Имитационное моделирование как инструмент анализа энергоэффективности теплогенерирующих предприятий

Математическое описание имитационной модели теплогенерирующего источника (рис.1) выполнено на основе пакета структурного моделирования iThink Analyst v 9.1.3 фирмы «HighPerformanceSystems, Inc.». Использование методов имитационного моделирования позволило создать многоуровневую модель функционирования энергогенерующего источника (котельной) и сопутствующей ему инфраструктуры (теплотрасс), описываемой совокупностью оценочных параметров[1,2]. Модель включает пять взаимосвязанных блоков, четыре из которых отражают показатели генерирующего источника, ресурсные показатели в блоке GeneratorResoursesindicators; производственно-технические индикаторы в блоке GeneratorTechnicalindicators; экономические индикаторы в блоке GeneratorEconomicalindicators и основной блок GeneratorTechnicalCycle, в котором находится концептуальная часть модели.

Основным блоком в модели является «GeneratorTecnicalCycle». Он описывает производство тепловой энергии и транспорт тепла допотребителей (рис.2). энергогенерирующий теплогенерирующий котельная Поток «ProductionFlow» отражает производство тепловой энергии, аккумулирующейся в накопителе, обозначенном на рисунке 2 как «ProductionStorage». Блок содержит параметры, отражающие ресурсы, необходимые для производства тепловой энергии: техническую воду «WaterAbs», топливо «FuelAbs», электричество «ElectricityAbs», также в данном блоке присутствует показатель описывающий численность штата сотрудников, необходимого для функционирования теплового источника «People». [3].

Рисунок 1 — Схема имитационной модели теплогенерирующего источника.

Расход топлива фактический «FuelAbs», кг (м³), на выработку тепловой энергии определяется как произведение удельной величины расхода топлива на выработку одной Гкал «FuelPer 1 Production» на выработанную, за этот же период времени, тепловую энергию «ProductionFlow»:

«FuelAbs» = «FuelPer 1 Production» ^. «ProductionFlow» (2).

Основные коэффициенты перевода, Кт, топлива фактического в условное принимаются по методике[1]. Фактический расход топлива в составит:

в^у_уд = в ^т_уд * К_т, кг у.т./Гкал (3).

Нами принята следующая шкалаэнергоэффективности (таблица3) применительно к показателям использования топлива К^т_эф, электроэнергии К^э_эф, воды К_с.н..

Таблица 3 — Шкала энергоэффективности показателя использования топлива (предварительная).

Расход израсходованной электроэнергии «ElectricityAbs», кВтч, определяется как произведение тепловой энергии «ProductionFlow» и удельной величины расхода электроэнергии на выработку одной Гкал «ElectricityPer 1 Product»:

«Electricity Abs"= «Electricity Per 1 Product»^. «Production Flow». (4).

Расход воды фактический на выработку тепловой энергии «WaterAbs», м³/ч, определяется как произведение тепловой энергии «ProductionFlow» и удельной величины расхода воды на выработку одной Гкал «WaterPer 1 Product»:

«Water Abs"= «Water Per 1 Product» ^.«ProductionFlow» (5).

Количество штатных единиц «People», чел., определяется как произведение тепловой энергии «ProductionFlow» и удельной величины автоматизации производства на выработку одной Гкал «LevelofAutomation»:

«People"= «LevelofAutomation» ^. «ProductionFlow». (6).

Показатель «LevelofAutomation» определяется из нормативных документов на оборудование, установленном на теплогенерирующем источнике, в количестве достаточном для его обслуживания с учетом степени автоматизации производства тепла.

Производство тепловой энергии сопряжено с выбросами в атмосферу и обозначается как «EmissionsAbs», мг/м³ (кг). Они равны произведению выработанной тепловой энергии за тепловой период «ProductionFlow» на удельную величину выбросов «PercentEmissions»:

«Emissions Abs"="Percent Emissions» ^.«ProductionFlow» (7).

Этап транспортировки характеризуется показателем потерь «LossesAbs», Гкал/ч, рассчитываемым как произведение объема поставляемого тепла «TransportFlow» на средний процент потерь по инфраструктуре «PercentLosses».

«LossesAbs"="PercentLosses» ^. «TransportFlow» (8).

Использование описанной модели теплогенерирующего источника на практике позволяет: определять эффективность работы теплогенерирующего источника, в сравнении с нормативными; оценить потенциал энергоэффективности работы объекта; оценить потребности теплогенерирующего источника в топливе, электрической энергии, воде.

• 1. МДК 4−05.2004 «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения». — М: Госстрой России, 2003. 47 с.
• 2. Аракелов В. Е. Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. — М., Энергоатомиздат, 1990 -192с.
• 3. Страхова Н. А., Лебединский П. А. Концепция и структура имитационной модели оценки энергоэффективности при генерации тепла // Науковедение, 2013, № 3, [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/66ergsu313.pdf (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
• 4. Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» на 2002 — 2005 гг. и на перспективу до 2010 г. за 2002;2006г.г." [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.businesspravo.ru/Docum/DocumShow_DocumID_12 054.html (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
• 5. H. James Harrington, Simulation Modeling Methods.- London, 2000. 189 р.
• 6. Табунщиков Ю. А. Бродач М.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. — М.: НП АВОК, 2002.-194 с.
• 7. MarнaJesъs Muсoz-Torres, Raъl Leуn, Modeling and Simulation in Engineering, Economics, and Management, Castellуn de la Plana, 2013. 143 р.
• 8. С. Н. Новоселов, А. Б. Каппушев. Механизм государственного регулирования региональных рынков [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 3. — Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1798 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
• 9. М. Л. Самсонова. Учет экологических факторов при разработке инновационного бизнес-плана [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, № 4 (часть 2). — Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1424 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
• 10. Н. А. Страхова, П. А. Лебединский «Анализ энергетической эффективности экономики России» //Инженерный вестник Дона, 2012, № 3, [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/999(доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.