// Электрика. – 2006. – № 2.– С.3-11.
Научные и информационные проблемы обеспечения
эффективности
электрики промышленности и сферы услуг: реальность и
перспективы
Б.И.Кудрин
Московский энергетический институт (технический
университет)
Будущее цивилизации
потребления определяют революционные материальные и информационные
преобразования глобальной энергетики. Обеспечение энергетической безопасности России
в этих условиях требует новой системно-ценологической
постановки и решения вопросов не столько эффективности топливно-энергетического
комплекса (включая производство субъектами электроэнергетики электрической
энергии, её транспорт, распределение и отпуск), сколько эффективности использования
энергоресурсов потребителем. Необходимо объективировать сущность происходящих в
стране процессов реформирования и определить стратегические пути развития
электротехники, электроэнергетики, электрики как отраслей экономики и объектов
целевой человеческой деятельности. Нельзя не учитывать, что субъекты
электроэнергетики, изготовители электротехнической продукции и субъекты
электрики несут консолидированную ответственность за то, что энергоёмкость ВВП
в России в 3,5 раза выше, чем в Западной Европе (электроёмкость по стране в
настоящее время составляет 115 % от уровня
Формулируя проблемы,
стоящие перед потребителями электрической энергии в XXI веке [1],
важно особо подчёркнуть, что для электриков (энергетиков) всех уровней жизненно
необходимо овладение новым мировоззрением, которое (как самостоятельный предмет
исследования и преподавания в вузах) нынешним поколением электриков с высшим
образованием не изучалось. Речь идёт о закономерностях
окружающей технической реальности (включая электрическое хозяйство промышленных
предприятий, изменение подхода к внешнему и внутризаводскому электроснабжению);
о законах техноэволюции, в частности, об изготовлении и поставке
электротехнического оборудования (изделий), о последующем инвестиционном
проектировании и оценке результатов; наконец, об общей и прикладной ценологии, которую (как обязательный предмет) следует
изучать в каждом техническом вузе. Пока основы ценологической теории начали
преподавать лишь в ряде университетов России (впервые в мире для технической
реальности – в МЭИ). Напомним, что под разными наименованиями и законами
ценологическое мировоззрение известно (и используется в разной мере)
математикам, физикам, биологам, экономистам, специалистам по информатике и
вычислительной технике и многим другим, изучающим разнообразие, неравенство и
хаос уже более 100 лет.
Таким образом,
вступив в постиндустриальное общество, в век высоких технологий и столкнувшись с
необходимостью управлять созданием, функционированием и развитием
электрохозяйства (электрики), мы должны адаптироваться к происходящей революции
на мировом рынке энергобизнеса. Существо заключается в безусловном приоритете
интересов потребителя. Здесь теоретически и практически важен вопрос вхождения
промышленности и сферы услуг, любых существующих объектов экономики в условия
рынка электроэнергии, вписывание их в происходящую реструктуризацию
электроэнергетики. Актуализируется, прежде всего, одна из ключевых проблем,
связанная со взаимоотношениями "потребитель –
энергоснабжающая организация", определёнными сейчас Постановлением
Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2004 г. № 861 "Об
утверждении Правил недискриминационного доступа к услугам
по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, Правил недискриминационного доступа к услугам по
оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике и оказания этих услуг,
Правил недискриминационного доступа к услугам
администратора торговой системы оптового рынка и оказания этих услуг и Правил
технологического присоединения энергопринимающих устройств
(энергетических установок) юридических и физических лиц к электрическим сетям".
Постановление выпущено в целях содействия развитию конкуренции на рынке производства
и сбыта электрической энергии, защиты прав потребителей электрической энергии и
в соответствии со статьями 20, 21, 25 и 26 Федерального закона "Об
электроэнергетике" ФЗ-35.
Мы же
говорим о теоретических основаниях нового, что должен знать в этих условиях
инженер-электрик, занятый проектированием, эксплуатацией, ремонтом электрооборудования,
электрических подстанций и сетей; решающий проблемы менеджмента; осуществляющий
оперативное, текущее и долговременное планирование и управление; определяющий
стратегию развития электрического хозяйства хотя бы на 5–10 лет, сообразуясь с
конъюнктурой рынка на энергоносители.
Следует осознать, что существовал
век быстрого развития электротехники, которая опиралась на классические
представления: телá (поля) и движение можно
представить в идеальном виде; в электроприводе, в сетях и системах существуют
жёсткие причинные связи и следствия (определяющие, например, потери в сетях, самозапуск, величину электрической нагрузки). Математический
аппарат – дифференциальное и интегральное исчисление. При заданных исходных
данных решение однозначно и определяется, в частности, законами Ома, Кирхгофа,
Ленца, а в общей постановке – законами Ньютона-Максвелла. Результаты расчётов,
полученных одним специалистом, не отличаются от результатов другого, если они
руководствуются одними и теми же исходными данными. Существует обратимость, в
частности – электрических машин, и независимость от времени производимых
вычислений. Речь идёт о первой научной механической картине мира [2], распространяющейся на электротехнику, которая
как наука зародилась в конце XVII века (Гальвани). Международное
сообщество установило главные для электричества единицы – вольт, ампер, Ом –
только в 1880 г. Мы можем сказать, что в 1800–1830 гг. возникла электрическая
наука, в 1830–1870 гг. с неизбежностью появилась электрическая техника, которая
к середине XX в. стала всеобъемлющей, пронизав быт и промышленность, решив свои
ключевые теоретические проблемы. Таким образом, понадобилось 150 лет, чтобы
термины и понятия электротехники, самые различные электротехнические изделия,
используемые в электрике промышленности и быта, стали неотъемлемой частью нынешней
цивилизации.
Главенство электротехники
сменилось веком электроэнергетики, когда наука и практика начали иметь дело с
процессами и системами, опираясь на классические представления теоретических
основ электротехники, которые имеют, можно сказать, соподчинённое значение. В
электроэнергетике господствующим становится мировоззрение, опирающееся на
вероятностные представления и системные кибернетические взгляды, реализуемые
теорией больших или сложных систем, системным анализом, системотехникой,
теорией надёжности и массового обслуживания, теорией статической и динамической
устойчивости. Всё это, в пределе, составило вторую вероятностную научную картину
мира и основывалось на теории вероятностей и математической статистике. Вторая
картина предполагает всеобщность действия закона больших чисел и центральной
предельной теоремы. Решение любой задачи определялось параметрами распределения,
в пределе сходящимися к гауссовому (нормальному), так что с заданной вероятностью находился
некоторый интервал, в котором и существовало достоверное решение. Именно эта
идеология сейчас массово воспринята инженерами при установлении норм расхода
электрической энергии, определении параметров электропотребления на различные временные интервалы, решении проблем заказа электрической
энергии (мощности) при выходе на оптовый рынок.
Итак, электроэнергетика
до 60-х годов XX века
в нашей стране воспринималась как часть электротехники (см. толковые и
технические словари того времени). Электроэнергетика, вообще говоря, начала
развиваться с конца XIX в., когда были сформулированы и решены проблемы генерации
электрической энергии, её передачи на большие расстояния (десятки и сотни
километров), трансформации на различные напряжения. Здесь интересен опыт
Эдисона, локально в
Мы вступили в новый, XXI век, век электрики, век потребителей
электрической энергии, которые формулируют (хотя далеко не всегда ещё диктуют,
особенно в нашей стране) свои интересы перед электротехникой и электроэнергетикой.
Промышленная энергетика и формально замеченное появление электрического
хозяйства (электрики) как самостоятельного объекта для нашей страны датируется
1944 г., когда Государственный Комитет Обороны принял решение об установлении
должности главного энергетика на заводах, начиная с мощности 1000 кВт, о создании
журнала "Промышленная энергетика", об открытии соответствующих
специальностей в вузах. В конце 50-х годов XX века в стране (в конце 60-х – для
быта и ЖКХ) стали очевидными факт быстрого насыщения любых объектов различными
электротехническими изделиями и необходимость удовлетворения быстрого роста
электропотребления. Стало очевидным также, что появился новый объект, по свойствам
и интересам отличающийся от единичного электротехнического изделия и от
объектов электроэнергетики. Практика заставила иметь дело с сообществами изделий,
научно выражаясь – со структурами ценозов и информационным отбором.
В этом случае
электрическое хозяйство есть слабо связанное и слабо взаимодействующее
практически бесконечное (счётное) множество изделий (целостность), конвенционно выделяемых как сообщество (ценоз),
адекватно не описываемое системой показателей, тождественно не равное другому при совпадении показателей, необратимо развивающееся
(эволюционирующее). Математический аппарат – гиперболические Н-распределения (в технике) в видовой,
ранговидовой и ранговой по параметру формах, которые не дают решения в точке
из-за теоретического отсутствия математического ожидания (среднего).
Однако оперирование с распределением в целом позволяет решать практические
задачи определения параметров электропотребления, нормирования и энергосбережения,
изменения организации электроремонта и повышения эффективности
электрического хозяйства в целом и по отдельным составляющим.
Теория применительно к
технической реальности была создана и оформлена в 70-е годы [3], а впоследствии
развита [4–6]. Таким образом, первоначальный этап освоения теории занял 30 лет,
а достаточно широкое применение с начала XXI в. позволяет говорить о её признании
и перспективности. Главное же остаётся: необходимость овладения в кратчайшие
сроки ценологическими представлениями для обеспечения
на практике энергетической безопасности страны, решения актуальных задач
эффективности использования электрической энергии и организации энергетического
менеджмента, включая электроремонт.
Очевидная необходимость
увязки проблем развития электроэнергетики с тенденциями развития энергетики
промышленности будет показана нами применительно к развитию энергетики чёрной
металлургии и на отдельных примерах сферы услуг.
Производство и
потребление электроэнергии в России, достигшее максимума в
В процессе подготовки Федерального
закона "Об электроэнергетике" по результатам проведённого журналом
совещания в Государственную Думу РФ были поданы поправки, где обращалось
внимание на необходимость специального закона о потребителе электрической
энергии. В частности, предлагался вариант: "Потребители
электрической и тепловой энергии – лица, приобретающие электрическую и тепловую
энергию для собственных бытовых и (или) производственных нужд; производящие
электрическую и (или) тепловую энергию, осуществляющие поставку, продажу
электрической и (или) тепловой энергии, энергоснабжение других потребителей,
предоставление услуг по передаче электрической и (или) тепловой энергии, если
эта деятельность не является основной". Однако законодатели не
приняли поправку и отвергли само принятие такого закона. Это произошло, в частности,
из-за разрозненности потребителей, из-за недоведения
до исполнительной власти консолидированного мнения абонентов об их
взаимоотношениях с субъектами электроэнергетики.
Оказались малорезультативными наше участие и предложения Совету Федерации
РФ о необходимости принятия отдельного Технического регламента, касающегося
электротехнической части промышленных объектов и сферы услуг (электрики),
введение в законодательный оборот понятий и терминов, определяющих специфику
потребителя электрической энергии. Сталкиваясь на практике с положениями закона
"Об электроэнергетике" и подзаконными актами об услугах субъектов
электроэнергетики и правилах оказания этих услуг, легко убедиться, что реформирование
электроэнергетики ориентировано, в первую очередь, на субъектов электроэнергетики.
Мы же констатируем, что "в
цепочке" электроэнергетики конечным и главным является потребитель, и Государственная
Дума в законах должна учитывать классификацию потребителей по уровню системы
электроснабжения, зафиксировать различие требований к квартире, мелкому бизнесу
и абоненту, потребляющему в год миллиарды киловатт-часов. В общем случае
следует выделять мини-потребителя, питающегося
на низком напряжении (до 1 кВ). Таких потребите лей 90% от общего количества
абонентов (оцениваемого в 45 млн).
Мелкий потребитель – это потребитель,
имеющий трансформаторные подстанции ТП 10(6) кВ. Он отличается от мини-потребителя
возможностью владеть трансформатором и, следовательно, получать питание на
среднем напряжении.
Обе эти группы
потребителей имеют различия в договорных отношениях с энергосистемой. Но их
должно объединять безусловное и в сжатые, оговорённые законом сроки, удовлетворение
их потребности в энергии (мощности) и решение всех вопросов энергоснабжения до
границы раздела с энергоснабжающей организацией за счёт средств этой организации.
Преступно, с точки зрения интересов общества и государства, предъявлять отдельному
гражданину или единице мелкого бизнеса затраты (как необходимость при подключении)
в не принадлежащие им сети, в реконструкцию не их подстанций и в решение вопросов
генерации электрической энергии.
Средние потребители уже
имеют распределительную подстанцию 10(6) кВ и развитое электрическое хозяйство
(электрику), содержат собственный электротехнический персонал, а поэтому должны
участвовать в обсуждении развития сетей, но не затрат (!) в объекты
электроэнергетики. Они должны нести ответственность за невзятие
заявленной электрической энергии (мощности), определённой инвестиционными
проектными стадиями, а затем и технико-экономическими обоснованиями.
Для крупных потребителей,
имеющих высшее напряжение 35-330 кВ и нагрузку на уровне 10-100 МВт
и выше, необходимо решение о сооружении генерирующих мощностей, развитии
федеральных и региональных сетей и подстанций. Участие в решениях по инвестициям,
в том числе и по генерирующим мощностям – обязательно (например, как это
происходит с обсуждением вопроса алюминщиками с РАО
"ЕЭС России" по Богучанской ГЭС).
Возвращаясь к
электропотреблению и оценивая перспективу на уровне отрасли, мы должны отметить,
что на протяжении 40 лет удельные показатели по основным видам продукции чёрной
металлургии в целом росли (табл. 1). Мало поменялись тенденции и в период 1991-2000 гг.
Однако отмена обязательной отчётности, перевод удельных и общих расходов электроэнергии
на выпускаемую продукцию в разряд коммерческой тайны ставят непреодолимую преграду
для возможности сравнить и оценить удельные расходы по любому из выпускаемых видов
продукции. Между тем анализ энергозатрат на выпуск продукции
данным предприятием в сравнении с удельными расходами родственных предприятий –
в интересах исключительно самих потребителей. Именно такой анализ обеспечит
снижение электроёмкости продукции.
1. Удельные затраты в себестоимости продукции
|
Статьи
расхода |
ККЦ-1 |
ККц-2 |
ДЦ-1 |
ДЦ-2 |
ПП |
|||||
|
- |
% |
- |
% |
- |
% |
- |
% |
- |
% |
|
|
Теплоэнергия в паре, Гкал |
1177 |
7,8 |
2627 |
1,5 |
11192 |
3,4 |
917 |
0,5 |
4779 |
25,2 |
|
Электроэнергия, тыс. кВтч |
10844,6 |
14,8 |
9870,8 |
11,7 |
9434,5 |
6,1 |
5519,9 |
11,2 |
3086 |
34,7 |
|
Вода техническая, тыс. куб. м |
4141,7 |
5,1 |
7783,8 |
5,9 |
11681,7 |
6,7 |
4745,1 |
4,9 |
777,1 |
9,6 |
|
Кислород, тыс. куб. м |
18482,9 |
54,2 |
23276 |
59,5 |
44107 |
34,2 |
23833 |
33,4 |
- |
- |
Журнал продолжит целенаправленную
разъяснительную работу в целях создания возможности получения подобной
информации, для последующего ранжирования и экспертных рекомендаций каждому
предприятию по нормированию и относительному объёму возможного
энергосбережения. Сведения по отдельным промышленным предприятиям за последние
годы показывают несомненную тенденцию снижения общей электроёмкости и удельных
расходов. В частности, ни одним из металлургических крупных промышленных предприятий,
которые уже вышли или выходят на уровень производства 1989-1991
гг., не достигнута прежняя величина максимума электрической нагрузки; следовательно,
за 15 лет каждым предприятием сделаны действенные шаги по нормированию и энергосбережению.
Можно говорить о своевременности организации обмена опытом и выработки научных
рекомендаций по повышению эффективности электрики на каждом предприятии.
Если
говорить о доле общих затратах электроэнергии в себестоимости продукции, то она
пока ещё сравнительно невелика 3-6 % (исключение - электросталеплавильные
предприятия), в отличие от общих энергозатрат, которые могут составлять 25-30 %.
Что касается распределения электроэнергии внутри завода, то собственные затраты
электроэнергии на производство всех видов энергоресурсов (кислород, вода,
сжатый воздух и др.), во-первых, устойчивы по абсолютной величине; во-вторых, на порядок больше затрат
доменного или конвертерного производств (табл. 2), т.е. предприятия для своего
функционирования требуют всё больше различного вида энергоресурсов, тратя на
них основную часть электроэнергии.
2. Средние и предельные значения
удельных расходов
электроэнергии чёрной металлургии
|
Продукт |
Ауд |
Значения Ауд по годам, кВтч/т |
|||
|
1975 |
1980 |
1985 |
1990 |
||
|
Руда
железная |
Отраслевая норма (среднее) Максимальное Минимальное |
60,9 105,2 13,1 |
69,8 112,5 12,1 |
82,5 118,7 14,8 |
93,3 145,4 28,7 |
|
Агломерат |
Отраслевая норма (среднее) Максимальное Минимальное |
33,5 111,0 14,8 |
35,8 203,1 14,5 |
37,7 73,4 18,2 |
39,2 77,0 11,3 |
|
Кокс |
Отраслевая норма (среднее) Максимальное Минимальное |
30,9 67,3 17,4 |
33,0 90,5 16,9 |
36,6 67,5 14,6 |
41,1 70,7 20,9 |
|
Чугун |
Отраслевая норма (среднее) Максимальное Минимальное |
10,8 23,1 3,0 |
13,1 49,2 3,2 |
12,9 41,5 3,6 |
15.2 43,3 3,5 |
|
Конвертерная
сталь |
Отраслевая норма (среднее) Максимальное Минимальное |
26,2 38,1 17,7 |
29,0 50,0 12,7 |
32,3 54,0 13,7 |
33,0 49,7 13.1 |
|
Электросталь |
Отраслевая норма (среднее) Максимальное Минимальное |
683 1394 544 |
692 1385 524 |
727 1341 522 |
723 1310 484 |
|
Прокат |
Отраслевая норма (среднее) Максимальное Минимальное |
198 1882 38,4 |
112 2969 37,3 |
111 2222 36,5 |
126 3033 40,4 |
|
Метизы |
Отраслевая норма (среднее) Максимальное Минимальное |
295,2 1087,8 42,2 |
320,9 992,1 39,8 |
340,9 4036,0 40,8 |
360,1 2933,6 35,9 |
Если обратиться к себестоимости
удельных затрат энергоресурсов в себестоимости продукции, то легко убедиться в
значительной разнице как по переделам, так и внутри одних и тех же переделов. Статистика по удельным и общим расходам электроэнергии за 21 год показывает
существенную разницу между максимальным и минимальным расходами электроэнергии
по виду продукции и отклонению величины от средней арифметической величины (см.
табл. 1) по отрасли в целом.
Удельные
расходы по одному виду продукции на конкретном предприятии по суткам, сменам,
плавкам, с теоретической точки зрения, являются совмещением гауссова распределения,
когда идёт нормальный технологический ход процесса, и негауссовых ценологических
Н-отклонений, которые характеризуют
не только отличие заводов друг от друга, но и отличие удельных расходов по
продукции, выпускаемой одним конвертером, станом, обусловленное квалификацией
обслуживающего персонала, "настроением" отдельного мастера, внезапным
отказом той или
иной единицы оборудования, кратковременным провалом напряжения и др.
Обработка статистики за
21 год показала, что для каждого из переделов существует устойчивая гипербола, определяемая
своим характеристическим показателем Н-распределения
(он может быть получен из данных банка "Черметэлектро").
Наличие этой общей закономерности говорит о необходимости и возможности для
каждого предприятия по-новому подходить к нормированию, точнее – дополнить
существующие методы нормирования и расчёта удельных расходов [7]
структурно-топологической динамикой электропотребления (рисунок) [8]. Если каждая точка рисунка характеризует какой-либо параметр
электропотребления (в том числе удельный расход), то, наблюдая поведение этой
точки за любой временнóй интервал, год,
квартал, месяц, неделю, сутки, можно прогнозировать получившийся временнóй ряд сам по себе, а правильнее – находить
корреляцию (коэффициент конкордации) между поведением
всех агрегатов одного цеха, цехов одного предприятия (всех предприятий одного региона,
отрасли). При одинаковых для всех воздействиях (например, температурных перепадах,
административных решениях и др.) ресурс надо разделять. Именно площадь под Н-гиперболой и есть этот ресурс. И если
какой-то из цехов (смен, плавок) взял на себя бόльший
ресурс, то другой останется в дефиците. Тогда-то дополнительно к существующим и
известным большинству инженеров и математиков методам прогнозирования, которые опираются
на классические экстраполяционные и иные методы, следует
использовать предлагаемый нами ценологический Н-анализ, который учитывает некоторую
взаимную зависимость поведения каждого объекта. Отметим при этом, что ценологическая
теория особенно успешно реализуема в современных условиях, когда технический и
коммерческий учёт налажен, а минутные, часовые, суточные расходы электроэнергии
фиксируются автоматизированной системой предприятия (цеха).
В целом же, безусловно,
следует создавать систему прогнозирования предприятия, которая включает различные модели.
Модели временных рядов. Выявляют тренды и
циклические составляющие. Прогнозирование осуществляется экстраполяцией временнóго ряда. При отсутствии во временнóм ряде электропотребления предприятия
трендов и циклических составляющих построение корректной модели невозможно.
Причинные модели. Используют выявляемые
связи между временным рядом электропотребления и одним или несколькими
временными рядами технологических факторов. Точность прогноза
электропотребления при этом зависит от точности прогноза объёмов продукции.
Погрешность прогнозирования можно уменьшить при переходе к интервальной оценке
объёмов выпуска продукции и дискретизации технологических факторов.
Ценологические модели. Используют свойство
структурной устойчивости ценоза и прогнозируемости количественных соотношений
между численностью и объёмами элементов системы. При этом могут быть выполнены:
·
перспективный прогноз – на пять лет и более (для разработки
стратегии развития электрохозяйства района);
·
долгосрочный годовой прогноз – от одного года до пяти лет (для
разработки стратегии развития предприятия и питающих электрических сетей);
·
долгосрочный текущий прогноз – от одного до нескольких месяцев
(для определения договорных параметров на границе раздела с энергоснабжающей
организацией и планирования затрат на электроснабжение внутризаводских потребителей);
·
краткосрочный прогноз – от одних до нескольких суток в пределах
одного месяца (для осуществления планово-производственной деятельности, технологического
и энергетического менеджмента предприятия);
·
оперативный прогноз – от нескольких минут до нескольких часов в пределах
одних суток (для диспетчерского управления режимами электропотребления предприятия).
При
этом значения часового электропотребления (как и по суткам, и по дням недели)
образуют характерные группы, внутри которых, собственно, и должно
осуществляться прогнозирование, т.е. перед главным энергетиком (электриком)
стоит необходимость "нарисовать портрет" каждого дня, увязать его с
производством, с другими факторами. Затем следует использовать так называемый кластер-анализ,
чтобы на основе статистики за несколько месяцев (лет) для данного конкретного дня (чáса) можно было определить ожидаемую величину
электропотребления (удельную норму). Для выделения кластеров на кривой Н-распределения находят область, внутри
которой существуют математическое ожидание и конечная дисперсия.
В целом же вопрос стоит о
создании информационно-программного комплекса, который в том или ином виде уже
существует (имея в виду историю автоматизации проектирования, историю АСКУЭ,
формирование требований к организации коммерческого учёта со стороны
администратора торговой системы и др.). Проблема состоит в создании аналитической
службы на предприятии, которая необходима во вновь создаваемых структурах,
ориентированных на взаимодействие с участниками оптового рынка. Следует
отметить существование двух взглядов на точки учёта (присоединения): часть
предприятий не ставит задачу минимизировать число таких точек, другие же
стремятся свести их число к двум и даже одной точке.
Деление единой
энергосистемы на несколько (до 15) подразделений,
с одной стороны, усложняет работу электрических служб предприятий, с другой – ставит
вопрос об ответственности за нарушение электроснабжения со стороны большой
энергетики. Безусловно, здесь необходимы совместные усилия для выработки подзаконных
актов, в частности – следует отметить усилия "Русской стали" по формализации
отношений потребителей электроэнергии с субъектами электроэнергетики.
Есть ещё два важных вопроса,
в определённой степени связанных между собой. Первый – о генерирующих мощностях
потребителей, использовании собственных генерирующих мощностей для оптимизации
оплаты на оптовом рынке, когда собственные генерирующие мощности используют в
качестве регулятора. Второй связан, можно сказать, с участившимися случаями
провалов напряжения и расстройством (остановкой) сложного технологического
процесса, характеризующего современные металлургические переделы. Есть предприятия,
поставившие своей задачей создавать собственные генерирующие мощности (имеются
в виду не только ТЭЦ), доведя общую выработку энергии (мощности) до 90-95 % от
общей потребности. В этом случае энергосистема остаётся, упрощённо говоря,
независимым источником электрической энергии.
Соглашаясь с тем, что
собственная выработка сейчас дешевле электроэнергии, покупаемой у
энергосистемы, нельзя, на мой взгляд, считать это стратегически правильным направлением
на 10–15 лет. Более правильно сооружение на заводах генерирующих мощностей на
вторичных ресурсах. Речь идёт не только о таких традиционных ресурсах как коксовый,
доменный и конвертерный газы, не только о традиционных котлах-утилизаторах и
экономайзерах, но и об использовании физического тепла чугуна, агломерата,
стали, прокатанного металла. Тогда для крупного завода речь идёт о сооружении
за каждой домной газотурбинной установки на 8-12 МВт, за коксовыми печами – генераторов
по 6 МВт, на аглофабриках – 6-12 МВТ и
др.
В чём положительность
строительства рассредоточенных генерирующих мощностей? Правилами устройства
электроустановок предусмотрено питание потребителей I категории от двух независимых
источников, которыми могут быть любые подстанции энергосистемы, удовлетворяющие
требованиям питания от независимых источников. Появление особой группы
электроприёмников I категории и необходимость третьего ввода от независимого взаимно резервирующего
источника питания не меняет существа вопроса, которое состоит в том, что ни
одна энергосистема не может гарантировать не только собственную безаварийную
работу, но и работу в форс-мажорных обстоятельствах. В последнее время
свидетельств этому много. В частности, это аварии, оставляющие без света
огромные территории и до 50 млн
населения. Поэтому следует осознать и руководствоваться тем,
что резервирование электроснабжения требует нового подхода: если необходимо
обеспечить непрерывность технологического процесса, требующего или безаварийной
остановки, или обеспечения работы на тихом ходу, то в этом случае обязательно
сооружение в каждом ответственном цехе собственного генерирующего источника на
10–20 % от потребляемой цехом мощности. Одновременно это решит и другую
проблему: кратковременные провалы напряжения продолжительностью 0,01-0,1 с могут быть компенсированы отдачей
энергии генератора, расположенного в цехе [9].
В заключение коснёмся
изменения структуры управления электрохозяйством, если руководствоваться конкретными
требованиями мирового рынка: на 1 млн
т выпускаемой стали на заводе должно быть 1000 человек персонала. В частности, актуален
вопрос о выводе электротехнического персонала из производственных цехов. Необходимость
этого и пути решения нами рассмотрены в специальной подборке. По существу,
предлагается два предельных варианта решения этого вопроса. Первый актуализирован
тем, что общее число электриков на предприятии составляет 8–10 % от численности
производственного персонала завода в целом; и решение заключается в выводе из
всех цехов всего дежурного и ремонтного персонала, за исключением единичных инженеров,
знающих собственное производство и обеспечивающих экстренный вызов сервисных
ремонтников. Второй предусматривает модернизацию и сохранение
централизованной ремонтной службы на предприятиях с уточнением лишь их прав и
обязанностей, с общим сокращением численности персонала электриков на 10–20 %.
В обоих случаях надо иметь в виду, что стратегией должны стать замена
изношенного оборудования на надёжное, переход к обслуживанию по фактическим
отказам (в объёмах, определённых ценологической теорией), отказ от части электроремонта.
В общем случае решение судьбы ремонта и обслуживания электрооборудования
требует отказа от действовавшей десятилетиями системы планово-предупредительного
ремонта.
Выводы
1.
Для обеспечения энергетической безопасности страны и вхождения в рынок электроэнергии,
для повышения эффективности менеджмента электрохозяйства потребителей (включая
надёжность электроснабжения, энергосбережение, электроремонт
и др.) необходимо овладевать новым ценологическим мышлением.
2.
Реформирование российской электроэнергетики ориентировано, в первую очередь, на субъектов электроэнергетики и не
учитывает интересов потребителя. Надо законодательно защитить потребителя, в
том числе при решении вопросов технологического присоединения и надёжного
электроснабжения, с учётом дифференциации по уровням систем электроснабжения.
3.
Необходимы обмен информацией между предприятиями по удельным и общим расходам
электроэнергии, создание и поддержание информационных банков данных для выработки
научных рекомендаций по повышению эффективности электрики на каждом предприятии.
4.
Следует стратегически, с учётом новых условий подходить к строительству генерирующих
мощностей на предприятиях (главным образом, на вторичных энергоресурсах), к
созданию системы технического обслуживания и электроремонта,
к решению проблем эффективности в электрике.
Список литературы
1. Кудрин Б.И. Электрика:
вступая в тысячелетие// Электрика. 2001. № 1. С. 2–8.
2. Матюнина
Ю.В. Электрикам об электрике: первая научная картина мира// Электрика. 2001. №
7. С. 28–41.
3. Кудрин Б.И. Применение
понятий биологии для описания и прогнозирования больших систем, формирующихся
технологически/ В сб. "Электрификация
металлургических предприятий Сибири". Вып. 3. Томск: Изд-во Томского
университета, 1976. С. 171–204.
4. Кудрин Б.И. Введение в
технетику. 2-е изд., переработ.
и доп. Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та, 1993. 552 с.
5. Фуфаев
В.В. Ценологическое определение параметров
электропотребления, надёжности, монтажа и ремонта электрооборудования
предприятий региона. М.: Центр системных исследований, 2000. 320 с.
6. Гнатюк В.И. Закон
оптимального построения техноценозов. М.: Изд-во ТГУ – Центр системных
исследований, 2005. 384 с.
7. Никифоров Г.В.,
Олейников В.К., Заславец Б.И. Энергосбережение и
управление энергопотреблением в металлургическом производстве. М.: Энергоатомиздат, 2003. 479 с.
8. Фуфаев
В.В. Рангово-интервальный структурно-топологический
анализ ценозов// Электрика. 2001. № 8. С. 22–31.
9. Прокопчик В.В. Повышение
качества электроснабжения и эффективности работы электрооборудования
предприятий с непрерывными технологическими процессами/ Под
ред. Б.И.Кудрина. Гомель: Учреждение образования "Гомельский
государственный технический университет им. П.О.Сухого", 2002. 283 с.
Структурно-топологическая диаграмма электропотребления