ПіДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТі ОРГАНіЗАЦіЙНО-ТЕХНОЛОГіЧНОГО УПРАВЛіННЯ СИСТЕМАМИ КОМУНАЛЬНОї ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКИ

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

16. Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики [Электронный ресурс] / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. — Режим доступа: http: //pskgu. ru/ebooks/tihonov. html
17. Коган, И. Ш. Физические аналогии — не аналогии, а закон природы [Электронный ресурс] / И. Ш. Коган. — Технион — Израильский технологический институт, Хайфа. — Режим доступа: http: //www. sciteclibrary. ru/texsts/rus/stat/1362. pdf
18. Богданов, С. Н. Холодильная техника. Кондиционирование воздух. Свойства веществ: Справ. [Текст] / С. Н. Богданов, С. И. Бурцев, О. П. Иванов, А. В. Куприянова- под ред. С. Н. Богданова- 4-е изд., перераб. и доп. — СПб.: СПбГАХПТ, 1999. — 320 с.
19. Бушер, В. В. Идентификация элементов климатических систем дифференциальными уравнениями дробного порядка [Текст] / В. В. Бушер // Електромашинобуд. та електрообладн. — 2010. — № 75. — С. 68−70. — Режим доступа: http: //irbis-nbuv. gov. ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis64. exe? C21COM=2&-I21DBN=UJRN&-P21DBN=UJRN&-IMAGE_FILE_ D0WNL0AD=1& amp-Image_file_name=PDF/etks_201075_14. pdf
20. Busher, V. Modeling and Identification of Systems with Fractional Order Integral and Differential [Text] / V. Busher, V. Yar-molovich // Electrotechnical and Computer Systems. — 2014. — Vol. 15, Issue 91. — P. 52−56. — Режим доступа: http: //etks. opu. ua/?fetch=articles& amp-with=book&-id=15
Дослгджено можливостг застосування теоре-тико-множинного тдходу для формалiзацii процедур багаторiвневого органiзацiйно-технологiчного управлтня системами комунальноi теплоенерге-тики (КТЕ), розглянуто алгоритми координування мiжрiвневоi взаемоди iх тдсистем та використан-ня логшо-математичних функцш для комплексного урахування оргатзацшних i техтко-техноло-гiчних та екологiчних складових управлтня такого роду системами. Приведено результати моделю-вання, що тдтверджують можливостi тдвищення на 20−40% ефективностi функцюнування систем КТЕ за рахунок оптимiзацii управлтня
Ключовi слова: комунальна теплоенергетика, органiзацiйно-технологiчне управлтня, багаторiв-невi системи управлтня, координування взаемоди,
енергоекономiчна ефективтсть
?-?
Исследованы возможности применения теоретико-множественного подхода для формализации процедур многоуровневого организационно-технологического управления системами коммунальной теплоэнергетики (КТЭ), рассмотрены алгоритмы координирования межуровневого взаимодействия их подсистем и использования логико-математических функций для комплексного учета организационных и технико-технологических составляющих управления такого рода системами. Приведены результаты моделирования, подтверждающие возможности повышения на 20−40% эффективности функционирования систем КТЭ за счет оптимизации управления
Ключевые слова: коммунальная теплоэнергетика, организационно-технологическое управление, многоуровневые системы управления, координация взаимодействия, энергоэкономическая эффективность
УДК 621. 311:697. 34
|DOI: 10. 15 587/1729−4061. 2016. 5941в|
П1ДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 ОРГАН1ЗАЦ1ЙНО-ТЕХНОЛОГ1ЧНОГО УПРАВЛ1ННЯ СИСТЕМАМИ КОМУНАЛЬНОТ ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКИ
Б. I. Басок
Доктор техшчних наук, професор, член-кореспондент НАН УкраТни, завщувач вщдтом ВщдЫ теплофiзичних основ енергозбер^аючих технолопй 1нститут техшчноТ теплофiзики НацюнальноТ академи наук УкраТни вул. Желябова, 2а, м. КиТв, УкраТна, 3 680 E-mail: basok_nat@rambler. ru Т. О. ?втухова Молодший науковий ствроб^ник Вщдт ефективносп енерговикористання та оптимiзацiТ енергоспоживання 1нститут загальноТ енергетики НацюнальноТ академи наук УкраТни вул. Антоновича, 172, м. КиТв, УкраТна, 3 150 E-mail: tatyana. eutukhova@yandex. ua
1. Вступ
Комунальна теплоенергетика (КТЕ) е одшею з ви-значальних складових паливно-енергетичного комплексу краТни, що поеднуе в rn6i тдприемства теплопоста-
чання, об'-еднат в регюнальш (обласш, мшью, районш тощо) системи, дiяльнiсть яких регулюеться державни-ми та мкцевими органами влади на нащональному та регюнальному рiвнях. Основним призначенням КТЕ е забезпечення юнцевих споживачiв, головним чином
(c)
С!
населення 1 частково — промислов1 тдприемства, послу-гами з опалення та гарячого водопостачання.
Низька ефектившсть використання паливно-енер-гетичних ресурав (ПЕР) у системах КТЕ в Украш1 е проблемою нацюнального р1вня, що створюе загро-зу енергетичнш безпещ краши 1 потребуе негайного розв'-язання. У першу чергу, такий стан речей по-яснюеться недолжами адмш1стративно-командного управлшня цим сектором економжи з боку державних та м1сцевих оргашв влади, як1 у кшцевому результат! призвели до збитковост тдприемств КТЕ в Украш1 та в1дсутност1 фшансових ресурс1 В на модершзащю застар1лого теплоенергетичного обладнання.
Тому, розв'-язання та наукове обгрунтування теоре-тичних 1 практичних питань оптимального управлшня системами КТЕ, яке забезпечуе тдвищення ефек-тивност 1х функцюнування, е актуальним науковим завданням.
2. Аналiз лiтературних даних та постановка проблеми
Актуальшсть задач1 тдвищення ефективност функцюнування систем КТЕ тдтверджуеться бага-точисленними публжащями. Так, стан проблеми та шляхи технолопчно'-! модершзацп систем КТЕ в Укра1-т детально анал1зуються в колективнш монографп [1], де зроблено висновок, що тдвищення ефективност використання ПЕР в сучасних умовах мае здшснюва-тися за критер1ями сталого розвитку, як системним чином охоплюють енергетичш, економ1чш та еколопч-ш (3-Е) аспекти функцюнування та розвитку систем КТЕ. Аналопчш питання для краш Центрально! 1 Сх1дно1 бвропи розглянут1 в обзор1 [2], з тою принци-повою вщмшшстю, що значну увагу прид1лено покра-щенню еколопчно! ситуацп, розвитку конкуренцп та залученню швестицш у модершзащю систем центра-л1зованого теплопостачання в цих крашах. Наявшсть значного, ще не реал1зованого, потенщалу тдвищення ефективност систем КТЕ з урахуванням еколопчних та економ1чних аспект1 В 1х д1яльност1 обгрунтовано в науковому звт [3]. Результати дослщження конку-рентних переваг систем КТЕ у пор1внянш з шшими видами забезпечення кшцевих споживач1 В тепловою енерпею, яю тдтверджують дощльшсть подальшого пошуку шлях1 В тдвищення ефективност функцюну-вання систем КТЕ, представлен в роботах [4, 5].
Однак вир1шення ще1 проблеми не е простим 1 потребуе додаткового наукового дослщження, яке мае розглядати систему управлшня КТЕ як багатор1вневу, оргашзацшно-технолопчну систему. Як це 1 е у дшс-ност1, 11 1ерарх1чно побудована структура мае врахо-вувати оргашзацшш тдсистеми адмшютративного управлшня, нормативно-правового регулювання та управлшня технолопчними тдсистемами. При цьому серед останшх необхщно розр1зняти тдсистеми ви-робництва, транспортування, розпод1лення 1 кшцево-го споживання теплово1 енергп.
Основи теорп 1ерарх1чних багатор1вневих систем ор-гашзацшно-технолопчного управлшня з 1ерарх1чною структурою розроблеш у монографп [6], де оптимальш ршення знаходяться за допомогою математичного апа-рата теорп множин 1з залученням теорп координування. Методи формал1зацп математичних моделей оптим1за-
цп 1ерарх1чних структур розглядаються в робоп [7], а реал1зацп алгоритм1 В координування 1 економ1чного стимулювання в такого роду системах — в робот1 [8].
Подальший розвиток ця тема отримала в робот [9], де поеднання на баз1 теоретико-множинного тдходу положень теорп багатор1вневих 1ерарх1чних систем та теорп управлшня великими системами дозволило ви-значити основш структурно-функцюнальш блоки орга-шзацшно-технолопчного управлшня використанням ПЕР в такого роду системах. Сл1д особливо вид1лити роботу [10], де основну увагу прид1лено можливостям використання теорп 1ерарх1чних багатор1вневих систем управлшня при декомпозицп структури штегрованих автоматизованих систем керування електростанщями та енергоблоками, а також роботу [11], де розглядаються принципи побудови багатор1вневого управлшня тд-вищенням 3-Е ефективносп на приклад1 системи, що охоплюе основш типи тдсистем КТЕ.
Незважаючи на досягнут у цш сфер1 наукових дослщжень результати, не виршеними залишили-ся питання оптимального управлшня тдвищенням ефективност функцюнування багатор1вневих систем КТЕ за критер1ями 3-Е ефективност1, визначення математичного апарату для поеднання оргашзацшних 1 техшко-технолопчних фактор1 В виробництва, транспортування 1 кшцевого споживання теплово1 енер-гИ, а також формал1зацп алгоритм1 В координування взаемодп тдсистем КТЕ, що враховують специфжу 1х функцюнування.
3. Цiль та задачi дослiдження
Проведет у робот1 дослвдження ставили за мету розробку методу оптимального управлшня системами комунально1 теплоенергетики, який дозволяе тдвищити ефектившсть 1х функц1онування шляхом комплексного урахування оргашзацшних, техшко-економ1чних та еколопчних аспект1 В управл1ння такого роду системами.
Для досягнення мети виршувалися наступн1 задач!:
— визначити основш складов! методу оптимального управлшня тдвищенням 3-Е ефективност1 у багато-р1вневих системах КТЕ-
— дослщити можливост1 застосування лопко-ма-тематичних функц1й для поеднання оргашзацшних 1 техшко-технолопчних фактор1 В виробництва, транспортування 1 кшцевого споживання теплово1 енергп-
— формал1зувати алгоритм координування взаемодп елемент1 В (тдсистем) складних систем багато-р1вневого оргашзацшно-технолопчного управл1ння п1двищенням 3-Е ефективност1 систем КТЕ.
4. Матерiали та методи дослщження впливу оптимального управлiння на ефектившсть систем комунально! теплоенергетики
4. 1. Експериментальш дослiдження
Достов1рн1сть отриманих у робот1 результат1 В до-слщження властивостей пропонованого методу оптимального управлшня тдтверджуеться зб1гом роз-рахункових даних, отриманих за допомогою 1м1тацш-
ного моделювання, з даними експериментального до-слщження регiональноi системи КТЕ одного з мшт УкраТни, яка складаеться з 3-х районних котелень, 3-х розподшьчих теплових мереж та 26-ти багатоповер-хових будинкiв з загальним тепловим навантаженням 13 МВт. Частина представницькоТ вибiрки оброблених статистичних даних, отриманих на етапах збирання i аналiзування експериментальних даних, призначених для тестування i калiбрування розрахунковоТ модел^ представлена на рис. 1, 2, де наведеному у горизонтально послщовносп порядку вiдображення перiодiв часу (рокам) вщповщае вертикальний порядок розташу-вання рiвнянь та величин достовiрностi апроксимацп.
Можна бачити лiнiйний характер залежностей об-сягiв витрат природного газу вщ значення градусо-доби протягом всього опалювального перiоду (вщ температури зовнiшнього повiтря також), що значно спрощуе алгоритми управлiння ефектившстю систем КТЕ. Однак, це не стосуеться аналопчних залежностей обсяпв витрат електричноТ енергii, що потребуе застосування додаткових процедур дискретизацп та лшеаризацп цих залежностей при реалiзацii методу оптимального управлiння.
У сукупноси, повна представницька вибiрка ча-стково наведених на рис. 1, 2 даних вщображае ро-бочу поверхню у багатовимiрному просторi функ-цюнування системи КТЕ, вiдносно якоТ зд1йснюеться верифжащя результатов? мь тацiйного моделювання перед Тх викорис-танням у процедурi прийняття управлш-ських ршень.
Значенкя градусодоби за тсяць опалювального перюду
Рис. 1. Залежнiсть витрат газу на виробництво теплоенерги вщ значення градусо-доби
Рис. 2. Залежнють витрат електроенерги у системi вщ значення градусо-доби
4. 2. Методичний базис шструменту до-слiдження
Дослiдження базуеться на системному пiдходi до координування взаемоди елеменив складноТ системи КТЕ, що охо-плюе енергетичш, економiчнi i екологiчнi компоненти та розглядае систему управ-лiння шдвищенням ефективностi КТЕ як систему систем з урахуванням багаторiв-невостi ii структури та багатокритерiаль-ностi щльових функцiй. Це здiйснюеться шляхом застосування локальних критерь ib ефективностi на кожному рiвнi управ-лiння, узгодження локальних критерпв з глобальним критерiем ефективностi функ-цiонування системи та використання пря-мих i зворотних зв'-язюв для мiнiмiзацii вiдхилень поведшки системи за наявних неузгодженостей мiж глобальною i локаль-ними щлями управлiння.
Координування взаемодii елементiв (тдсистем) багаторiвневоi системи КТЕ здiйснюеться за алгоритмом вибору оптимального ступеню оргашзацшно-функщо-нальноТ самостiйностi елементiв (об'-екив, суб'-ектiв) системи в межах внутршистем-них обмежень, що регулюються вище роз-ташованими суб'-ектами (об'-ектами), i де в якостi критерiiв оптимальностi виступають показники 3-Е ефективност функщону-вання суб'-екпв i об'-ектiв управлiння: при-буток, рентабельшсть виробництва, коефь цiент ефективност використання теплоти палива, ККД, рiвень викидiв забруднюючих речовин тощо.
Проведене наукове дослщження базуеться на методах теорш системних досль джень в енергетищ, iерархiчних багаторiв-невих систем, оптимального управлтня ресурсами та багатокритерiальноi оптимь зацii. При цьому, на верхньому рiвнi системного пiдходу застосовуються укрупнен моделi, параметри яких деталiзуються та уточняються за iтеративним процесом у мiру зниження рiвня.
5. Результати дослщження системи оптимального управлшня
5. 1. Формал1защя р1внянь, що описують поведш-ку системи
Враховуючи складнiсть розв'-язання задачi, форма-лiзацiю методу оптимального управлiння здiйснено на основi теоретико-множинного пiдходу, де взаемо-зв'-язки мiж змiнними стратифiкованих тдсистем на Bcix рiвнях системи управлшня встановлено у вигля-дi упорядкованих сукупностей вщображень множин вхiдних змшних xieXi в множини yieY-'- вихвдних змiнних пiдсистем ?-го рiвня на кожному j-му штер-валi часу з подальшим урахуванням (деталiзацiею) впливу на щ змiннi управляючих uieUi та зворотних zi е Zi змiнних. За означеним пiдходом, для кожного з рiвнiв системи оптимального управлшня сформовано наступну основну систему вщображень Fj управлiння пiдвищенням 3-Е ефективност систем КТЕ за допомо-гою декартових добуткiв
Fj = Xi х Uj х Zi^ Yj i = 1, I- j = 1J (1)
та додаткову систему наступних двох пiдсистем вь дображень вихiдних змiнних в змшш управляючих i зворотних зв'-язкiв мiж рiвнями системи управлiння
ai = Yj^ Ui- Pi = Zi, (2)
над простором яких задано цiльовi функцii управлiння
Qi = Qi (Xi, Y/, Ui, Zi) ^ opt. (3)
Застосування процедур лшеаризацп нелiнiйних залежностей та використання лопко-математичних функцiй ЕСЛИ (IF), И (AND), ИЛИ (OR), НЕ (NOT) у процеа вщображення систем рiвнянь (1), (2) на пло-щину табличного процесору, дозволило природним чином врахувати нормативно-правовi та адмшютра-тивнi впливи на енергетичш, економiчнi та еколопчш аспекти виробництва, перетворення, транспортування i кiнцевого споживання тепловоi енергп. При цьому, використання логiчних функцш з вкладеними циклами значно розширило можливостi реалiзацii складних алгоритмiв органiзацiйно-технологiчного управлш-ня, насамперед тих, що допускають багатоварiантнi розгалуженi ршення, у тому числi, з властивостями гютерезису, а також застосовують системи штрафних функцiй i винагород.
5. 2. Оптимальне управлшня шляхом координу-вання взаемодп елемент1 В системи КТЕ
Управлшня шляхом координування взаемодп реалiзовано за допомогою процедур знаходжен-ня рiшення глобальноi (загальносистемноi) задачi QS оптимiзацii параметрiвi (QS) системи КТЕ, що складаеться з сукупност ршень iерархiчно тд-порядкованих локальних задач оптимiзацii Qi (ui), якi розв'-язують нижче розташованi пiдсистеми пiд впливами U вище розташованих управляючих орга-шв. Задачу координування управляючих дiй системи формалiзовано у виглядi
A (X (QS)-X (QS))min, (4)
приймаючи до уваги, що Цй (и) = {Ц1(и1),…, Ц1(и1)} е сукупшсть локальних задач, яка потребуе окремого вщ ршення, а = {Х1(Ц1),…, Х1(Ц1)} - р1шення
задач1 ?5(и).
Реал1защя задач1 (4) здшснюеться шляхом вибору оптимального ступеню оргашзацшно-функцюнальшл самостшност нижче розташованих елемент1 В (об'-ек-т1 В, суб'-ект1в) системи в межах загальносистемних обмежень, як1 встановлюються вище розташованими суб'-ектами (об'-ектами), що дозволяе застосовувати до розв'-язання проблеми методи та алгоритми матема-тичного програмування з варшованими обмеження-ми, як1 мають класичш розв'-язки.
При цьому задача оптимального управлшня за виразами (1)-(4) стае задачею багатокритер1ально1 оптим1зацп, розв'-язання яко1 у свою чергу потребуе окремого визначення критерпв (принцитв) оптималь-ност (ефективност1) 1 стшкост1 (р1вноваги) р1шень, що приймаються у процес координування. У робот! застосовуеться принцип оптимальност Парето, за яким р1шення {Х1(Ц1),… ,^1(Ц1)} вважаеться ефек-тавним, якщо не юнуе будь-якого шшого р1шення {Х1(Ц1),…, ^1(Ц1)}, при якому значення кожного параметру, що характеризуе систему, не може бути покра-щено без попршення шших.
Реал1защя за таким тдходом процедур координування взаемодп м1ж тдсистемами здшснюеться шляхом корегування можливих неузгодженостей за допомогою пошукового алгоритму з обмеженнями, що враховують структурш 1 параметричт фактори впливу.
5. 3. Оптимальне управлшня шляхом координування взаемодп учасниюв виконання регюнальних програм енергозбереження
Координування взаемодп тдсистем (об'-ект1 В, суб'-ект1в) на регюнальному р1вт здшснюеться за програмно-щльовим тдходом в межах регюнальних (мюьких тощо) програм енергозбереження, де ефек-тившсть зусиль учасниюв програми на кожному етат (за кожний перюд часу t) та по кожному з Ь продукт1 В, що виробляються, оцшюеться системою нормованих показниюв гуЕ^) = (гу^), гЕ^)) у вигляд1 1х наступно1 сукупностк
г*=т??/^), ге=(^fcr-Ect)& gt-,
Гп = (5)
де шдекс У перел1чуе завдання програми щодо обсяпв та якост1 виробництва продукт1 В, а Е — програмн1 за-вдань щодо обсяпв 1 якост досягнутого за регюналь-ною програмою ефекту.
За цих умов, задача програмно-щльового управлшня бюджетом програми вир1шуеться шляхом вибору чисельних значень параметр1 В 1 коефщ1ент1 В управляючих вплив1 В, за якими досягаеться якнай-краще виконання програми, а структурш тдроздши регюнального органу управлшня, як1 безпосередньо не виробляють продукщю, мають здшснювати таке управлшня за одним з щльових функцюнал1 В Ц, ви-значених на баз1 нормованих показниюв (5):
QI = minmin (8e (t)re (t)) — max-
Qii = (?8e (t)re (t)) — max-
Qiii = J? (Se (t)re (t))(2) — max,
де 8e — ваговi коефвденти, що встановлюються за умов нерiвноцiнностi виробництва (споживання) ок-ремих продукпв за програмою за рiзнi перюди ii виконання.
В межах проведеноТ формалiзацii задачi програмно-цiльового управлiння бюджетними ресурсами ре-гiональних програм тдвищення 3-Е ефективностi систем КТЕ враховуються економiчнi показники використання фондiв капiтальних вкладень учасникiв програми, що пропорцшш розмiрам отриманих ними швестищйних pecypci?, досягну-тих за програмою обсяпв енергоз-береження i покращення якiсних та екологiчних показникiв продукцп i наданих послуг, iз застосуванням функцш економiчного стимулю-вання (штрафiв i винагород) та управлiння розпод^енням ресур-сiв в залежностi вщ способу використання цих фондiв.
5. 4. Оптимальне управлiння за сценарiями максимiзацii прибутку та MimMI3a^i втрат ПЕР i обсягiв викидiв СО2
Рiшення задачi оптимального управлтня шдвищенням 3-Е ефек-тивностi систем КТЕ за виразами (1)-(6) складаеться з послщовного розв'-язання ряду взаемоузгоджених задач (7), (8) оптимiзацii структу-ри i параметрiв системи на регю-нальному рiвнi та на рiвнi пiдсистем (тдприемств КТЕ та споживачiв) з подальшим узгодженням можливих розбiжностей шляхом проведення iтерацiйних процедур, а саме: а) на регюнальному рiвнi i
хунки параметрiв функцiонування системи КТЕ, що складаеться з трьох тдсистем S1, S2 та S3, частина результапв яких представлена на рис. 3, 4.
Результати порiвняння обсяпв прибутку по систе-мi КТЕ у щлому та окремо по кожнт з ii тдсистем, до-сягнутих за рiзними сценарiями оптимального управ-лiння системою КТЕ, а саме — сценарiями максимiзацii (6) прибутку, мiнiмiзацii втрат ПЕР та мiнiмiзацii викидiв СО2, а також за базовим сценарiем функщонуван-ня системи (до реалiзацii оптимального управлтня), представлен на рис. 3.
Проведено розрахунки тдвищення 3-Е ефектив-ност системи КТЕ, що складаеться з вупльних коте-лень, котелень на природному газ^ електричних коте-лень та когенерацiйних установок на природному газi i бiодизельному пальному з загальною встановленою потужнiстю теплогенеруючого обладнання 13 МВт. Результати управлтня котельнею на природному газi за рахунок оптимального розподшення навантаження ко^в наведено на рис. 4.
Рис. 3. Порiвняльний аналiз обсягiв прибутку за рiзними сценарiями оптимального управлтня
QS° -max, (QS° QS'-)-min- (7) i=i
б) на рiвнi пiдсистем
QSl — max- (QS0 — QSl) — min-
QS2 — max- (Q20 — QS2)min- (8)
QS'- - max, (QS0 — QSi) — min,
Рис. 4. Зони оптимального розподтення навантаження ко^в за опалювальний перiод у чотирьох зонному режимi роботи котельш
де QS° - глобальна щльова функцiя системи КТЕ, QS° - ii складовi для i-х тдсистем- QS'- - цiльовi функ-цп i-х пiдсистем.
За розробленими теоретичними положеннями створено модель та проведено багатоварiантнi розра-
Розглянуто варiант використання у робоп чотирьох ко^в з ККД брутто 0,960. У порiвняннi з базовим режимом, втрати за опалювальний перюд зменшилися на 2,28 тис. Гкал (12,5%), що за щною на теплову енерпю 48,50 $/Гкал приносить щорiчну еко-
номж у 110,4 тис. $ та зниження обсяпв викидiв СО2 на 0,60 тис. тон при середньогодинному ККД брутто котельт 0,937.
6. Обговорення результаив дослщження впливу оптимального управлшня на пщвищення 3-Е ефективност системи КТЕ
Як можна бачити, розглянутий метод спрямований на комплексне виршення проблеми тдвищення 3-Е ефективност управлшня складними системами КТЕ за рахунок створення багаторiвневоi органiзацiйноi структури оптимального управлшня, яка охоплюе ре-гiональний (мiсцевий) рiвень взаемодп тдприемств, механiзми програмно-цiльового управлiння залучен-ням та розпод^енням iнвестицiй, оптимального вибо-ру структури задiяного теплогенеруючого обладнання тощо.
Порiвняльний аналiз результатiв оптимального управлшня за сценарiями максимiзацii прибутку та мiнiмiзацii втрат ПЕР i викидiв СО2 показуе, що в умовах iснуючоi матерiально-технiчноi бази можли-во тдвищувати економiчну ефективнiсть (прибутко-вкть) системи засобами органiзацiйно-технологiчного управлiння, але ж це призводить до попршення енер-гетичних та екологiчних показниюв ii функщонуван-ня, що тдтверджуе необхiднiсть пошуку компромю-ного ршення в задачi пiдвищення 3-Е ефективност функцiонування систем КТЕ. Так, результати розра-хункiв за сценарiем максимiзацii прибутку показують, що втрати ПЕР у пiдсистемi S1 збiльшуються на 1,0%, у пiдсистемi S2 — на 3,8%, а у пiдсистемi S3 — на 2,4%. Що стосуеться обсяпв викидiв СО2, то вони також зростають по вiдношенню до базового сценарж на 26,5%. У той же час система КТЕ iз збитковоi (збиток у базовому режимi складав -57,80 тис. $/рж) за сцена-рiем максимiзацii прибутку системи стае прибутковою (прибуток 355,17 тис. $/рж).
Серед наукових результатв застосування пропоно-ваного методу управлшня слвд вiдмiтити можливiсть розв'-язання задачi координування взаемодп пiдсистем багаторiвневоi системи КТЕ з урахуванням альтерна-тивних способiв i засобiв реалiзацii стратегш управ-лiння, що пiдтверджуеться результатами проведених розрахунюв за сценарiями максимiзацii прибутку та мiнiмiзацii втрат ПЕР i викидiв СО2, а за умов його використання у програмно-щльовому управлшш регю-нальними програмами енергозбереження — можлившть
пiдвищення ефективностi реалiзацii цих програм за ви-значеними формулами (6) щльовими функцiоналами.
До недолжв теоретико-множинного пiдходу до тдвищення ефективност оргашзацшно-технолопч-ного управлiння, що розглядаеться в данш роботi слвд вiднести так званий ефект «прокляття розмiрностi», який проявляеться у випадках вщображення декар-тових добуткiв вхщних i вихiдних змiнних та змшних прямих i зворотних зв'-язюв багаторiвневоi системи КТЕ на площину табличного процесору.
7. Висновки
1. Визначено основш складовi методу оптимального управлшня тдвищенням 3-Е ефективностi систем КТЕ, що охоплюють базовi аспекти теоретико-мно-жинного пiдходу до формалiзацii процедур багато-рiвневого органiзацiйно-технологiчного управлшня, формалiзацiю рiвнянь, якi описують поведшку системи, та визначення щльових функцiй управлiння такого роду системами.
2. Запропоновано застосування лопко-математич-них функцiй ЕСЛИ (IF), И (AND), ИЛИ (OR), НЕ (NOT) у процес ввдображення систем рiвнянь, якi описують поведшку системи, на площину табличного процесору, що дозволило природним чином врахову-вати оргашзацшш та технiко-технологiчнi впливи на енергетичш, екош^чш та екологiчнi аспекти функщ-онування систем КТЕ.
3. Шляхом мiнiмiзацii вщхилень параметрiв ршен-ня локальних задач оптимiзацii, якi розв'-язують нижче розташоваш пiдсистеми, вiд параметрiв ршення глобальноi (загальносистемноi) задачi оптимального управлшня, формалiзовано алгоритм координування взаемодп елементв (пiдсистем) складних систем бага-торiвневого органiзацiйно-технологiчного управлiння пiдвищенням 3-Е ефективност систем КТЕ.
У цiлому, проведет у робот дослщження дозволили розробити метод оргашзацшно-технолопчного управлiння системами комунальноi теплоенергетики, який базуеться на теоретико-множинному пiдходi до управлiння багаторiвневими системами, застосуваннi процедур координування мiжрiвневоi взаемодп '-?х тд-систем та використанш логiко-математичних функцiй для комплексного урахування оргашзацшних та тех-шко-технолопчних аспектiв управлiння такого роду системами, що забезпечуе тдвищення ефективност функщонування систем КТЕ на 20−40%.
Лиература
1. Долiнський, А. А. Комунальна теплоенергетика Украши: Стан, проблеми, шляхи модершзацп: в 2 томах. Т. 1 [Текст] / А. А. Долшський, Б. I. Басок, 6. Т. Базеев, I. А. Шроженко. — К.: Пол^раф-Сервю, 2007. — 394 с.
2. Fekete, C. Central and Eastern European District Heating Outlook [Text] / C. Fekete. — Budapest: KPMG Energy & amp- Utilities Centre, 2009. — 104 p.
3. Davies, G., The Potential and Costs of District Heating Networks [Text] / G. Davies, P. Woods. — Oxford: Poyry Energy, 2009. — 152 p.
4. Persson, U. Heat Roadmap Europe: Identifying Strategic Heat Synergy Regions [Text] / U. Persson, B. Mollerb, S. Werner // Energy Policy — 2014. — Vol. 74. — P. 663−681. doi: 10. 1016/j. enpol. 2014. 07. 015
5. Grohnheit, P. E. Competition in the Market for Space Heating. District Heating as the Infrastructure for Competition Among Fuels and Technologies [Text] / P. E. Grohnheit, B. O. Gram Mortensen // Energy Policy — 2003. — Vol. 31, Issue 9. — P. 817−826. doi: 10. 1016/s0301−4215(02)00066−6
6. Mesarovich, M. D. Theory of Hierarchical Multilevel Systems [Text] / M. D. Mesarovich, D. Macko, Y. Takahara. — New York: Academic Press, 1970. — 294 p.
7. Губко, М. В. Математические модели оптимизации иерархических структур [Text] / М. В. Губко — М.: ЛЕНАНД, 2006. — 264 с.
8. Choe, C. On the Optimality of Multi-tier Hierarchies: Coordination versus Motivation [Text] / C. Choe, S. Ishiguro // Journal of Law, Economics, and Organization. — 2012. — Vol. 28, Issue 3. — P. 486−517. doi: 10. 1093/jleo/ewr022
9. Ковалко, О. М. Теоретико-множинна модель багатор1внево1 системи оргашзацшно-технолопчного управлшня енерговико-ристанням у системах з? ерарх1чною структурою [Текст] / О. М. Ковалко, Т. О. бвтухова // Енергетика: економша, технологи, еколопя. — 2010. — № 2. — С. 42−49.
10. Дуэль, М. А. Декомпозиция иерархических многоуровневых систем управления сложными энергообъектами [Текст] / М. А. Дуэль, А. В. Приходько // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2011.- Т. 6, № 3 (54). — С. 49−55. -Режим доступа: http: //journals. uran. ua/eejet/article/view/2240/2044
11. бвтухова, Т. О. Модель управлшня тдвищенням 3-Е ефективност систем комунально'-1 теплоенергетики [Текст] / Т. О. бвтухова // Вюник Кременчуцького нацюнального ушверситету? меш Михайла Остроградського. -2015. — Вип. 5 (49). — С. 38−43.
Дослиджуеться можлив^ть оптимiзацii режиму роботи однофазноi системи електропостачан-ня на вiзуальнiй моделi з використанням пошуковоi оптимiзацii. Оптимiзацiя режиму забезпечуеть-ся активним фЫьтром, що представляе собою полумостовий твертор, керування ключами якого виконуеться широтно^мпульсною модулящею. В результатi пошуковоi оптимiзацii реактивна потужтсть в системi була повтстю скомпенсо-вана, що зменшило величину мережевого струму до можливого мiнiмального значення
Ключовi слова: система електропостачання, силовий активний фшьтр, реактивна потужтсть,
пошукова оптимiзацiя
?-?
Исследуется возможность оптимизации режима работы однофазной системы электроснабжения на визуальной модели с использованием поисковой оптимизации. Оптимизация режима обеспечивается активным фильтром, представляющим собой полумостовой инвертор, управление ключами которого выполняется широтно-импуль-сной модуляцией. В результате поисковой оптимизации реактивная мощность в системе была полностью скомпенсирована, что уменьшило величину сетевого тока до возможного минимального значения
Ключевые слова: система электроснабжения, силовой активный фильтр, реактивная мощность, поисковая оптимизация
УДК 621. 314. 25
|POI: 10. 15 587/1729−4061. 2016. 59 538|
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С АКТИВНЫМ ФИЛЬТРОМ, УПРАВЛЯЕМЫМ ПО ОПТИМИЗАЦИОННОМУ АЛГОРИТМУ
Е. В. Я гуп
Кандидат технических наук, доцент Кафедра автоматизированных систем электрического транспорта Украинский государственный университет железнодорожного транспорта пл. Фейербаха, 7, г. Харьков, Украина, 61 050 E-mail: yag. kate@rambler. ru
1. Введение
В сетях электроснабжения обычно превалирует активно-индуктивная нагрузка из-за подключения к сети таких потребителей, как асинхронные электрические машины, вентильные преобразователи, электромагнитное оборудование, индукционные печи, осветительные приборы [1−3]. Наличие индуктивной составляющей в нагрузке является негативным явлением, так как приводит к сдвигу фаз тока относительно питающего напряжения и появлению реактивной
мощности. Это вызывает излишние активные потери, на покрытие которых расходуется дополнительные ресурсы на электростанциях [2, 3]. Перечисленные факторы негативно влияют на качество электрической энергии и на работу ее потребителей. Также важным является снижение амплитудного значения тока в сети, для предотвращения перегрева проводов и их изношенности. Для уменьшения перегрузок оборудования и повышения коэффициента мощности в системе осуществляется компенсация реактивной мощности.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой