990 гг.), во время спада производства в 90-х годах и стабилизации (1998 - 2009 гг.).
Определена структурно-топологическая динамика металлопроизводя-щих регионов за 1990 - 2010 гг. для целей стратегического прогнозирования.
Проверена ценологическая устойчивость основных электрических показателей, общего и удельного электропотребления генеральной совокупности предприятий черной металлургии за 21 год по величине характеристического показателя и показатели электропотребления по ряду заводов в 2000-е годы.
Определено изменение параметров электропотребления и их динамика по предприятию, производству (цеху), комплексу в целом в периоды пуска основных крупных металлургических агрегатов с выявлением различий в набросе
нагрузок для семи (прокат, чугун, электросталь, конвертерная сталь, кокс, огнеупоры, метизы) производств.
5. Разработаны рекомендации по оценке изменения удельных расходов
электроэнергии по выделенному производству после пуска крупного комплекса
(агрегата).
6. Выделены и проверены методы прогнозирования параметров электропо
требления при пуске металлургических объектов, при устойчивой работе пред
приятия для стратегии прогноза развития до 10 лет.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использованы классические вероятностно-статические методы, ценологические методы прогнозирования временных рядов, кластерный анализ. Теоретические исследования проводились в специализированных научных программах Mathcad, Statistica.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Предложены методики определения параметров электропотребления для проектируемого металлургического предприятия в целом, отдельного крупного технологического агрегата и пускового комплекса на начальных стадиях инвестиционного процесса.
Доказана устойчивость во времени параметров ранговых распределений для электрических и технологических показателей основных металлургических переделов генеральной совокупности предприятий черной металлургии, что позволяет выполнить прогноз электропотребления на отдаленную перспективу по отдельным предприятиям и отрасли в целом.
Разработана структура информационной базы данных, необходимая для принятия обосновывающих решений по параметрам электропотребления на предпроектных стадиях.
Достоверность результатов работы обеспечивается использованием отраслевого информационного банка данных предприятий черной металлургии «Черметэлектро»; статистики до 2010 г. по металлопроизводящим регионам; корректным применением научных методов, обоснованностью принимаемых допущений; сопоставлением полученных результатов с реальными данными.
Практическая ценность работы состоит в том, что с помощью предложенных методов и информационной базы данных можно определять параметры
электропотребления проектируемого объекта в черной металлургии и других отраслях промышленности на предпроектных стадиях. Внедрение данных методов в проектную и эксплуатационную практику обеспечивает принятие более точных и эффективных решений на предпроектной стадии, повышает качество принятия проектных решений в условиях неполноты и неопределенности исходной информации, сокращает время и трудоемкость процесса принятия управляющего решения.
Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались: на кафедре "Электроснабжение промышленных предприятий" Московского энергетического института (технического университета), на шестнадцатой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2010 г.), на Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2009 г.), на XIV-ой конференции по технетике и общей цено-логии с международным участием (г. Москва, 2009 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, из которых: 2 статьи в журналах из перечня ВАК РФ, 1 статья в ведущем отраслевом журнале, 4 статьи в сборниках трудов международных и всероссийских научных конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, заключения, одиннадцати приложений и библиографического списка, выполнена на 179 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 30 таблиц. Библиографический список использованной литературы включает 89 наименований.
