Энергосбережение на стадии проектирования подстанции

Одним из стратегических направлений развития экономики России, является проектирование и модернизация энергетики, нацеленные на повышение энергетической эффективности. Необходимость развития и активизации процессов энергосбережения в России обусловлена наличием стойких негативных тенденций роста энергоемкости валового внутреннего продукта России, как основного показателя эффективности использования энергетических ресурсов.
Сводка фактического потребления энергоресурсов дает четкое представление и позволяет выявить приоритетные направления для эффективного развития территории. За последние годы энергоемкость отечественной экономики возросла, кроме того растут потери энергетических ресурсов при производстве и транспортировке электрической и тепловой энергии. Следствием этого являются завышенные тарифы, что приводит к увеличению доли энергетических затрат в структуре себестоимости продукции промышленных предприятий.
Кроме того, отсутствие практически реализуемой стратегии энергосбережения и комплексности энергосберегающих мероприятий не позволяют промышленным предприятиям сдерживать рост себестоимости и повышать конкурентоспособность выпускаемой продукции.
Для каждого региона меры по энергосбережению определяются своей спецификой. Чем выше стоимость энергоресурсов, тем быстрее окупятся энергосберегающие проекты. Разработка и применение конкретных мероприятий, направленных на энергосбережение энергопотребления предприятия возможны только на основе проведения комплексного анализа эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, особенностей функционирования оборудования и систем предприятия. Основанием для проведения подобного энергетического обследования предприятия является «Федеральные законы РФ об энергосбережении N 35-ФЗ от 26.03.2003 (ред. от 29.12.2014) "Об электроэнергетике" и № 261-ФЗ от 23.11.2011 г. (ред. от 29.12.14) «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ»[1,2]. Энергосбережение может рассматриваться как повышение надежности энергоснабжения. При разработке мер по энергосбережению необходимо использовать системный комплексный подход.
В данной магистерской диссертации ставится цель разработать перечень энергосберегающих мероприятий и технологий внедряемых на стадии проектирования и модернизации электроснабжения. Проект разработан на основе данных промышленного предприятия ООО «Завод Москабель» и может быть использован энергосбережения на стадии проектирования системы энергоснабжения промышленных предприятий.
Актуальность темы исследования.
Энергосбережение – это платформа для стратегии эффективного развития территории государства. Из совокупности региональных программ складывается развитее государственных программ. Основа энергосбережения – это рациональное использование энергоресурсов и сохранение их потерь. Правовое регулирование в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности основывается на следующих принципах [1]:
– эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов;
– поддержка и стимулирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
– системность и комплексность проведения мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности;
– планирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
– использование энергетических ресурсов с учетом ресурсных, производственно-технологических, экологических и социальных условий.
Основной причиной такого положения является недостаточная проработанность методов достижения целей и задач инновационных преобразований при разработке и внедрении энергосберегающих проектов на стадии проектирования систем энергоснабжения. Общий алгоритм основывается на:
• Сбор исходных данных
• Определение потенциала и резервов
• Выбор приоритетных направлений, формирование программы
• Подбор эффективных технологических решений
• Выбор механизмов для реализации технических мероприятий
• Мониторинг программы энергосбережения

Объект исследования – энергосистема промышленного предприятия на примере ООО «Завод Москабель». Выбор объекта исследования обусловлен необходимостью проектирования энергосберегающих технологий с целью повышения эффективности управления энергосбережением в энергосистеме данного предприятия.
Предмет исследования – экономические отношения субъектов потребления энергетических ресурсов и их производителей.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при модернизации систем электроснабжения ООО «Завод Москабель», проектированию систем электроснабжения промышленных предприятий с учетом современных технологий энергосбережение ресурсов.
В настоящее время проблема энергосбережения рассматривается в основном с точки зрения технологического аспекта реализации энергосберегающих проектов. Научная проработка организационной и экономической составляющей реализации энергосбережения не отвечает высоким требованиям.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
• Получение объективных данных об объеме используемых энергетических ресурсов на предприятии ООО «Завод Москабель»;
• Определение показателей энергетической эффективности;
• Определение потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
• Анализ эффективности использования энергетических ресурсов и состояние системы энергоснабжения промышленного предприятия;
• Разработка и внедрение технологий энергосбережения при модернизации и проектирования системы энергоснабжения промышленного предприятия.
• Оценка экономической эффективности разработанных мероприятий и технологий.
Полученные в работе результаты позволяют определить технологии и мероприятия направленные на повышение уровня энергосбережения, которые могут быть использованы на стадии проектировании и модернизации энергоснабжения предприятия.
Для анализа показателей энергетической эффективности использовались основные сведения об объектах:
• Данные о системе электроснабжения предприятия;
• Данные о системе теплоснабжения предприятия;
• Данные о системе водоснабжения предприятия,
а также отчетные документы технического характера:
• Документы технического и бухгалтерского учета энергоресурсов;
• Договоры на теплоснабжение, электроснабжение, водоснабжение и водоотведение;
• Схемы электро- и теплоснабжения, паспорта оборудования.
Эффективное использование энергоресурсов возможно за счет применения инновационных решений, которые осуществимы технически, обоснованы экономически и приемлемы с экологической и социальной точки зрения и не изменяют привычного образа жизни.

Оглавление
Введение 8
1. Характеристика предприятия 12
1.1 Общие сведения об объекте проектирования 12
1.2 Характеристика заданий и системы энергоснабжения 15
1.3 Постановка задачи проектирования 19
2. Анализ структуры энергопотребления 23
2.1 Система электроснабжения 23
2.2 Регламент инструментальных измерений 30
3. Система электроснабжения 33
3.1 Трансформаторы 33
3.2 Электропривод 37
3.3 Конденсаторные установки и кабельные линии 39
3.4 Система освещения предприятия 40
3.5 Система учета электрической энергии 41
3.6 Проведение инструментального обследования и обработка результатов измерений 43
3.7 Расчет потерь электроэнергии 48
3.7.1 Расчет условно-постоянных потерь 50
3.7.2 Расчет нагрузочных потерь 52
3.7.3 Абсолютные потери электроэнергии, обусловленные допустимой погрешностью системы учета 61
3.7.4 Баланс потерь в распределительных сетях на 2014 г. 63
4. Энергосберегающие мероприятия 65
4.1 Отключение трансформаторов в часы минимальной нагрузки. 65
4.2 Установка частотно-регулируемого привода. 67
4.3 Модернизация системы освещения. 68
4.4 Внедрение энергосберегающих мероприятий на стадии проектирования или модернизации системы электроснабжения 69
4.4.1 Контроль показателей качества электроэнергии 69
4.4.2 Замена коммутационной аппаратуры 74
4.4.3 Внедрение автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) 78
4.4.4 Внедрение системы накопления и хранения электроэнергии на основе аккумуляторных батарей 83
4.4.5 Применение автоматизированных компенсирующих установок 87
4.4.6 Устранение дефектных контактных соединений в электроустановках 88
4.5 Методику для принятия решения 90
5. Оценка технико-экономической эффективности разработанных мероприятий 97
5.1 Расчет стоимости электроэнергии 97
5.2 Годовая экономия и срок окупаемости разработанных мероприятий 97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННых источников 104

В данной магистерской диссертации на примере производственного комплекса ООО «Завод Москабель» разработан проект модернизации системы энергоснабжения за счет внедрения современных энергосберегающих технологий. Данный проект может быть использован как для модернизации существующего предприятия, так и внедрен на стадии проектирования нового.
Проведено документальное и инструментальное обследование, расчет потерь электроэнергии в сетях предприятия, расчет коэффициентов загрузки электрооборудования составлен баланс потерь электроэнергии, определен УРЭ, произведена оценка эффективности использования ТЭР, а так же разработана программа мероприятий по энергосбережению.
ООО «Завод Москабель» является ведущим институтом России в области высокоточной навигации, гироскопии, гравиметрии и морской радиосвязи. За обследуемый период с 2011 по 2014 годы предприятие увеличило объем выпускаемой продукции в денежном выражении в 2,5 раза и в 1,1 раза в абсолютных единицах. Общий УРЭ снизился с 8,91 кВт∙ч/тыс. руб. до 3,8 кВт∙ч/тыс. руб. с 2011 по 2014 гг. соответственно.
По результатам обследования системы электроснабжения сделаны следующие выводы:
- Загруженность силовых трансформаторов изменяется в широких пределах и не соответствует требуемой, что вызывает рост потерь электроэнергии, а также преждевременный износ электрооборудования.
- Изменение коэффициента реактивной мощности в широких пределах вследствие изменения нагрузки. Результатом является перекомпенсация реактивной мощности, что приводит к повышению напряжения сверх нормативного значения и роста объемов потерь электроэнергии.
- Использование на предприятии системы освещения, не отвечающей современным требованиям энергоэффективности.
- Отсутствие системы централизованного контроля параметров энергосистемы предприятия и расхода электроэнергии существенно затрудняет расчеты УРЭ по отдельным цехам и производствам.
- Использование в системе электроснабжения устаревшего коммутационного оборудования.
Для обеспечения энергосбережения на предприятии был разработаны следующие мероприятия по модернизации:
• Внедрение режима отключения одного из трансформаторов в часы минимальных нагрузок.
• Модернизация системы освещения с использованием современных систем освещения
• Внедрение частотно регулируемых приводов для управления работой электродвигателей.
• Установка автоматических конденсаторных установок для стабилизации коэффициента реактивной мощности в требуемых пределах.
• Модернизация высоковольтного коммутационного оборудования.
• Внедрение системы накопления электроэнергии на аккумуляторных батареях.
Экономия от внедрения мероприятий по снижению потребления электроэнергии составляет 227,47 тыс. кВт∙ч/год в натуральном выражении или 735,93 тыс. руб./год в денежном эквиваленте, необходимые инвестиции составляют 317,73 тыс. руб., срок окупаемости составит 0,43 года.
 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Федеральный закон от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // Собрание законодательства РФ.- 2009. - № 48. - Ст. 5711.
2. Федеральный закон от 26 марта 2003 года № 35 ФЗ «Об электроэнергетике» с последующими изменениями // Собрание законодательства РФ. – 2003. - № 13. - Ст. 1178.
3. Постановление Правительства Российской Федерации № 340 от 15 мая 2010 г. «Об установлении требований к программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности» // Собрание законодательства РФ. – 2010. - № 21. - Ст. 2606.
4. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13.11.2009 г. № 1715-р «Об энергетической стратегии России на период до 2030 года» // Собрание законодательства РФ. – 2009. - № 48. - Ст. 5836.
5. Распоряжение Министерства энергетики Российской Федерации от 16.01.2009 г. № 02-011 «О совершенствовании деятельности в области организации проведения энергообследований (энергоаудитов)» [Электронный ресурс] // Консультант Плюс [Офиц. сайт]. URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=EXP;n=536506(дата обращения: 10.10.2013).
6. Приказ Минпромэнерго РФ от 04.07.2006 N 141 "Об утверждении Рекомендаций по проведению энергетических обследований (энергоаудита)" // Еженедельник промышленного роста. – 2006. -№ 28.
7. Инструкция по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчёту и обоснованию нормативов удельного расхода топлива на отпущенную электрическую энергию от тепловых электрических станций и котельных, утвержденная приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 30 декабря 2008 года № 323 // Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти. – 2009. - № 16.
8. Приказ Минэнерго РФ от 30.12.2008 N 326 (ред. от 01.02.2010) "Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям" (вместе с "Инструкцией по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям") (Зарегистрировано в Минюсте РФ 12.02.2009N 13314) // Российская газета. – 2010.
9. Приказ Минэнерго РФ от 19.04.2010 N 182 (ред. от 08.12.2011) "Об утверждении требований к энергетическому паспорту, составленному по результатам обязательного энергетического обследования, и энергетическому паспорту, составленному на основании проектной документации, и правил направления копии энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования" (вместе с "Правилами направления копии энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования, в Министерство энергетики Российской Федерации") (Зарегистрировано в Минюсте РФ 07.06.2010 N 17498) // Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти. – 2012.
10. Таганович Н.Ю. Совершенствование структуры топливоно-энергетического баланса страны в условиях роста цен на энергоресурсы // Экономика, финансы, управление. 2007 № 1. С.11-16.
11. Шенец Л.К., Переход к новым энергоэффективным технологиям // Наука и инновации. 2006 № 11. С – 9 -11.
12. Сергеев Н.Н. Особенности учета и группировки энергозатрат на промышленном предприятии // В мире научных открытий. – 2011. - №10
13. Бушуев В.П.. Энергосберегающий путь развития экономики // Экономист. 1996 № 2. С.19-27.
14. Бобылев С.Н. Экономика природопользования: Учебное пособие / Бобылев С. Н. – М.: ТЕИС 1997.
15. Федоров А.А., Основы электроснабжения промышленных предприятий.- Москва: Энергоатомиздат, 1984.
16. Положение о проведении энергетического обследования предприятий, учреждений и организаций. - Минск: ГП Белэнергосбережение, 2004.
17. Правила устройства электроустановок. 7-е издание/ Ред. А.М. Меламед М.: НЦ ЭНАС, 2011. – 552 с.
18. ГОСТ 13109−97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Издательство стандартов, 1997. - 34 с.
19. ГОСТ Р 51317.4.30−2008. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии. – М.: Стандартинформ, 2009. – 60 с.
20. ГОСТ Р 54149-2010. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Стандартинформ, 2012. – 20 с.
21. Приказ Минэнерго РФ от 30.12.2008 N 326 (ред. от 01.02.2010) «Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы поутверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям" (вместе с "Инструкцией по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям"). // Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти. – 2009. - № 16.
22. Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения. МДК 4-05.2004: утв.Госстроем России 12.08.2003г. / Гос.ком.Рос.Федерации по стр-ву и жилищно-коммун.хоз-ву (Госстрой России). - СПб. : Деан, 2005. - 155 с.
23. Трубы в ППУ [Электронный ресурс] // Компания «В ППУ» [Офиц. сайт]. URL: http://vppu.ru/ (дата обращения: 20.11.2013).
24. Сергеев Н.Н. Использование энергосберегающих технологий в хозяйственной деятельности промышленных предприятий // Вестник Удмуртского Университета. Серия «Экономика и право». – 2011.- №3.
25. Сергеев Н.Н. Проектный подход в реализации политики энергосбережения на промышленном предприятии // Вестник Астраханского Государственного Технического Университета. Серия: Экономика. – 2011. - №1.
26. Сергеев Н.Н. Формирование системы энергетического планирования на промышленных предприятиях // Вестник Поволжского Государственного
27. Плущевский М.Б. Основы общей концепции нормативно-технического обеспечения ресурсосбережения в промышленности. — Киев.: Общество «Знание». 2002. С. 12.
28. Прайс-лист компании «Элком»: Частотные преобразователи Hyundai [Электронный ресурс] // Компания «Элком» [Офиц. сайт]. URL: http://www.elcomspb.ru/pricelist/automat/invertors/invertors_hyundai/ (дата обращения: 7.12.2013).
29. Прайс-лист интернет-магазина «Каталог Света»: Энергосберегающие лампы [Электронный ресурс] // Интернет-магазин «Каталог Света» [Офиц. сайт]. URL: http://www.katalog-sveta.ru/shop/lampi_energosberegayshie/ (дата обращения: 7.12.2013).
30. Прайс-лист компании «ВторжениеОпт»: Лампа натриевая высокого давления GE LU150/100/T/40 [Электронный ресурс] // Компания «ВторжениеОпт» [Офиц. сайт]. URL: http://ooovtorzhenie.pulscen.ru/goods/8080383-lampa_natriyevaya_vysokogo (дата обращения: 7.12.2013).
31. Каталог компании «Землестрой» [Электронный ресурс] // Компания «Землестрой» [Офиц. сайт]. URL: http://www.землестрой.рф/catalog (дата обращения: 7.12.2013).
32. Прайс-лист компании «Тепломир»: Danfoss Радиаторные терморегуляторы и запорные радиаторные клапаны [Электронный ресурс] // Компания «Тепломир» [Офиц. сайт]. URL: http://teplomir-spb.ru/danfoss1 (дата обращения: 7.12.2013).
33. Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей / И.Г. Карапетян, Д.Л. Файбисович, И.М. Шапиро. Под ред. Д.Л. Файбисовича. – М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005. - 320 с.
34. Инструментальный энергоаудит – особенности и виды [Электронный ресурс] // URL: http://www.energo-pasport.com/wordpress/instrumentalnyj-energoaudit-osobennosti-i-vidy.html