Электропотребление при добыче угля открытым способом: На примере ОАО ХК «Кузбассразрезуголь»

Актуальность работы. В Российской Федерации определён уровень добычи угля на периоды: 2000 г.- 180 млн т, 2005 г.- 200 млн т, 2010 г.- 220 млн т. Этот уровень должен реализоваться за счёт наиболее эффективного открытого способа добычи, посредством которого в 1995 г. было добыто 58% от всего добытого угля, в 2000 г. — 68%, а в 2005 г. планируется добыть более 70%. В России в настоящее время 65 действующих разрезов, 25 из которых находятся в Кузнецком бассейне, где сосредоточено 11% всех запасов угля страны (117,2 млрд т), пригодных для разработки открытым способом.

Крупнейшей компанией, объединяющей 13 разрезов Кузнецкого бассейна, является ОАО ХК «Кузбассразрезуголь», добыча которой в 2000 г. составила 34,3 млн т, в 2001 г. — 36,2 млн т, а в 2002 г. планируется добыть 37,5 млн т. За период с 1993 г. по 2001 г. электропотребление ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» выросло с 775,1 до 1008 тыс. МВт-ч. Несмотря на реформы, проводимые в электроэнергетике России и направленные на вовлечение рыночных механизмов в вопросы ценообразования, на сегодняшний день сохраняется устойчивая тенденция роста цен на электрическую энергию. В ОАО ХК «Кузбассразрезуголь», безусловно, имеются резервы снижения потребления электроэнергии. Но использование резервов экономии электроэнергии в значительной мере тормозится применением формально-статистических методов планирования потребления электроэнергии. Потребление электроэнергии планируется, как правило, по фактическому расходу за предыдущий период с некоторыми коррективами.

Адекватная оценка объёмов электропотребления и добычи угля требует соответствующей теоретической базы. Разработать пути повышения эффективности использования электроэнергии возможно только на основе изучения закономерностей формирования электропотребления. Необходимой основой для этого является математическая модель объекта, связывающая энергетические и производственные факторы и отражающая внутреннюю структуру и основные причинно-следственные связи процесса.

Эффективное использование электроэнергии на угольных разрезах Кузбасса является актуальной проблемой, требующей проведения всесторонних исследований и установления закономерностей электропотребления с учетом многообразия факторов, оказывающих влияние на электропотребление при добыче угля открытым способом.

Целью работы является создание математических моделей для анализа и планирования электропотребления при добыче угля открытым способом.

Идея работы заключается в оценке влияния различных производственных и технологических факторов на величину расхода электроэнергии при помощи корреляционно-регрессионного анализа, основанного на стандартизации переменных.

Основные научные положения.

1. Использование технологических параметров работы угольного разреза в качестве факторов для построения прогнозных многофакторных моделей позволяет прогнозировать электропотребление разреза в целом.

2. Определены зависимости электропотребления от технологических параметров работы угольных разрезов, которые являются основой для прогноза электропотребления разреза в целом.

Научная новизна.

1. Установлена возможность использования технологических параметров работы угольного разреза для построения прогнозных многофакторных моделей электропотребления разреза в целом. Сформированы три группы факторов для установления закономерностей формирования электропотребления и построения математических моделей.

В первую группу входят следующие технологические параметры: объём добычи угля, объём вскрышных работ, среднемесячная производительность труда рабочего по добыче угля, объемы пород на различные способы транспортировки.

Во вторую группу входят фактические среднемесячные производительности экскаваторов различных типов.

В третью группу входят фактические среднемесячные производительности экскаваторов на различных видах работ.

2. Разработаны три группы математических моделей электропотребления угольными разрезами ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» в натуральном масштабе в зависимости от: технологических факторовпроизводительностей экскаваторов различных типовпроизводительностей экскаваторов на различных видах работ.

3. Разработанные математические модели электропотребления угольными разрезами ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» представлены в стандартизованном масштабе.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты позволяют: совершенствовать планирование общего и удельного электропотребления предприятием в целом на основе использования полученных математических моделей электропотребления в зависимости от технологических факторов на разрезах ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» — корректировать математические модели электропотребления с использованием разработанной программы, которая способна обеспечивать постоянное совершенствование модели с накоплением ретроспективного материала.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается: значительным объемом представленного статистического материала, позволившим получить результаты исследований с доверительной вероятностью не ниже 0,95- адекватностью полученных математических моделей, которая подтверждается высокими значениями коэффициентов корреляции, превышающими критическое значение, и расчетными значениями критериев Фишера, значительно превышающими табличные значенияучетом взаимосвязи факторов, определяющих процесс электропотребления на разрезесопоставлением результатов расчетов с фактическими данными. Реализация результатов работы. Математические модели электропотребления разрезов предназначены для анализа и планирования расхода электроэнергии в ОАО ХК «Кузбассразрезуголь». Предложенные модели, программа для корректировки математических моделей электропотребления способствуют повышению эффективности планирования электропотребления ОАО ХК «Кузбассразрезуголь».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международной научно-технической конференции «Вузовская наука в современном мире» (г. Рубцовск, 1999 г.), XXXXVII научной конференции студентов, аспирантов, сотрудников НИС и профессорско-преподавательского состава (г. Кемерово, 2002 г.), межвузовской электронной научно-технической конференции «Электроснабжение. Новые технологии» (г. Вологда, 2002 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, изложенных на 173 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 33 рисунка, приложения список литературы из 69 наименований.

3.5. Выводы.

1. Разработаны математические модели электропотребления угольными разрезами ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» в натуральном и стандартизованном масштабах в зависимости от: технологических факторовпроизводительностей экскаваторов различных типовпроизводительностей экскаваторов на различных видах работ.

2. Установлено, что математические модели электропотребления в зависимости от технологических факторов в натуральном масштабе пригодны для оперативного планирования электропотребления. Для анализа формирования электропотребления рекомендуется использовать математические модели электропотребления в зависимости от технологических факторов в стандартизованном масштабе.

3. Определено, что математические модели электропотребления в зависимости от среднемесячной производительности экскаваторов различных типов по сравнению с математическими моделями первой группы имеют пониженную точность, и поэтому использовать их для прогноза электропотребления не рекомендуется. Однако, на основании анализа коэффициентов регрессии данных моделей можно установить, какие модели экскаваторов вносят наибольший вклад в электропотребление на каждом отдельно взятом разрезе.

4. Анализ математических моделей электропотребления в зависимости от среднемесячной производительности экскаваторов на различных видах работ показал, что по сравнению с математическими моделями первой группы имеют пониженную точность, и поэтому, как и модели второй группы, использовать их для прогноза электропотребления не рекомендуется. На основании анализа коэффициентов регрессии данных моделей можно определить, производительность экскаваторов на каких видах работ в наибольшей степени определяет электропотребление на каждом разрезе.

5. Полученные модели по разрезам не позволяют выявить устойчивых различий в моделях для разных технологических групп (таблица 1.4), как по составу факторов, так и по степени влияния данных факторов на электропотребление. При исследовании разработанных моделей было установлено, что классификация моделей в соответствии с разделением на технологические группы по горно-геологическим условиям невозможна ввиду различного состава статистически значимых факторов в математических моделях одной технологической группы.

6. Анализ остатков показал, что практически все построенные модели в пределах интервалов, где они определены, имеют остатки, не обнаруживающие никакой явной тенденции, свидетельствующей об их неудовлетворительном поведении. На основании чего можно сделать вывод о том, что сделанные предположения о линейности моделей верны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи, заключающееся в установлении закономерностей формирования электропотребления, необходимых для повышения эффективности использования электроэнергии на разрезах ОАО ХК «Кузбассразрезуголь». Выполненные исследования привели к следующим результатам и выводам:

1. В результате исследований установлено, что отдельные технологические параметры, характеризующие процесс добычи угля открытым способом, можно использовать в качестве факторов регрессионных моделей электропотребления предприятия в целом. Сформированы три группы факторов для установления закономерностей формирования электропотребления и построения математических моделей.

В первую группу входят технологические параметры: объём добычи угля Д, объём вскрышных работ В, среднемесячная производительность труда рабочего по добыче угля 77, объемы пород на различные способы транспортировки (железнодорожным транспортом Вжд, автотранспортом Ва, гидроспособом Вг и бестранспортным способом выемки породы Вб).

Во вторую группу входят фактические среднемесячные производительности экскаваторов Q различных типов.

В третью группу входят фактические среднемесячные производительности экскаваторов на различных видах работ (по горной массе Пг, на добыче угля Пд, на вскрыше Пв, на переэкскавации Яэ, на отвале Па, на прочих работах П&bdquo-).

2. Установлено количественное влияние факторов на электропотребление угольных разрезов.

3. Разработаны три группы математических моделей электропотребления угольными разрезами ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» в натуральном масштабе в зависимости от: технологических факторовпроизводительностей экскаваторов различных типовпроизводительностей экскаваторов на различных видах работ.

4. Математические модели электропотребления угольными разрезами ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» представлены в стандартизованном масштабе, что позволило на основании анализа коэффициентов регрессии данных моделей установить количественные оценки степени влияния рассмотренных факторов на величину расхода электроэнергии.

5. Разработана программа для формирования и корректировки математических моделей электропотребления, которая обеспечивает постоянное совершенствование модели с накоплением ретроспективного материала (приложение.

4).

Математические модели электропотребления разрезов ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» могут быть использованы для анализа и планирования расхода электроэнергии.