CC BY
83
------------------------------- © А.В. Ляхомский, Е.Н. Перфильева,
2010
А.В. Ляхомский, Е.Н. Перфильева
УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ РЕСУРСАМИ -ЭФФЕКТИВНЫЙ ПУТЬ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННОЙ ГЕОСРЕДЫ
Показано, что повышение энергоэффективности на основе управления энергетическими ресурсами представляет собой эффективное решение проблемы формирования техногенной геосреды путем значительного снижения экологической нагрузки за счет сокращения энергопотребления.
Ключевые слова: условное топливо, энергопотребление, геосреда.
Ж^еловечество в своей деятельности, в жизнеобеспечении, в развитии постоянно увеличивает потребление топливноэнергетических ресурсов.
Потребление энергоресурсов в мире в течение 20-го века увеличилось более чем в 10 раз, достигнув на рубеже 20 и 21 веков. 15 млрд т условного топлива. Имеется значительная неоднородность отдельных стран, связанная с уровнем энергопотребления. Так, развитые страны потребляют электроэнергии на одного человека в
4.5 - 5 раз больше чем развивающиеся, и в 24 -25 раз больше, чем слаборазвитые страны. Каждая единица электрической энергии приносит валового национального продукта в развитых странах в
1.5 раза больше, чем в развивающихся, и в 2 раза больше, чем в слаборазвитых. В том же двадцатом веке каждый год увеличения средней продолжительности жизни на планете сопровождался приростом душевого потребления энергии в объеме 120 килограмм условного топлива.
Приведенные данные красноречиво подтверждают, что исторический опыт обуславливает тенденцию возрастающего потребления энергоресурсов.
Вместе с этим, возрастающее потребление энергоресурсов приводит к негативным последствиям техногенного характера. Так, ежегодно на поверхность земли доставляется 125 млрд т горных пород, сжигается 10 млрд т условного топлива, в атмосферу выбрасывается 270 млн т пыли, 140 млн.тонн двуокиси серы, 70 млн т
токсичных газов. Кроме этого, осуществляются значительные сбросы неочищенных отходов в водный бассейн планеты.
Указанные отрицательные последствия увеличения энергопотребления представляют собой значительную экологическую нагрузку, уменьшение которой является одним из важных вопросов формирования техногенной среды.
Одним из направлений решения вышеуказанного вопроса является повышение энергоэффективности экономики, в первую очередь, промышленных предприятий.
Проведенный кафедрой «Электрификация и энергоэффективность горных предприятий» Московского государственного горного университета энергетический аудит ряда крупных предприятий минерально-сырьевого комплекса показал типичные причины недостаточной энергоэффективности.
Выполненные обследования показывают, что, несмотря на определенные достижения в области энергосбережения, в настоящее время имеется значительный нереализованный потенциал управления энергетическими ресурсами, повышения энергоэффективности предприятий.
Типичными причинами низкой энергоэффективности предприятий являются:
1. Недостаточно освоенный контроль над процессом потребления энергетических ресурсов, а именно:
- учет расхода энергоресурсов не охватывает все виды энергоресурсов, в том числе ресурсов, полученных путем использования энергоресурсов (вода, сжатый воздух, воздух на вентиляцию и др.); не позволяет составлять инструментальные балансы энергопотребления; не интегрирован с техническими показателями, характеризующими объемы производства;
- режимы регулирования, управления энергопотребляющим оборудованием не обеспечивают функций минимизации расхода энергоресурсов
2. Планирование, оперативное управление и отчетность за расход энергетических ресурсов производится без адаптации к фактически выполненным объемам производства, к изменяющимся за отчетный период условиям технологического процесса.
3. Управление энергетическими ресурсами на предприятиях в недостаточной мере использует как технические (коэффициент полезного действия, коэффициент мощности, коэффициент загрузки
оборудования и др.), так и управленческие (организация, мотивация, информационное, маркетинговое, инвестиционное обеспечение и др.) факторы.
Не производится текущая оценка состояния управления энергоресурсами.
4. Основные фонды, технологические процессы предприятий обладают высокой энергоемкостью, обусловленной, с одной стороны, значительным износом, с другой стороны, несовершенством с точки зрения энергоэффективности.
5. Недостаточное инвестирование энергоэффективности, что не позволяет полномасштабно внедрять на предприятиях энергосберегающие мероприятия.
6. Программы повышения энергоэффективности недостаточно проработаны, без должного технико-экономического обоснования, с недостаточной защитой инвестиций.
В значительной мере низкая отдача от усилий по повышению энергоэффективности обусловлена недооценкой реализации потенциала энергосбережения за счет повышения уровня управления энергетическими ресурсами.
Современная концепция управления энергетическими ресурсами базируются на положениях и методах энергетического менеджмента.
В энергоменеджменте вопросы энергоэффективности рассматриваются не только с технических позиций, но и с точки зрения организационных, мотивационных, информационных, маркетинговых и инвестиционных аспектов.
Управление энергетическими ресурсами на предприятиях должно базироваться на следующих составляющих:
- энергетической политике предприятия;
- организационно-функциональной структуре;
- мотивационном обеспечении процесса эффективного потребления энергоресурсов;
- информационной системе энергоменеджмента;
- маркетинговом и инвестиционном обеспечении.
Современные концепции управления энергоресурсами на
предприятиях предполагают: Наличие официально принятой и введенной в действие энергетической политикой, определяющей деятельность в области повышения энергоэффективности.
В организационном аспекте решаются вопросы размещения энергоменеджмента с учетом охвата всех структур предприятия, определяются организационные структуры и функции каждого звена энергоменеджмента.
В мотивационном обеспечении идентифицируются категории и группы персонала предприятия, методы и способы, мотивации которых имеют специфические различия. Разрабатываются контуры мотивационного обеспечения, в формате которых осуществляется мотивация персонала следовать энергоэффективной практике.
Информационная система энергетического менеджмента должна функционировать не только как современная система технического мониторинга, ни и как информационно-управленчес-кая система, вырабатывающая для каждого участника процесса энергопотребления информацию, позволяющую принимать уп-равляющие решения по улучшению энергоэффективности.
Маркетинговое обеспечение осуществляет идентификацию потребителей услуг энергоменеджмента, их потребности и всемерное удовлетворение этих потребностей.
При инвестиционном обеспечении энергоменеджмента осуществляется формирование инвестиционного портфеля мероприятий по повышению энергоэффективности, реализуются инвестиции в энергоэффективность, проводится поддержка и защита инвестиций.
Работы по интегрированию методов энергетического менеджмента в существующую практику управления потреблением энергоресурсов на промышленных предприятиях целесообразно начинать с оценки текущего состояния управления энергоресурсами на предприятии.
Эту оценку целесообразно осуществлять на основе оценки управленческих и технических факторов, определяющих энергоэффективность.
К числу технических факторов отнесены факторы, которые влияют на процессы управления и связаны: со степенью полезности преобразования энергоресурсов; с полнотой их использования; с учетом энергоресурсов; планированием и нормированием их расхода; со стандартизацией в вопросах повышения энергоэффективности; с использованием вторичных ресурсов; с минимизацией вредного воздействия на окружающую среду и др.
К числу управленческих отнесены факторы, которые влияют на процесс управления в организационных, мотивационных, информационных, маркетинговых, инвестиционных аспектах повышения энергоэффективности.
С учетом того что измерить влияние указанных факторов как управленческих, так и технических на процесс управления потреблением энергоресурсов по количественным шкалам не представляется возможным, оценку влияния факторов на процесс управления энергопотреблением целесообразно осуществить по качественным шкалам, отражающим степень влияния рассматриваемых факторов на исследуемый процесс.
Комплексная оценка совместного влияния управленческих и технических факторов может осуществляться с помощью интегрированного показателя уровня управления энергопотреблением. Информация о мультипликативном влиянии управленческих и технических факторов на процесс управления энергопотреблением представляется в виде матрицы:
" а1Ь1 а2Ь1 . .. аЛ"
и = АВ = а 1Ь2 а2Ь2 . .. аА , (1)
1 1 3 а2Ьт . .. апЬт _
где п - число технических факторов; т - число управленческих факторов, оказывающих влияние на процесс управления энергопотреблением; а1, а2 ... ап - технические факторы; Ь1, Ь2 ...Ьп - управленческие факторы, оказывающие влияние на управление энергоресурсами.
В связи с тем, что рассматриваемые факторы, влияющие на процесс управления энергопотреблением, имеют случайный и многообразный характер, а также в определенной степени взаимозависимы, можно допустить, что исходная информация о комплексном влиянии управленческих и технических факторов на процесс управления энергопотреблением получена в условиях неполноты и неопределенности информации, имеет априорную избыточность, а анализируемая матрица содержит заведомо избыточную информацию.
Для «сжатия» исходной информации о влиянии управленческих и технических факторов на управление энергопотреблением
целесообразно использовать метод главных компонент (МГК), который позволит более адекватно оценить управления энергоресурсами.
МГК позволяет существенно снизить размерность исходной матрицы и с минимумом среднеквадратической ошибки, возникающей при описании реальной системы числом показателей меньшим, чем исходное.
В этом случае находится такое ортогональное преобразование А случайного вектора и, при котором новые переменные (главные компоненты) Y не коррелированы:
Ц>,Ь) = А(а,к) • Y(b,k), (2)
где А(ак) - матрица преобразования; Y(b,k) - главные компоненты, описывающие влияние управленческих и технических факторов на процесс управления энергопотреблением в пространстве новых переменных; к - номер главной компоненты.
Эффективность главных компонент с точки зрения информативности может быть определена по вкладу в общую дисперсию при описании исходных данных о комплексном влиянии управленческих и технических факторов на процесс управления энергопотреблением.
Оценка уровня комплексного влияния управленческих и технических факторов на процесс управления энергопотреблением с применением МГК (табл.1-3) показывает, что в качестве модели указанного влияния может быть принята 1-я главная компонента, накопленная доля дисперсии которой имеет высокое значение до 99,99%.
Анализ состояния управления энергопотреблением показывает, что среднее значение первой главной компоненты для ОАО «Лебединский ГОК» имеет большее значение относительно АК «АЛРОСА» и АО «Казцинк». Таким образом, комплексное влияние технических и управленческих факторов на процесс управления энергопотреблением на ОАО «Лебединский ГОК» выше, чем на других исследуемых предприятиях, следовательно, состояние управления энергопотреблением на ОАО «Лебединский ГОК» находится на более высоком уровне.
Невысокие значения показателя управления энергетическими ресурсами приводит к выводу, что на предприятиях целесообразно разрабатывать и внедрять системы управления энергетическими ресурсами.
Основной целью и положениями системы управления энергетическими ресурсами являются:
Таблица 1
Результаты компонентного анализа состояния управления энергопотреблением на АК «АЛРОСА»
Критерий Номер компоненты, К
1 2 3 4 5 6
1. Среднее значение 0,57 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
2. Собственные значения 0,0043 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
3. Накопленная доля дисперсии 99,99 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Таблица 2
Результаты компонентного анализа состояния управления энергопотреблением АО «Казцинк»
Критерий Номер компоненты, К
1 2 3 4 5 6
1. Среднее значение 0,49 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
2. Собственные значения 0,0008 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
3. Накопленная доля дисперсии 99,99 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Таблица 3
Результаты компонентного анализа состояния управления энергопотреблением ОАО «Лебединский ГОК»
Критерий Номер компоненты, К
1 2 3 4 5 6
1. Среднее значение 0,83 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
2. Собственные значения 0,0079 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
3. Накопленная доля дисперсии 99,99 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
- цель функционирования системы управления энергетическими ресурсами - обеспечение убежденной заинтересованности и деятельности управленческих и производственных структур предприятия в оптимальном энергоэффективном потреблении;
- основу управления потреблением, наряду с техническими составляющими энергоснабжения, энергопотребления и энергосбережения составляют: организационные, мотивационные, информа-
ционные, маркетинговые, инвестиционные составляющие процесса управления;
- система управления энергоресурсами должна функционировать на основе реализации энергетической политики горного предприятия.
Системность управления энергоресурсами включает в себя:
- управление энергоресурсами осуществляется на всех уровнях производственно-управленческой цепи предприятия: от нижнего уровня (работник, бригада, смена) до высшего уровня (производственные коллективы, руководство предприятия);
- управление энергоресурсами в структурных подразделениях предприятия происходит как в подсистемах, входящих в общую систему управления энергоресурсами предприятия;
- управление распространяется на все виды первичных энергоресурсов (электроэнергия, теплоэнергия, топливо), также ресурсов, полученных в результате использования первичных энергоресурсов (холодная, горячая вода; сжатый воздух; воздух на обогрев, вентиляцию, кондиционирование и пр.);
- управление осуществляется с учетом использования не только технических факторов (удельного электропотребления, коэффициента полезного действия, коэффициента мощности, вторичных энергоресурсов и др.), но и управленческих факторов - (организационных, мотивационных, информационных, маркетинговых, инвестиционных).
Как показывает проведенный энергетический аудит, на предприятиях, при соответствующих целевых установках, имеется возможность обеспечить снижение существующего энергопотребления на 10-15 % в ближайшие 2-3 года после начала реализации программ повышения энергоэффективности за счет мероприятий, окупающихся в срок до трех лет.
Пилотный проект реализации системы управления энергетическими ресурсами на базе программно-аналитического комплекса осуществлен на одном из крупных горно-обогатительных комбинатах.
Системное применение методов энергетического менеджмента позволяет существенно на 10-15% снизить энергопотребление, что позволяет значительно снизить нагрузку на окружающую среду и внести свой вклад в решение проблемы формирования техногенной среды.
1. Ляхомский А.В., Перфильева Е.Н. Оценка уровня управления энергоресурсами горных предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 7.
2. Ляхомский А.В., Фащиленко В.Н., Перфильева Е.Н., Дьячков Н.Б. Вопросы повышения энергоэффективности предприятий минерально-сырьевого комплекса. - //Горное оборудование и электромеханика. - 2009. - №1.
3.Ляхомский А.В., Перфильева Е.Н. Синтез моделей оценки управления энергоресурсами предприятии в условиях неопределенности. - //Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009.
4. Лисиенко В.Г., Щелоков Я,М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения. - М.: Теплоэнергетик, 2002. И5И=1
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Ляхомский А.В. - доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Электрификация и энергоэффективность горных предприятий», e-mail: [email protected]
Перфильева Е.Н. - кандидат технических наук, ассистент, кафедра «Электрификация и энергоэффективность горных предприятий», e-mail: [email protected]
Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
