Uploaded by Олег Горбунов

КНИГА Горбунов СЭнМ ДТЭК

advertisement
Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический институт»
ДТЭК ЭНЕРГО
РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ
СИСТЕМЫ ЭНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТА
В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ
МЕЖДУНАРОДНОГО СТАНДАРТА ISO 50001
НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ДТЭК ЭНЕРГО
Под общей редакцией
доктора технических наук
профессора
С.П. Денисюка
Киев
2014
УДК 621.311
ББК 31.27
Утверждено к печати
ученым советом Института энергосбережения и энергоменеджмента
Национального технического университета Украины «КПИ»
Протокол № 12 от 26 июня 2014 г.
Рецензенты: Фиалко Н.М., член-корреспондент НАН Украины
Сыченко В.Г., докт. техн. наук, профессор
Лебедев Д.Ю., канд. техн. наук, доцент
Авторы:
Бориченко Е.В., Горбунов О.В., Денисюк С.П.,
Дешко В.И., Закладной О. А., Коцар О.В.,
Находов В.Ф., Прокопенко В.В., Шовкалюк М.М.
Разработка и внедрение системы энергоменеджмента в соответствии с
требованиями международного стандарта ISO 50001 на предприятиях ДТЭК
ЭНЕРГО / Е.В. Бориченко, О.В. Горбунов, С.П. Денисюк, В.И Дешко, О.А.
Закладной, О.В. Коцар, В.Ф. Находов, В.В. Прокопенко, М.М. Шовкалюк ;
под общ. ред. С.П. Денисюка. – К. : Наш формат, 2014. – 504 с.
ISBN 978-966-8777-08-0
В монографии определены общие положения разработки и внедрения систем энергетического
менеджмента (СЭнМ), сформулирована общая характеристика СЭнМ согласно международному стандарту ISO 50001:2011, описана модель СЭнМ на основе цикла непрерывного улучшения PDCA. Рассмотрены этапы создания СЭнМ на предприятии, структура и основные составляющие системы энергоменеджмента предприятия, порядок разработки документации СЭнМ, руководства по энергоменеджменту с описанием элементов стандарта ISO 50001. Выполнен анализ законодательного обеспечения
правового регулирования сферы энергосбережения. Проанализированы особенности энергетических
обследований промышленных предприятий. Обоснованы важность и необходимость контроля эффективности энергоиспользования для практического решения задач энергосбережения на производственно-хозяйственных объектах, а также приведены основные показатели, используемые для количественной оценки уровня энергоэффективности. Рассмотрены методические основы двух принципиально
разных подходов к оценке и контролю эффективности использования ТЭР. Описаны общие характеристики технической энергетической системы, энергетические системы и потоки, виды энергетических
балансов и особенности их составления, а также суммарный обобщенный КПД технологической системы. Приведены общая характеристика систем электроснабжения, сведения о электрических параметрах
электроэнергетических систем. Рассмотрены вопросы определения потерь электрической энергии в
электрических сетях, а также предложены мероприятия по их снижению, рассмотрены вопросы компенсации реактивной мощности. Рассмотрены общая характеристика топливоиспользующего оборудования, эффективность использования энергии по ходу преобразования и передачи, потери тепла и методики расчета потерь, характеристики систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения зданий;
описаны методики расчета тепловых нагрузок; а также рассмотрены экологические аспекты. Приведены
особенности установки и применения средств учета электроэнергии в условиях различных моделей
энергорынка Украины. Рассмотрены схемы построения АСКУЭ на базе импульсных и цифровых измерительных каналов. Приведена рекомендованная структура АСКУЭ объекта учета в условиях перехода
к рынку двусторонних договоров и балансирующему рынку (РДДБР) и определена функциональность
каждого из ее структурных компонент. Рассмотрены схемы поставки электрической энергии конечным
потребителям в условиях различных моделей энергорынка Украины. Определены требования к функциональности АСКУЭ в РДДБР. Рассмотрены прикладные организационно-технические и экономические
вопросы энергоменеджмента. Приведены источники и схемы финансирования энергосберегающих
проектов. Описаны назначение и особенности составления бизнес-плана энергосберегающего проекта, а
также рассмотрена методология анализа инновационного энергосберегающего проекта для банковсктого
финансирования.
Для специалистов, занимающихся разработкой и внедрением систем энергетического менеджмента на предприятиях ДТЕК ЭНЕРГО, а также для аспирантов и студентов электротехнических и
теплотехнических специальностей.
ISBN 978-966-8777-08-0
© ИЭЭ НТУУ «КПИ», 2014
ПРЕДИСЛОВИЕ
Особенности политики энергосбережения в начале ХХІ ст.
Степень экономического развития мирового хозяйства можно охарактеризовать системой технологических укладов. В частности, выделяют
следующую градацию технологических укладов: I – уровень ручных
технологий (с помощью орудия труда ); II – уровень первых технических
устройств; III – уровень машинных технологий; IV – уровень материально-механизированных технологий; V – уровень машинно-компьютерных
и информационных технологий; VI – уровень конвергентных технологий,
нано-, био-, информационно-коммуникационных технологий, новых
материалов и источников энергии.
В зависимости от уровня технологического уклада, на котором
находятся основные отрасли экономики страны, формируются различные
требования к реализации политики энергосбережения и энергоэффективности. Если в Украине на сегодня наиболее распространенными
все еще являются третий и четвертый технологические уклады, то и требования к реализации политики энергоэффективности другие по сравнению с отдельными странами ЕС и США, где уже начинают доминировать
секторы с экономикой VI технологического уклада.
Выделяются две модели перспективного развития энергетического
сектора в XXI в.:
– модель «Энергоэффективность+» (до 2020 г.): доминирование
централизованной энергетики, развитие когенерации/тригенерации, развитие рассредоточенной генерации; экономически оправданы инновации,
развитие моделей интеллектуальной энергетики в отдельных территориальных/производственных кластерах;
– модель «Новая парадигма» (после 2020 г.): масштабный переход к
интеллектуальной энергетической системе; широкое внедрение технологий Smart Grid; трансконтинентальная интеграция энергетических систем,
внедрение прорывных технологий (технологий «чистой/зеленой» энергетики), либерализация рынков.
На сегодня проблема повышения эффективности функционирования энергетической структуры нашего государства требует
комплексной модернизации всех ее составляющих. Повышение энергетической эффективности энергетического сектора может осуществляться
как по отдельным технологиям (технологическая модернизация),
пообъектно (объектная модернизация), так и системы в целом (системная
модернизация). Политика повышения энергетической эффективности в
Украине формируется, в первую очередь, согласно следующим документам: Энергетическая стратегия Украины на период до 2030 года (одобрена
распоряжением Кабинета Министров Украины от 15 марта 2006 г. № 145р.); Государственная целевая экономическая программа энергоэффективности и развития сферы производства энергоносителей из возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива на 2010–2015
годы (утверждена постановлением Кабинета Министров Украины от
3
1 марта 2010 г. № 243); проекты Национального плана действий по
энергоэффективности Украины (Директива 2006/32/ЕС, согласно этому
плану Украина к 2020 году должна достичь 9 % планового энергосбережения среднего конечного внутреннего потребления) и Национального
плана действий по возобновляемой энергетике к 2020 году (Директива
2009/28/ЕС, главная цель плана – установление доли энергоносителей,
полученных из возобновляемых источников энергии в конечном потреблении в 2020 году, не менее 11%).
В ХХІ веке решить проблему повышения эффективного использования энергоносителей возможно исключительно путем внедрения
новейших энергоэффективных технологий и оборудования, организации
системы энергоменеджмента, которые бы отвечали современным потребностям и требованиям. Имеющийся в Украине потенциал повышения
энергоэффективности (до 40 % суммарного потребления энергоресурсов)
необходимо рассматривать как перспективный рынок сбыта энергосберегающей, энергоэффективной техники и технологий, который должен дать
импульс развитию отечественных технологий в сфере энергосбережения и
энергоэфективности. Наличие существенного потенциала энергосбережения в украинской экономике – шанс для модернизационного и инновационного развития нашей страны.
Мировой опыт свидетельствует, что только там состоялось быстрое
достижение международной конкурентоспособности государства, где во
главу угла государственной политики ставились энергоэффективность и
повышение уровня интеллектуализации энергетических систем. Курс на
энергоэффективность указывает перспективные направления для развития
инноваций, расширяет возможности предпринимательской деятельности в
области энергосбережения и энергоэффективности, стимулирует спрос на
энергосберегающие продукты и технологии.
Рассмотрим особенности эволюции государственного управления в
сфере энергоэффективности:
1. Государственный комитет Украины по энергосбережению
(Госкомэнергосбережения). Создан 26 июля 1995 г. Указом Президента
Украины № 666/95. Цель создания Госкомэнергосбережения – обеспечение проведения единой государственной политики в сфере энергосбережения, повышения эффективности работы, рационального использования
и экономного расходования ТЭР и реализации Закона Украины «О энергосбережении».
Указом Президента Украины от 20 апреля 2005 г. № 678/2005 Государственный комитет Украины по энергосбережению был ликвидирован,
а его функции возложено на Министерство топлива и энергетики Украины.
2. Национальное агентство Украины по вопросам обеспечения
эффективного использования энергетических ресурсов (НАЭР). Создано
31 декабря 2005 г. Указом Президента Украины № 1900. Задача НАЭР:
проведение единой государственной политики в сфере эффективного
использования энергетических ресурсов и энергосбережения, обеспечение
увеличения доли альтернативных видов топлива в балансе спроса и пред-
4
ложения энергоносителей, создание государственной системы мониторинга производства, потребления, экспорта и импорта энергоносителей,
усовершенствование системы учета и контроля за потреблением энергетических ресурсов, обеспечение функционирования единой системы
нормирования удельных расходов энергетических ресурсов в общественном производстве.
НАЭР ликвидировано согласно распоряжению Кабинета Министров Украины от 10 декабря 2010 г. № 2219-р.
3. Государственное агентство по энергоэффективности и энергосбережению Украины (Госэнергоэффективность). Создано 9 декабря
2010 г. Указом Президента Украины № 1085/2010. Задача комитета
Госэнергоэффективность: реализация государственной политики в сфере
эффективного использования ТЭР, энергосбережения, возобновляемых
источников энергии и альтернативных видов топлива, осуществление
государственного контроля в сфере эффективного использования ТЭР,
обеспечение увеличения доли возобновляемых источников энергии и
альтернативных видов топлива в энергетическом балансе Украины.
В нормативно-правовых актах разных стран предложены следующие определения понятия «энергетическая эффективность»:
1. В Законе Украины «О энергосбережении»:
− энергосбережение – деятельность (организационная, научная,
практическая, информационная), направленная на рациональное использование и экономное расходование первичной и преобразованной энергии
и природных энергетических ресурсов в национальном хозяйстве, которая
реализуется с использованием технических, экономических и правовых
методов;
− энергоэффективные продукция, технология, оборудование –
продукция или метод, средство ее производства, обеспечивающие рациональное использование ТЭР по сравнению с другими вариантами использования или производства продукции одинакового потребительского
уровня или с аналогичными технико-экономическими показателями;
− энергоэффективность – характеристика оборудования, технологии, производства или систем в целом, показывающая степень использования энергии на единицу конечного продукта.
2. В департаменте энергетики (США): энергетическая эффективность не может быть выражена единственным показателем, поэтому
существует много подходов к ее определению или толкование ее как
понятия:
– энергоэффективность – необходимый уровень затрат энергетических ресурсов для достижения определенного уровня благополучия
(например, экономического, социального, стандартов жизни человека,
состояния окружающей среды и т.д.);
– энергоэффективность – показатель, обратный энергоемкости;
– энергоэффективность – комплексный набор показателей, определение которых зависит от системы, для которой он определяется, а главным является наблюдение за динамикой этих показателей и их постоянного улучшения за счет всех экономически обоснованных мер (совершен-
5
ствование современных технологий, а также, что очень важно, замена
существующих технологий использования ТЭР на принципиально
новые).
3. Согласно «Сообщению о плане действий по повышению энергоэффективности» (Еврокомиссия) энергоэффективность – снижение
потребления энергии без снижения использования энергии производством
и оборудованием, то есть имеется в виду рациональное использование
энергоресурсов и альтернативных источников энергии и уменьшения
общей потребности в энергоресурсах по отдельным направлениям.
4. В России (ГОСТ Р 51387-99 «Энергосбережение. Нормативнометодическое обеспечение»):
− показатель энергетической эффективности – абсолютная, удельная
или относительная величина потребления или потери энергетических
ресурсов для продукции любого назначения или технологического
процесса;
− энергетическая эффективность – характеристика, отражающая отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к
затратам энергетических ресурсов, производимых с целью получения
такого эффекта, применительно к продукции, технологического процесса,
юридического лица, индивидуального предпринимателя.
5. В Беларусии (Закон РБ «О энергосбережении»): показатель
энергоэффективности – научно обоснованная абсолютная или удельная
величина потребления ТЭР (с учетом их нормативных потерь) на производство единицы продукции (работы, услуги) любого назначения,
установленная нормативными документами.
6. Комиссия ООН по устойчивому развитию (2006 г.): энергоэффективность открывает исключительно благоприятные возможности и
имеет многочисленные плюсы, включая повышение конкуренции в
промышленности, укрепление энергобезопасности, а также значительное
и эффективное с точки зрения затрат снижение объема выбросов в
атмосферу двуокиси углерода и других парниковых газов. Существуют
широкие возможности для повышения энергоэффективности в домашних
хозяйствах, в транспортном секторе и промышленности, включая надлежащие меры в секторе энергетики, путем изменения моделей потребления
и производства, поведения и образа жизни людей.
В ведущих странах мира сегодня уже формируется энергоэффективное общество. Стало общепризнанным, что энергоэффективное общество – это общество, способное успешно решать задачи эффективного
обеспечения энергоресурсами социально-экономического развития страны при стимулирующем воздействии энергетического фактора на уровень
ориентиров этого развития и на оптимизацию энергетических затрат.
Критерием энергоэффективности общества должен быть получаемый
результат по отношению к затратам энергии и затратам на энергию,
понимая под результатом как производство ВВП, так и достижения высокого качества жизни (быта, труда, отдыха и т.п.).
Энергоэффективность сама по себе становится важнейшим ресурсом и гарантом формирования необходимого потенциала для дальнейше-
6
го развития государства и общества. Энергоэффективность – это не только
энергосбережение, но и оптимизация соотношения эффекта (полезности,
качества, стоимости, количества производимых продуктов, качества жизни, социального комфорта) и энергетических затрат, которых требует
производимое благо.
Необходимость активизации государственного курса на энергоэффективность в Украине обусловлена следующими факторами:
− перспектива дальнейшего роста внутренних цен на энергоносители;
− необходимость повышения конкурентоспособности украинской
экономики в условиях роста тарифов и продолжающийся рост в цене
конечной продукции доли расходов на приобретение энергии;
− рост тарифов оказывает мощное дестабилизирующее влияние на
социально-политическую сферу (снижение энергопотребления за счет
энергосбережения может рассматриваться как фактор, компенсирующий
рост цены на энергоресурсы);
− угроза критического влияния дефицита энергоресурсов (энергосбережение рассматривается как один из наиболее приоритетных и действенных механизмов преодоления критического влияния дефицита
энергоресурсов);
− Украина выступает как привлекательный рынок сбыта технологий
и оборудования в сфере энергосбережения (рынок энергосберегающих
технологий в мире уже сложился).
Энергоэффективность рассматривается как индикатор и ресурс
инновационного развития. В ХХІ веке решить проблему повышения
эффективного использования ТЭР возможно исключительно путем внедрения новейших энергоэффективных технологий и оборудования, отвечающих потребностям и требованиям. Заявленная приоритетность политики энергосбережения в Украине длительное время не была подкреплена
эффективной формой и механизмами взаимодействия власти, бизнеса и
научного потенциала в вопросах внедрения инновационных энергосберегающих технологий. На современном этапе развития государства одним
из основных препятствий масштабной реализации политики энергоэффективности является отсутствие у основных агентов необходимости и
мотивации относительно разработки и внедрения энергоэффективных
инновационных технологий.
Итак, энергоэффективность можно рассматривать как макроэкономический показатель, который является величиной, обратной от энергоемкости ВВП, характеризующий конкурентоспособность страны и выступает одновременно как определяющий фактор и индикатор инновационного развития страны.
Повышение энергоэффективности – ключевая задача модернизации
и инновационного развития национальной экономики Украины.
Особое значение на сегодня приобретают сочетание инновационной стратегии и стратегии энергоэффективности, необходимость инновационного обновления как средства конкуренции и выживания в рыночных
условиях на национальном и мировом уровнях. Управление предприяти-
7
ем/организацией в контексте инновационной модели экономики должно
быть направлено на обеспечение его развития через использование соответствующих инновационных механизмов. Внедрение инновационной
стратегии, а также стратегии энергосбережения и энергоэффективности
имеет синергетический эффект, положительно влияет на уровень производства, а также приводит к снижению затрат и повышению качества, что,
в свою очередь, ведет к повышению конкурентоспособности продукции,
предприятия и компании в целом.
На современном этапе в странах ЕС энергоэффективность достигается в основном не за счет внедрения новых энергосберегающих технологий, а за счет изменений в методах и способах управления. При этом энергоэффективность рассматривается как использование энергетических
ресурсов с использованием такого оборудования и технологий, которые
при существующем уровне развития техники и соблюдения требований к
охране окружающей среды обеспечивают максимальную конкурентоспособность и устойчивость развития компании.
Необходимо также отметить разработанный в ЕС и утвержденный
19 октября 2013 г. «План действий по энергоэффективности стран ЕС».
Приоритетные мероприятия из 75 ключевых мероприятий:
1) внедрение новых стандартов энергоэффективности для различных потребительских товаров, в частности котлов, копировальной и телевизионной техники, осветительных приборов и т.д. (введен в действие с
2007 г.);
2) введение новых энергетических стандартов для жилых помещений и содействие сооружению помещений с низкими энергетическими
затратами, так называемых «пассивных домов» (2008–2009 гг.);
3) повышение эффективности производства и распределения
электроэнергии (2007–2008 гг.);
4) создание законодательной базы для обеспечения сокращения к
2012 г. вредных выбросов для автомобиля до 120 г/км (с 2007 г.);
5) активизация процесса финансирования банками инвестиционных проектов по повышению энергоэффективности, разработанных для
малого и среднего бизнеса и энергосервисных компаний (с 2007–2008 гг.);
6) повышение уровня эффективности потребления энергоресурсов
в странах, присоединившихся к ЕС;
7) применение налоговых инструментов, согласованных с подготовкой Зеленой книги по косвенному налогообложению в 2007 г.;
8) проведение соответствующих информационных и образовательных кампаний;
9) повышение энергоэффективности на городских территориях
путем выполнения «Наказа для мэров», в котором собраны лучшие
практики в этой сфере;
10) подписание международных соглашений для стимулирования
энергоэффективности в международном масштабе.
В 2007 году европейское правительство приняло следующие цели
на 2020 год:
− сокращение выбросов CO2 на 20 % относительно уровня 1990 года;
8
− 20 % энергопотребления ЕС должны обеспечиваться за счет
во-зобновляемых источников энергии;
− снижение потребления первичных энергоресурсов на 20 %, в
основном за счет мероприятий по энергоэффективности.
План действий по энергоэффективности – сокращение потребления
первичных энергоресурсов в Европе за счет повышения энергоэффективности.
Состоявшийся 22 мая 2013 года саммит Европейского совета (второй в истории ЕС саммит, посвященный вопросам энергетики) на политическом уровне констатировал изменение приоритетов энергетической
политики ЕС: вместо «устойчивой энергии» на первый план выходит
«конкурентоспособная энергия».
Основным пунктом повестки дня саммита был вопрос о высоких
ценах на энергоносители и их влиянии на конкурентоспособность экономики ЕС.
В 2012 году цена на газ в Европе была в четыре раза выше, чем в
США, а цена на электроэнергию – в два раза выше. Это заставляет задуматься как о конкурентоспособности промышленности ЕС на глобальных
рынках, особенно в свете проекта создания зоны свободной торговли
между ЕС и США, так и о социальной справедливости, поскольку
гражданам с низкими доходами все сложнее платить по коммунальным
счетам.
Кратко охарактеризуем особенности инновационной стратегии и
стратегии энергоэффективности в Украине.
Курс на энергоэффективность указывает перспективные направления для развития инноваций, расширяет возможности предпринимательской деятельности в области энергосбережения и энергоэффективности,
стимулирует спрос на энергосберегающие продукты и технологии.
Принципы инновационной политики, необходимые для раскрутки
маховика генерирования и коммерциализации инноваций:
1. Государственная политика по повышению энергоэффективности
как шанс для развития инноваций.
Государственный «курс на энергоэффективность» сможет создать
мультипликативный эффект для всей экономики Украины, в том числе и
для придания ей мощного инновационного импульса. Он открывает для
нашей страны уникальные возможности для того, чтобы быстрее пройти
путь от модернизации к инновационному прорыву в сфере энергосбережения.
2. Необходимость формирования, поддержания и развития особой
инновационно-предпринимательской среды:
– получение молодыми специалистами практического опыта, в том
числе на этапе коммерциализации результатов разработок и исследований, необходимого для дальнейшей самостоятельной работы на рынке;
– стимулирование и поддержка предпринимательской активности в
инновационной сфере среди украинской молодежи, работающей в сфере
науки;
9
– формирование на ограниченной территории «критической массы»
молодых талантов, создание атмосферы творческой свободы.
3. Модернизация как ключ к развитию инновационной активности:
– не должна преследоваться цель получения инноваций ради инноваций; главный критерий успеха – коммерческая эффективность;
– необходимо в предельно сжатые сроки пройти тот путь, который
прошли страны Запада в политике повышения энергоэффективности;
– успешно реализованные на практике проекты создают прочный
базис для дальнейших революционных технологических изменений.
Необходимо учитывать, что политика повышения энергетической
эффективности страны, региона, предприятия (организации) формируется
на узловом пересечении энергетической, экологической и экономической
политик Европейского Сообщества.
На сегодня можно выделить следующие направления повышения
энергоэффективности в Украине:
− обеспечение системности в национальной экономической политике, промышленной, региональной (местной) и политике энергоэффективности;
− создание благоприятных условий для бизнеса, включая область
энергетических ресурсов;
− учет интересов всех сторон при принятии решений в промышленной и энергетической политике;
− активизация практики планирования, в том числе энергетического, не ущемленного разъединением отдельных вопросов по ведомствам;
− распространение культуры энергосберегающего образа жизни и
бизнеса, информации о возможностях и технологиях, обучения;
− обеспечение достаточной и достоверной информации об энергопотреблении на различных уровнях для принятия необходимых решений;
− обеспечение большей доступности финансовых ресурсов для модернизации и повышения энергоэффективности, в том числе посредством
развития энергосервисной деятельности.
Обеспечение системности в национальной экономической политике, промышленной и политике энергоэффективности:
− создание экономических моделей, стимулирующих ресурсоснабжающие компании к проведению модернизации, наращиванию производительности труда и энергоэффективности, с минимальным повышением
тарифов;
− увеличение государственной роли в промышленности с целью
формирования промышленной политики с увязкой отраслевых задач, а
также и с учетом инновационных, инвестиционных, региональных и других целей, планирование развития отдельных (под) отраслей путем разработки дорожных карт в рамках государственно-частного партнерства;
− создание стратегии импортозамещения в части технологий, оборудования и материалов, необходимых для энергоэффективной модернизации. Стимулирование отечественных разработок энергоэффективного
оборудования, а также создание механизма их коммерциализации для
бизнеса и бюджетной сферы;
10
− увязка энергетической политики и политики энергоэффективности (потребности в энергии по регионам с резервами экономии и
альтернативной энергетики, необходима и новая генерация). Увязка стратегий (подпрограмм) развития традиционной энергетики и генерации, а
также подпрограммы энергоэффективности в Энергетической стратегии,
Государственных программах, в том числе в части балансирования объемов сэкономленных энергоресурсов и снижение потребностей в новой
генерации;
− использование возможностей лучших практик, в частности
стимулирование внедрения системы энергоменеджмента с учетом требований ISO 50001:2011 на промышленных предприятиях;
− улучшение взаимодействия между уровнями управления и органами власти;
− применение критериев энергоэффективности в промышленности
при выделении субсидий на софинансирование региональных (местных)
программ повышения энергоэффективности.
Составляющие процесса повышения энергетической эффективности предприятия (организации):
− достижение реального улучшения энергетической эффективности
предприятий и организаций должно основываться не только на технических решениях, но и на более совершенном управлении;
− признание важности энергии как одного из видов ресурсов, который требует такого же менеджмента, как любой другой дорогой ресурс, а
не как накладных расходов предприятия, является «Главным первым
шагом» к улучшению энергетической и экологической эффективности и
снижению затрат;
− энергетический менеджмент является финансовым инструментом,
который может обеспечить предприятиям экономию средств за счет проведения грамотной энергетической политики по использованию энергоресурсов.
Основные правила энергоэффективности:
− учет потребленной энергии, выпущенной продукции и предоставленных услуг;
− умение выбирать оптимальный тариф, определять оптимальные
графики энергопотребления и лимиты энергии на единицу продукции;
− устранение расточительного использования ТЭР; контроль
выполнения графиков энергопотребления и лимитов;
− управление энергопотреблением основных и вспомогательных
производств.
Дорожная карта создания комплексной системы управления
энергоэффективностью:
− энергетические обследования, разработка и актуализация энергетического баланса, выявления и корректировки потенциалов и приоритетов;
− модернизация систем коммерческого и технического учета энергии;
− обучение и повышение квалификации персонала;
11
− разработка и введение в практику стандарта предприятия (организации) – «Управление энергоэффективностью»;
− освоение программно-аппаратных комплексов планирования,
прогнозирования, мониторинга и управления энергоэффективностью;
− введение в практику опережающей модернизации производства,
трансфера лучших доступных энергоэффективных технологий.
Барьеры на пути повышения энергоэффективности:
− недостаточное осознание значимости энергоэффективности;
− недостаток статистических данных и низкий уровень осведомленности;
− «размытость» или противоречивость стимулов;
− внешние экологические факторы;
− методология установления тарифов;
− высокие транзакционные издержки;
− отсутствие конкуренции.
Факторы (природа) барьеров: ценовые и финансовые, связанные со
структурой и организацией экономики и рынка, институциональные,
социальные, культурные, поведенческие. Появление таких барьеров на
пути повышения энергоэффективности обусловлена тем, что экономика
Украины характеризуется низкой конкурентоспособностью, энергозатратностью и высокой материалоемкостью, износом основных средств,
экспортной ориентацией и зависимостью от мировой конъюнктуры на
внешних рынках.
Последнее исследование потенциала Украины в сфере энергоэффективности и использования возобновляемых источников энергии
было представлено 8 ноября 2013 г. Секретариатом Энергетической Хартии. Согласно данным Секретариата Энергетической Хартии потенциал
энергосбережения в Украине составляет 27 млн. т н.э., или 25 % конечного потребления всех энергоресурсов.
В своем исследовании Секретариат Энергетической Хартии рекомендует улучшить институциональную базу в сфере энергоэффективности, придерживаться высоких стандартов управления при разработке
политики в сфере энергетики и энергоэффективности, либерализовать
энергетический рынок, создать инвестиционно привлекательные условия
для потенциальных инвесторов и обеспечить единообразную конкурентную среду как для производителей, так и для поставщиков.
Пути реализации имеющегося потенциала энергосбережения в
Украине представим в соответствии с положениями Государственной
целевой экономической программы энергоэффективности и развития
сферы производства энергоносителей из возобновляемых источников
энергии и альтернативных видов топлива на 2010–2015 годы (дополнения
утверждены постановлением Кабинета Министров Украины от 1 марта
2013 г. № 243).
Целью Программы являются: создание условий для приближения
энергоемкости ВВП Украины к уровню развитых стран и стандартов
Европейского Союза; снижение уровня энергоемкости валового внутреннего продукта в течение срока действия Программы на 20 % по сравне-
12
нию с 2008 годом (ежегодно на 3,3 %); повышение эффективности
использования ТЭР и усиление конкурентоспособности национальной
экономики; оптимизация структуры энергетического баланса государства,
в котором доля энергоносителей, полученных из возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива, составит в 2015 году не
менее 10 %, путем уменьшения доли импортированных ископаемых
органических видов энергоресурсов, в частности, природного газа, и
замещение их альтернативными видами энергоресурсов, в том числе
вторичными, при условии надлежащего финансирования Программы.
Планировалось, что выполнение Государственной целевой экономической программы энергоэффективности и развития сферы производства энергоносителей из возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива на 2010–2015 годы позволит создать условия для
снижения уровня энергоемкости ВВП, оптимизации структуры энергетического баланса государства путем увеличения объема использования
возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива,
вторичных энергоресурсов, внедрить действенный механизм реализации
государственной политики в сфере энергоэффективности, возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива.
Проблему предполагается решить путем:
 внедрения новейших технологий производства и потребления
энергетических ресурсов, когенерационных технологий, а также технологий, предусматривающих использование тепловых насосов, электрического теплоаккумуляционного обогрева и горячего водоснабжения;
 использования энергии солнца и геотермальной энергии;
 добычи и использования газа (метана) угольных месторождений
и сланцевого газа как альтернативных видов топлива;
 производства и использования биотоплива;
 развития ветроэнергетики, малой гидро- и биоэнергетики;
 модернизации газотранспортной системы, систем тепло- и водоснабжения, тепловых электростанций и теплоэлектроцентралей;
 осуществления мер по уменьшению объема потребления
энергоресурсов учреждениями, которые содержатся за счет средств
государственного бюджета;
 снижения уровня загрязнения окружающей природной среды;
 законодательного урегулирования вопросов по снижению уровня энергоемкости ВВП и оптимизации структуры энергетического баланса государства, адаптации национального законодательства в сфере
энергоэффективности, энергосбережения и альтернативной энергетики к
законодательству Европейского Союза;
 создания благоприятных условий для привлечения отечественных и иностранных инвестиций в сферу энергоэффективности и энергосбережения с целью оптимизации структуры энергетического баланса
государства, уменьшения объема выбросов загрязняющих веществ;
 формирования государственной системы мониторинга и
контроля за эффективным использованием ТЭР, производством энерго-
13
носителей из возобновляемых источников энергии и альтернативных
видов топлива, выполнением настоящей Программы, отраслевых и региональных программ энергоэффективности, повышением уровня достоверности статистической информации относительно показателей энергопотребления;
 проведения структурной перестройки предприятий, направленной на снижение материало- и энергоемкости производства;
 усовершенствования механизма финансирования мероприятий,
которые нуждаются в государственной поддержке и направлены на снижение уровня энергоемкости ВВП;
 увеличения объема использования альтернативных источников
энергии и вторичных энергетических ресурсов, уменьшения объема
выбросов загрязняющих веществ;
 активизации международного сотрудничества в рамках реализации стратегии энергетической безопасности государства;
 популяризации среди широких слоев населения через средства
массовой информации эффективного и экономного потребления ТЭР,
включения соответствующих вопросов в программы учебных заведений,
создания региональных центров информирования общественности.
Основными задачами Программы являются:
− совершенствование законодательства и системы стандартизации в
сфере энергоэффективности, возобновляемых источников энергии и
альтернативных видов топлива;
− разработка технических заданий и стандартов в сфере энергоэффективности, возобновляемых источников энергии и альтернативных
видов топлива;
− адаптация национального законодательства в сфере энергоэффективности, возобновляемых источников энергии и альтернативных видов
топлива к законодательству Европейского Союза;
− уменьшение объема технологических затрат и непроизводственных потерь энергоресурсов в результате модернизации оборудования,
внедрения современных энергоэффективных технологий, совершенствование системы государственного управления и популяризации энергоэффективности;
− обновление, модернизация энергозатратного технологического
оборудования промышленных предприятий;
− проведение санации жилых домов, объектов социальной сферы и
зданий учреждений, которые полностью содержатся за счет средств
государственного бюджета, в том числе разработка проектно-сметной
документации;
− проведение санации объектов социальной сферы, которые полностью содержатся за счет средств местных бюджетов;
− разработка типовых проектов по модернизации и замене котлов с
переводом их на альтернативные виды топлива, установка тепловых
насосов, внедрение технологий электрического теплоаккумуляционного
обогрева и горячего водоснабжения на объектах коммунальной формы
14
собственности и социальной сферы, внедрение когенерационных технологий с использованием альтернативных видов топлива в сфере коммунальной теплоэнергетики;
− стимулирование промышленных предприятий к проведению
модернизации котельных, внедрение энергоэффективного оборудования,
технологий, материалов и проведение соответствующих работ путем
компенсации части стоимости проектов;
− проведение модернизации и замены котлов с переводом их на
альтернативные виды топлива, реализации проектов по внедрению технологий использования тепловых насосов, электрического теплоаккумуляционного обогрева и горячего водоснабжения на объектах коммунальной
формы собственности и социальной сферы и внедрение когенерационных
технологий с использованием альтернативных видов топлива в сфере
коммунальной теплоэнергетики;
− проведение модернизации газотранспортной системы, оборудования тепловых электростанций, теплоэлектроцентралей;
− строительство и реконструкция электрических сетей, строительство пристанционных узлов, подстанций и электрических сетей для присоединения объектов, производящих электроэнергию из возобновляемых
источников энергии;
− строительство и реконструкция локальных сетей, пристанционных узлов и подстанций для присоединения объектов, производящих
электроэнергию из возобновляемых источников;
− оснащение субъектов хозяйствования в сфере производства
тепловой энергии коммунальной формы собственности приборами учета
фактического отпуска тепловой энергии и оборудования жилых домов
домовыми приборами ее учета;
− стимулирование населения к внедрению энергоэффективного
оборудования, технологий, материалов и проведению соответствующих
работ путем компенсации процентов в определенном размере за пользование кредитами, полученными заемщиками в финансовых учреждениях;
− осуществление мероприятий, направленных на формирование в
обществе сознательного отношения к необходимости повышения
энергоэффективности, развития и использования возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива;
− оптимизация структуры энергетического баланса государства, в
частности замещение традиционных видов энергоресурсов другими
видами, в том числе полученными из возобновляемых источников
энергии и альтернативных видов топлива, а также вторичными энергетическими ресурсами;
− строительство электрогенерирующих мощностей на основе
использования энергии ветра; реализация проектов по строительству
солнечных установок для производства электро- и тепловой энергии,
установок для производства биодизеля и топливного биоэтанола, синтетического топлива;
− восстановление малой гидроэнергетики и строительство новых
мощностей;
15
− реализация проектов по строительству установок, работающих на
твердом биотопливе и биогазе, для производства тепловой и электрической энергии;
− реализация пилотных проектов по строительству установок для
генерации электроэнергии с использованием энергии биомассы, строительства геотермальных тепловых электростанций с использованием
попутного газа;
− разработка технико-экономического обоснования и проекта
строительства типовой современной мини-ТЭЦ, работающей на биомассе
и других альтернативных видах топлива;
− внедрение технологий использования промышленного газа, а
также низконапорного газа, добытого из месторождений нефти и газа, для
производства тепловой и электрической энергии;
− реализация проектов по переработке торфа и изготовлению
торфобрикетов, фрезерного торфа;
− научно-технического обеспечение выполнения Программы, в том
числе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в
сфере производства энергоносителей из возобновляемых источников
энергии и альтернативных видов топлива;
− создание системы мониторинга производства энергоносителей из
возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива в
соответствии с мероприятиями Программы;
− проведение исследований потенциала регионов по размещению
объектов возобновляемой энергетики;
− проведение исследований текущего состояния малых гидроэлектростанций;
− проведение исследований ветропотенциала, в частности определение приоритетных районов расположения ветровых электростанций и
установки измерительного оборудования.
Санация жилых домов, объектов социальной сферы и зданий
учреждений, которые полностью содержатся за счет средств государственного бюджета, является комплексом технических мероприятий,
направленных на их восстановление и приведение их теплотехнических
характеристик в соответствие с современными требованиями, нормами и
стандартами, уменьшение потерь энергоресурсов и воды, а также улучшение условий пребывания работников.
К работам по санации относятся: термоизоляция наружных стен
здания, подвала и фундамента; модернизация кровли с возможным
установлением на ней солнечных коллекторов; модернизация тепловых,
водопроводных, канализационных, вентиляционных и электрических
сетей здания, перевода ее на электротеплоаккумуляционный обогрев;
замена радиаторов отопления, установка приборов учета энергоресурсов и
воды, введение многотарифного учета электроэнергии; строительство или
модернизация котельной в здании; обустройство или ремонт тепловых
пунктов; установление стеклопакетов, балконных блоков и входных
дверей.
16
К энергоэффективному оборудованию, технологиям, материалам,
которые внедряются с применением механизма компенсации процентов в
определенном размере за пользование кредитами, полученными заемщиками в финансовых учреждениях и соответствующих работ, относятся:
 для одноквартирных домов: газовые котлы с автоматической
подачей природного газа, включая стоимость их установки, электрические
котлы, включая стоимость их установки; котлы, работающие на альтернативных видах топлива, включая стоимость их установки; тепловые
насосы, включая стоимость их установки; солнечные коллекторы для
производства тепловой энергии и подогрева воды, включая стоимость их
установки; солнечные панели для производства электроэнергии, включая
стоимость их установки; радиаторы отопления с терморегуляторами, приборы учета газа и воды, включая стоимость их установки; стеклопакеты,
балконные блоки и входные двери, включая стоимость их установки;
работы по термоизоляции наружных стен здания, подвала и фундамента;
работы по модернизации тепловых, водопроводных, канализационных,
вентиляционных и электрических сетей в доме;
 для квартир в многоквартирных домах: радиаторы отопления с
терморегуляторами, включая стоимость их установки; приборы учета
горячей воды с контролем температуры, включая стоимость их установки;
приборы учета газа и холодной воды, включая стоимость их установки;
стеклопакеты, балконные блоки и входные двери, включая стоимость их
установки; работы по термоизоляции наружных стен многоквартирного
дома.
Выполнение Программы должно было позволить:
 снизить уровень энергоемкости ВВП на 20 % по сравнению с
2008 годом;
 оптимизировать структуру энергетического баланса государства,
в котором доля энергоносителей, полученных из возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива, составит в 2015 году не
менее 10 %;
 повысить уровень энергетической безопасности государства и
конкурентоспособности национальной экономики;
 уменьшить зависимость Украины от импортированных энергоносителей, объем потребления органического топлива, техногенное
воздействие на окружающую среду и повысить уровень экологической
безопасности систем теплоснабжения;
 создать новые рабочие места;
 усовершенствовать механизм государственного управления и
регулирования в сфере энергоэффективности, энергосбережения и
альтернативной энергетики, оптимизировать структуру и объем энергопотребления;
 уменьшить объем производственных расходов на 10 %,
непроизводственных потерь энергоносителей – на 25 % уровня соответствующих показателей, которые действовали на момент принятия
Программы;
17
 ликвидировать перекрестное субсидирование при цено- и тарифообразовании;
 частично решить проблему выплаты задолженности по оплате
потребленных энергоресурсов;
 создать условия для привлечения финансовых ресурсов, необходимых для обновления и модернизации производственных фондов;
 повысить экономическую и энергетическую эффективность, а
также уровень надежности энергетического оборудования тепловых
электростанций, теплоэлектроцентралей;
 оптимизировать структуру энергетического баланса государства,
в частности обеспечить уменьшение доли природного газа и нефтепродуктов, угля и торфа, замещение их другими видами энергетических
ресурсов, прежде всего полученными из альтернативных источников
энергии, и вторичными энергетическими ресурсами.
В результате выполнения Программы объем замещения природного
газа в энергетическом балансе
государства должен составлять начиная с
2016 года не менее 15 млрд. м3, а нефтепродуктов – 1 млн. т:
− повысить уровень тепловой энергии для населения и уменьшить
объем использования природного газа для производства тепловой
энергии, необходимой для отопления жилого фонда, на 60 %, зданий
бюджетных учреждений – на 35 %;
− уменьшить на 50 % объем расходов государственного бюджета на
финансирование предоставления коммунальных услуг по энергообеспечению бюджетным учреждениям;
− обеспечить уменьшение на 25 % потребления импортируемого
природного газа;
− уменьшить объем капитальных вложений в проведение замены
теплоэнергетического оборудования на предприятиях коммунальной
энергетики, промышленности и нефтегазового комплекса;
− снизить на 20 % уровень энергоемкости работ по транспортировке, хранению и распределению газа по сравнению с 2008 годом, повысить
надежность и энергетическую эффективность транзита природного газа
по магистральным газопроводам;
− уменьшить на 15–20 % объем использования природных ресурсов
(воды, полезных ископаемых, атмосферного воздуха и др.) за счет уменьшения объема потребления ТЭР;
− обеспечить уменьшение на 15–20 % объема выбросов загрязняющих веществ;
− повысить уровень предоставления коммунальных услуг для всех
слоев населения с одновременным снижением тарифов на такие услуги;
− снизить уровень социального напряжения из-за уменьшения аварийных остановок тепловых электростанций и энергораспределительных сетей.
Системным инструментом повышения энергоэффективности является энергетический менеджмент – это самостоятельный вид профессиональной деятельности, направленный в ходе любой хозяйственной деятельности
18
предприятия (организации), действующего в рыночных условиях, на
достижение снижения затрат путем повышения энергоэффективности.
Менеджмент энергосбережения – система управления, направленная на обеспечение рационального использования потребителями ТЭР.
Опыт европейских стран свидетельствует – внедрение политики
энергоэффективности требует изменений на уровне управленческих
решений путем внедрения систем энергетического менеджмента в соответствии со стандартом ISO 50001 «Системы энергетического менеджмента – требования и руководство по применению» [20].
Предыдущие ISO 50001 – национальные стандарты:
− США: ANSI/MSE 2000:2008 A Management System for Energy
(Система энергоменеджмента);
− США: ANSI/IEEE 739:1995 Recommended practice for energy management in industrial and commercial facilities (Рекомендуемая практика для
энергоменеджмента на промышленных и коммерческих предприятиях);
− Дания: DS 2403:2001 Energy Management – Specifications (Энергоменеджмент – Спецификации);
− Дания: DS/INF 136:2001 Energy Management – Guidance on Energy
Management (Энергоменеджмент – Руководство);
− Швеция: SS 627750:2003 Energy Management Systems – Specification (Системы энергоменеджмента – Спецификация);
− Ирландия: I.S. 393:2005 Energy Management Systems – Specification
with Guidance for Use (Системы энергоменеджмента – Спецификация с
Руководством по использованию);
− Южная Корея: KS A 4000:2007 Energy Management System;
− Китай: GB/T 23331:2009 Management System for Energy – Requirements (Система энергоменеджмента – Требования);
− ЮАР: SANS 879:2009 Energy Management – Specifications
(Энергоменеджмент – Спецификации).
Этапы разработки стандарта ISO 50001:
− весна 2008 г. – США инициировано создание Технического комитета ISO/ТК 242 Energy Management, секретариат которого возглавил
Американский Национальный Институт Стандартов (ANSI) и Бразильская
Ассоциация технических норм (ABNT);
− сентябрь 2008 г. – 1-е пленарное заседание в Вашингтоне: делегаты из 25 стран мира, а также представители Организации ООН по
промышленному развитию (UNIDO), представлен 1-й Рабочий проект
(Working Draft, WD1);
− март 2009 г. – 2-е пленарное заседание в Рио-де-Жанейро: 73 делегата из 19 стран мира, на 21 стр. текста 2-го Рабочего проекта (WD2)
объем предлагаемых поправок составил свыше 150 страниц;
− ноябрь 2009 г. – 3-е пленарное заседание в Лондоне: рекордное
число комментариев – 754. Из них порядка 200 носили редакционный
характер, 150 – общий характер, более 400 – технические замечания;
− октябрь 2010 г. – 4-е пленарное заседание в Пекине: из более чем
40 стран, принявших участие в голосовании, пять европейских стран
(Франция, Великобритания, Германия, Италия и Испания) проголосовали
19
«против» представленного проекта ISO/DIS 50001, что замедлило работу
над текстом;
− с марта по май 2011 г. – окончательное голосование по финальному проекту ISO/FDIS 50001: ни одного голоса не было подано «против» и
лишь две страны воздержались;
− июнь 2011 г. – официальная публикация стандарта ISO 50001;
− ноябрь 2011 г. – 5-е пленарное заседание в Вашингтоне: принятие
решения о разработке новых стандартов ISO серии 50000 в области
энергоменеджмента.
Новая концепция энергетического менеджмента в соответствии с
положениями стандарта ISO 50001 стимулирует появление и развитие
метрологического обеспечения и нормативно-методической подготовки
контроля, учета, анализа эффективности использования энергоресурсов;
приводит как к существенному расширению прав, так и повышению
ответственности энергетических служб предприятия, резко усиливая их
влияние на эффективность использования всех видов энергоресурсов
предприятием.
В Украине в сфере энергетического менеджмента действуют
следующие стандарты:
– ДСТУ 4472:2005 «Энергосбережение. Системы энергетического
менеджмента. Общие требования»;
– ДСТУ 4715:2007 «Энергосбережение. Системы энергетического
менеджмента промышленных предприятий. Состав и содержание работ
на стадиях разработки и внедрения»;
– ДСТУ 5077:2008 «Энергосбережение. Системы энергетического
менеджмента промышленных предприятий. Проверка и контроль эффективности функционирования».
Положения этих стандартов в современных условиях уже устарели.
Они сдерживают эффективную реализацию новой концепции энергетического менеджмента по стандарту ISO 50001.
На сегодня в Украине крайне важна разработка стандарта ДСТУ
ISO 50001: «Энергосбережение. Системы энергоменеджмента. Требования и руководство к использованию». Целью работы над таким стандартом является разработка национального стандарта, идентичного (модифицированного) стандарту ISO 50001: «Энергосбережение. Системы
энергоменеджмента. Требования и руководство к использованию»
согласно требованиям стандарта ДСТУ 1.7:2001 «Национальная стандартизация. Правила и методы принятия и применения международных и
региональных стандартов».
Необходима дальнейшая гармонизация нормативной базы Украины
с международными стандартами для создания системы национальных
стандартов в сфере энергоменеджмента, которые бы отражали современные представления о энергоменеджменте и опыте передовых стран.
Современный стандарт ISO 50001 – это общепризнанная основа
обеспечения интеграции энергетической эффективности в практику
управления.
20
Многонациональные и национальные компании получили доступ к
одному согласованному стандарту для внедрения системы энергосбережения в рамках всей компании, включающему логическую и последовательную методику определения и реализации улучшений в сфере
энергосбережения и энергоэффективности.
Стандарт ISO 50001 предназначен:
− для помощи предприятиям в более эффективном использовании
существующих энергоемких активов;
− обеспечения прозрачности и упрощения информирования о
рациональном использовании ТЭР;
− содействия внедрению лучшей практики управления энергетикой
и стимулирования рационального использования энергии;
− помощи при оценке объектов и приоритетности внедрения новых
энергосберегающих технологий;
− создания условий для повышения энергоэффективности в цепи
поставок материально-технических ценностей;
− совершенствования энергетического менеджмента в проектах по
сокращению выбросов парниковых газов;
− интеграции с другими системами управления организации, такими как экологические системы и системы менеджмента охраны труда.
Новый стандарт ISO 50001 создает основы:
− для интеграции вопросов энергосбережения и энергоэффективности в общую концепцию менеджмента организации и с другими системами управления;
− обеспечения более эффективного использования ТЭР;
− улучшения документирования и отчетности, измерения, сравнительного анализа;
− уменьшения негативного воздействия на окружающую среду;
− внедрения передовой практики энергоменеджмента и принципов
энергоэффективного поведения;
− оценки и назначения приоритетов при внедрении новых
энергоэффективных технологий, техники, материалов и конструкций;
− стимулирования энергоэффективности на всей цепи поставок.
Основные экономические выгоды от внедрения СЭнМ на предприятии согласно стандарту ISO 50001:
− деятельность в сфере энергосбережения начинает соответствовать
основным целям руководства предприятия;
− систематически снижаются производственные и эксплуатационные расходы, теряется меньше энергии и ресурсов, уменьшаются затраты,
связанные с воздействием предприятия на окружающую среду;
− получение дополнительной прибыли, связанной с энергосберегающими аспектами деятельности предприятия;
− повышается конкурентоспособность предприятия на внутреннем
и внешнем рынках;
− банки с большей готовностью инвестируют средства в предприятия с
хорошо функционирующей системой энергетического менеджмента;
21
ния;
− создается более благоприятный имидж предприятия среди населе-
− предприятие получает дополнительные возможности быть
признанным на международном уровне и мировом рынке.
Стандарт ISO 50001 является универсальным, поскольку использует подход «один размер, пригодный для всех» (one-size-fits-all).
На сегодня в области повышения энергоэффективности Украины
важно разработать «Дорожную карта создания комплексной системы
управления энергоэффективностью». Опыт европейских стран свидетельствует, что внедрение политики энергоэффективности требует изменений
на уровне управленческих решений путем внедрения систем энергетического менеджмента в соответствии со стандартом ISO 50001 «Системы
энергетического менеджмента: требования и руководство по применению».
Далее рассмотрим более подробно содержание предлагаемой книги.
В предисловии, авторы которого Денисюк С.П. и Горбунов О.В.,
описаны особенности политики энергосбережения в начале ХХІ ст.
Глава первая – автор Денисюк С.П. – посвящена общим положениям разработки и внедрения систем энергетического менеджмента (СЭнМ),
сформулирована общая характеристика СЭнМ согласно международному
стандарту ISO 50001:2011 «Системы энергетического менеджмента:
требования и руководство по применению», определены основные экономические выгоды от внедрения энергоменеджмента и описана модель
СЭнМ на основе цикла непрерывного улучшения «Планируй-ВыполняйКонтролируй-Улучшай» (PDCA). Достаточно подробно рассмотрены
этапы создания СЭнМ на предприятии, структура и основные составляющие системы энергоменеджмента предприятия, порядок разработки
документации СЭнМ, руководства по энергоменеджменту с описанием
элементов стандарта ISO 50001, документированных процедур, записей,
положений о подразделениях, должностных и рабочих инструкций,
управление персоналом при реализации СЭнМ, мотивация персонала на
повышение энергетической эффективности, а также основные обязанности энергоменеджеров.
Во второй главе, подготовленной Находовым В.Ф., Прокопенком
В.В., Бориченко Е.В. и Шовкалюк М.М., рассмотрены вопросы законодательного обеспечения правового регулирования сферы энергосбережения,
инструменты государственного управления, основные нормативные
документы, регламентирующие вопросы технического и технологического энергосбережения; нормативные показатели энергоэффективности.
Рассмотрены структура и основные положения Закона Украины «О энергосбережении».
В этой главе также проанализированы особенности энергетических
обследований промышленных предприятий. Показано, что главной целью
энергетического аудита является поиск возможностей энергосбережения и
помощи субъектам хозяйствования в определении направлений эффективного энергоиспользования. Описаны основные этапы энергетического
аудита производственной системы, приведена оценка потенциала энерго-
22
сбережения, дана методика разработки мероприятий по энергосбережению. Определены общие подходы к формированию приборного обеспечения энергоаудита, показаны примеры инструментального энергетического обследования (теплотехнические и электрические измерения). Приведены требования к объему, составу, точности средств измерения и
обработки результатов. Приведены структура, объем и порядок представления результатов энергетического обследования. Показано, что отчет по
энергетическому аудиту является документом, в котором отражены
результаты обследования объекта. Порядок и полнота изложения должны
соответствовать договоренностям между заказчиком и исполнителем. В
заключение даны сведения об энергетическом паспорте предприятия и
программном обеспечении энергетического обследования.
В подразделе «Методологические основы контроля эффективности
использования энергетических ресурсов» обоснованы важность и необходимость контроля эффективности энергоиспользования для практического решения задач энергосбережения на производственно-хозяйственных
объектах, а также приведены основные показатели, используемые для
количественной оценки уровня энергоэффективности. Кроме того, в
подразделе рассмотрены методические основы двух принципиально разных подходов к оценке и контролю эффективности использования ТЭР.
В процессе рассмотрения действующего в Украине подхода, основанного на нормировании удельных расходов ТЭР, определены сущность
и задачи нормирования энергопотребления в промышленности, приведена
классификация норм удельного расхода топлива и энергии, состав
соответствующих норм, а также особенности выбора единиц измерения
продукции, используемых при установлении норм на различных предприятиях. Изложены методические основы расчета различных видов норм
для технологических и производственно-хозяйственных объектов, а также
методология контроля и анализа выполнения установленных норм удельного расхода топлива и энергии.
При рассмотрении применяемого в зарубежной практике подхода,
базирующегося на построении и использовании систем контроля и планирования энергопотребления (систем КиП), приведены назначение и
функции, выполняемые такими системами, методические основы их
построения и функционирования, в частности, методология установления
«стандартов» энергопотребления для технологических объектов, а также
контроля выполнения установленных «стандартов».
В третьей главе, авторы которой Дешко В.И., Шовкалюк М.М. и
Закладной О.А., описаны общие характеристики технической энергетической системы, энергетические системы и потоки, виды энергетических
балансов и особенности их составления (на практических примерах), а
также суммарный обобщенный КПД технологической системы. Кроме
этого рассмотрены вопросы составления и анализа основных видов
энергобалансов, которые направлены на решение следующих задач: оценку фактического состояния и эффективности энергоиспользования на
предприятии, выявление причин возникновения и определение потерь
энергоресурсов и энергоносителей; выявление и оценку резервов
23
экономии топлива и энергии, а также разработку плана мероприятий,
получение исходной информации для совершенствования технологических процессов с целью снижения энергетических затрат. Приведены
необходимые формулы для оценки потребления электроэнергии по видам
оборудования, подразделений, участкам.
В четвертой главе – авторы Прокопенко В.В. и Закладной О.А. –
приведены общая характеристика систем электроснабжения, включающая
основные термины и определения, классификацию электроприемников и
электрических сетей, особенности электроснабжения промышленных
предприятий, сведения о электрических параметрах электроэнергетических систем.
Дана характеристика показателям качества электроэнергии, а также
их влияния на энергоэффективность и надежность работы основных
электроприемников. Показано, что отклонения показателей качества
электроэнергии от нормируемых значений ухудшают условия эксплуатации электрооборудования энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии, могут привести к значительным убыткам как в промышленности, так и в бытовом секторе, обуславливают технологический
и электромагнитный ущербы.
Приведена классификация энергетических потерь, рассмотрены
вопросы определения потерь электрической энергии в электрических
сетях, а также предложены мероприятия по их снижению, детально
рассмотрены вопросы компенсации реактивной мощности. С целью определения причин неэффективного использования электроэнергии рассмотрены факторы, влияющие на энергетическую эффективность промышленных установок, в частности: качество напряжения питания; режим
работы; условия эксплуатации; качество изготовления, технического
обслуживания и ремонтов; качество активных и конструкционных материалов; соответствие применения выполнению.
Рассмотрены вопросы потерь мощности в электроприводе и приведены основные пути реализации энергосбережения средствами промышленного электропривода. Рассмотрены примеры экономии электроэнергии
технологическими установками и механизмами профильных предприятий
(подъемные, вентиляторные, водоотливные, компрессорные, конвейерные
установки), сделан акцент на современных технологиях повышения
энергоэффективности, а именно на использовании частотнорегулируемого электропривода и средств диагностики энергоэффективности и технического состояния электромеханических систем.
В пятой главе книги, написанной Дешком В.И. и Шовкалюк М.М.,
даны общая характеристика топливоиспользующего оборудования,
эффективность использования энергии по ходу преобразования и передачи, потери тепла и методики расчета потерь, характеристики систем
отопления, вентиляции, горячего водоснабжения зданий, описаны методики расчета тепловых нагрузок, а также рассмотрены экологические
аспекты.
Шестая глава, подготовленная Коцарем О.В., посвящена правильному выбору структуры автоматизированной системы контроля, учета и
24
управления энергоиспользованием (АСКУЭ), который предопределяет ее
функциональность и существенно влияет на эффективность ее применения. В главе рассмотрены учет электрической энергии и принципы
построения АСКУЭ как основного инструмента коммерческого учета
электрической энергии и управления режимами электропотребления в
энергорынке Украины. Приведены особенности установки и применения
средств учета электроэнергии в условиях различных моделей энергорынка
Украины. Рассмотрены схемы построения АСКУЭ на базе импульсных и
цифровых измерительных каналов. Приведена рекомендованная структура АСКУЭ объекта учета в условиях перехода к рынку двусторонних
договоров и балансирующему рынку (РДДБР) и определена функциональность каждого из ее структурных компонент. Рассмотрены схемы
поставки электрической энергии конечным потребителям в условиях
различных моделей энергорынка Украины. Определены требования к
функциональности АСКУЭ в РДДБР.
В седьмой главе – автор Бориченко Е.В. – рассмотрены прикладные
организационно-технические и экономические вопросы энергоменеджмента. В этой главе описан системный подход к управлению энергохозяйством предприятия, отмечено, что осуществление реального повышения энергетической эффективности должно основываться не только на
технических решениях, но и на более совершенном управлении. Системный подход применительно к энергохозяйству предприятий и организаций предполагает следующее: установление конкретных задач, решение
которых гарантируется материальными, трудовыми, финансовыми ресурсами и необходимой информацией; выполнение задач, направленных на
достижение не только цели управления энергохозяйством, но и общей
цели – повышения эффективности предприятия и эффективности энергоснабжения; выявление и изучение связей и отношений между отдельными
подразделениями, а также поиск оптимальных решений с помощью
экономико-математических методов и современных технических средств
по сбору и переработке информации.
Рассмотрены общие вопросы управления энергосбережением на
предприятии, определено, что энергетический менеджмент можно
рассматривать как один из инструментов общего менеджмента с набором
средств управления потреблением энергии и затратами на ее потребление,
сформулированы этапы реализации и основные особенности энергосберегающих проектов. Автором определено, что достаточно эффективным
способом внедрения энергосберегающих технологий является проектный
подход. Применение метода управления проектами предполагает объединение комплекса мероприятий по повышению энергетической эффективности в отдельный проект. С целью выбора энергосберегающих проектов
достаточно детально рассмотрены методы оценки их эффективности.
Приведены источники и схемы финансирования энергосберегающих
проектов. Описаны назначение и особенности составления бизнес-плана
энергосберегающего проекта, а также рассмотрена методология анализа
инновационного энергосберегающего проекта для банковсктого финансирования.
25
ГЛАВА 1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О РАЗРАБОТКЕ И ВНЕДРЕНИИ
СИСТЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА
1.1. Общая характеристика систем энергетического менеджмента согласно стандарту ISO 50001
Повышение уровня энергоэффективности промышленного предприятия является задачей первостепенной важности, обусловленной
требованиями
модернизации
экономики,
ускорением
научнотехнического прогресса, требованиями социально-экономического развития, необходимостью улучшения состояния окружающей среды. Реализация политики энергоэффективности достигается за счет снижения энергоемкости промышленной продукции, увеличения использования возобновляемых источников энергии и энергосбережения.
Энергосбережение должно достигаться, прежде всего, за счет
усовершенствования технологии производства, создания и внедрения
энергосберегающего оборудования, рационального использования ТЭР.
Кроме этого, большая экономия энергоресурсов может быть получена за
счет применения новых методов управления энергетическим хозяйством
промышленных предприятий и организаций.
Достижение значимого эффекта от энергосбережения возможно
при условии реализации не только технических решений, но и применения более совершенного механизма управления энергосбережением –
системы энергетического менеджмента (СЭнМ) [1, 2, 12–20].
Современная концепция энергетического менеджмента стимулирует появление и развитие метрологического обеспечения и нормативнометодической подготовки контроля, учета, анализа эффективности
использования энергоресурсов, приводит как к существенному расширению прав, так и повышению ответственности энергетических служб
предприятия, резко усиливая их влияние на эффективность использования
всех видов энергоресурсов предприятием.
Однако, как свидетельствует практика, несмотря на значительные
выгоды, которые можно получить от внедрения СЭнМ, значительного
продвижения деятельность по внедрению СЭнМ в Украине не получила.
Это связано с тем, что на пути внедрения СЭнМ возникает множество
разнообразных барьеров, среди которых следующие [15–18]:
 нормативно-правовая несогласованность статуса энергоменеджера и службы энергетического менеджмента;
 отсутствие политики энергосбережения;
 финансовая неготовность предприятия к внедрению СЭнМ;
 отсутствие системы стимулирования персонала предприятия;
 недостаточная поддержка со стороны руководства;
26
 необходимость реорганизации структуры предприятия на стадии
внедрения СЭнМ;
 недопонимание руководством важности энергосбережения;
 недостаточная информированность персонала о внедрении СЭнМ;
 отсутствие на предприятии достаточно необходимых средств
учета энергопотребления.
Основные экономические выгоды от внедрения СЭнМ на предприятии представлены на рис. 1.1.
ЧТО ДАЕТ ВНЕДРЕНИЕ ЭНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТА?
Результаты внедрения системы энергоменеджмента
Организационный
эффект
− эффективное управление
энергопотреблением;
− улучшение
производственного цикла;
− повышение общей управляемости компании и оптимизации
всех
бизнеспроцессов
Финансовый эффект
Репутационный эффект
− улучшение финансовых
показателей компании за
счет прямой экономии всех
видов энергоресурсов;
− имиджевая привлекательность компании, реализующей политику энергоэффективности производства в
глазах
бизнес-партнеров,
населения и органов власти;
− сокращение
издержек,
выявление и устранение
непроизводственных расходов;
− повышение финансовой
прозрачности компании;
− репутация компании как
успешной в повышении
своей энергоэффективности
− гарантии инвестирования
в энергосберегающие
проекты
Повышение управляемости компании
Оптимизация издержек
компании
Поддержание имиджа и
репутации компании
Обеспечение инвестиционной привлекательности и рост стоимости компании
Рис. 1.1. Основные экономические выгоды от внедрения СЭнМ
Однако необходимо учитывать и то обстоятельство, что формирование и развитие СЭнМ на предприятиях может вызывать затраты,
связанные со следующим:
 необходимостью консультаций у внешних экспертов;
 дополнительным образованием специалистов;
 созданием отдела энергоменеджмента (введением новой должности энергоменеджера);
27
 разработкой и ведением дополнительной внутренней документации; созданием дополнительных средств энергетического мониторинга;
 разработкой, демонстрацией и распространением разнообразных
информационных материалов о достигнутых результатах деятельности
предприятий в области энергетического менеджмента и др.
Деятельность в области энергетического менеджмента должна
осуществляться предприятиями, исходя из следующих принципов [3–5]:
 приоритетности управления энергосбережением;
 «прозрачности» информации о результатах энергосбережения
(доступности показателей результативности энергосберегающей деятельности предприятия для всех заинтересованных сторон);
 широкого охвата (вовлечения в деятельность по энергоменеджменту работников всех уровней и должностей с четким определением их
подчиненности и ответственности);
 предотвращения воздействия на окружающую среду;
 постоянного улучшения результатов энергосберегающей
деятельности и совершенствования СЭнМ;
 интеграции СЭнМ с общей системой менеджмента предприятия;
 добровольности деятельности в области энергетического
менеджмента;
 независимости аудита СЭнМ.
Предприятие, которое построило и наладило работу качественной
СЭнМ, получает уникальную возможность улучшить производственный
цикл, своевременно проводить наиболее эффективные мероприятия по
энергосбережению, постоянно получать отдачу от этих мероприятий в
виде финансовой прибыли [3–10].
В 2014 г. Международной организацией по стандартизации ISO
запланировано издание новых стандартов, имеющих отношение к СЭнМ
(новых стандартов из серии ISО 5000Х):
− ISO/DIS 50002 Энергоаудиты;
− ISO/CD 50003 Оценка соответствия – Требования для органов,
выполняющих аудит и сертификацию СЭнМ;
− ISO/CD 50004 Системы энергоменеджмента – Руководство по
внедрению, поддержанию в рабочем состоянии и улучшению СЭнМ;
− ISO/PWI 50005 Системы энергоменеджмента – Модульное внедрение СЭнМ с использованием методов оценки уровня энергоэффективности;
− ISO/CD 50006 Энергобазовая линия и индикаторы энергоэффективности – Общие принципы и Руководство;
− ISO/CD 50015 Измерение и верификация организационного уровня энергоэффективности – Общие принципы и руководящие указания;
− ISO/AWI 5000Х Руководящие указания для пользователей по
оценке и улучшению энергосервисов.
Главной целью энергоменеджмента является сокращение затрат
предприятия на производство продукции за счет снижения расходов на
топливно-энергетические и другие ресурсы. При этом энергоменеджмент
28
должен представлять собой эффективно (т.е. результативно) и стабильно
работающую систему, что обеспечивает решение главной цели.
Для достижения главной цели энергоменеджмента необходимо
решение следующих задач:
 создание целостной картины потребления энергетических и других
ресурсов на предприятии в целом и по отдельным его подразделениям;
 создание целостной картины производства энергетических и других ресурсов.
 создание системы учета и контроля за потреблением ТЭР;
 проведение регулярного анализа эффективности потребления
ТЭР;
 разработка и внедрение энергосберегающих мероприятий (ЭСМ).
Обобщение существующего практического опыта разрешает выделить ряд принципиальных расхождений между традиционным управлением энергоиспользованием и энергетическим менеджментом, которые
определяют новизну, преимущества и особенности последнего (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Результаты сравнения традиционного управления энергоиспользованием и энергетического менеджмента
№
п/п
Традиционное управление
энергоиспользованием
1
1
2
Обязательная деятельность, обусловленная требованиями законодательства
(государственного
энергетического контроля)
2
Отсутствие на предприятии четко
сформулированных, взаимозависимых и документированных
энергосберегающей
политики,
целей и задач. Практическое отсутствие целей, связанных с процессами
последовательного
улучшения
Преимущество внешних нормативов по энергопотреблению
3
4
Планирование экономии энергоресурсов по отдельным подразделениям, как правило, экономически неэффективно для предприятия
Энергетический менеджмент
3
Инициативная и добровольная в
своей основе деятельность, обусловленная решениями руководства
предприятия и в большинстве случаев является дополняющей к требованиям законодательства
В основе энергоменеджмента лежат
четко сформулированные, взаимозависимые и документированные
политика, цели и задачи
Преимущество внутренних, самостоятельно установленных предприятием нормативов по энергопотреблению
Менеджмент,
непосредственно
взаимосвязанный с возможностью
получения значительных прямых и
главным образом косвенных экономических эффектов (например, при
инвестициях в производство)
29
Продолжение табл. 1.1
1
5
6
7
8
9
10
2
В основном осуществляется ответственными
специалистами.
Руководство предприятия и персонал в целом, как правило, не
принимают активного участия
Осуществляется строго в рамках
должностных обязанностей и
инструкций
Организация деятельности практически не меняется и не совершенствуется во времени
Приоритет для отдельных высокозатратных мероприятий и действий
Практическая доступность планов
и результатов деятельности для
большинства внешних заинтересованных лиц и сторон
Пренебрежение отрицательными
результатами деятельности. Боязнь и замалчивание негативних
результатов
11
Отсутствие любой внешней независимой оценки (энергоаудита)
организации деятельности и
достигнутых результатов
12
Относительная легкость имитации и фальсификации эффективной деятельности в области формального энергетического управления
3
Важный результат возможно получить только при условии активного
сознательного участия руководства
предприятия и персонала в целом
В значительной мере определяется
инициативой и личной заинтересованностью энергоменеджера и персонала в результатах деятельности
Деятельность систематически корректируется, дополняется и усовершенствуется из года в год
Приоритет для многочисленных
беззатратных и малозатратных
мероприятий и действий
Постоянная активная демонстрация
планов и результатов деятельности
всем заинтересованным лицам и
сторонам
Ценность отрицательных результатов. Открытая демонстрация
отдельных отрицательных результатов деятельности наравне с положительными результатами
Энергоаудит (оценка организации
деятельности и достигнутых результатов третьей стороной) является
неотъемлемой составной частью
любой СЭнМ
Практическая нецелесообразность
имитации и фальсификации эффективной деятельности в области
энергетического менеджмента
Чтобы свести к минимуму объективно существующие недостатки в
управлении энергоиспользованием, следует принять специальные меры
по обеспечению организационного, информационного и методического
единства в выполнении всех работ в этой области. При этом следует учитывать специфику регулирования отношений в энергетике, вызванную
объективными условиями функционирования отрасли.
Цель внедрения стандарта ISO 50001:2011 заключается в том,
чтобы обеспечить предприятия структурированным и всеобъемлющим
руководством по оптимизации процесса потребления энергетических
ресурсов и системным управлением данным процессом.
Стандарт ISO 50001:2011 – это система энергоменеджмента, являющаяся фундаментальной базой для создания эффективного и современного энергетического менеджмента на промышленных, торговых и других
30
предприятиях и организациях. Предприятия, внедрившие СЭнМ по стандарту ISO 50001, получают объективную возможность сократить издержки на потребление энергетических ресурсов и снизить выбросы углекислого газа в окружающую среду, а также дает огромное количество
преимуществ пользователям.
Стандарт ISO 50001 предназначен как для самостоятельного применения, так и для его применения в составе других систем управления
качеством, воздействием на окружающую среду, безопасными условиями
труда, социальной ответственностью.
Основная роль в реализации эффективного энергоменджмента
отводится руководству предприятия. Его задача – сформулировать и принять энергетическую политику предприятия и поддерживать СЭнМ в
работоспособном и самосовершенствующемся состоянии.
Политика энергосбережения предприятия должна [20]:
 определять основные задачи в сфере энергопользования и
доступные предприятию границы применения СЭнМ;
 включать в себя требования по энергоэффективности и энергосбережению;
 предусматривать обязательства по правовому и информационному обеспечению эффективного энергопользования;
 обеспечивать возможность внесения корректив и пересмотра задач.
Предприятие должно иметь сформулированные и задокументированные цели, задачи и планы действий на определенные периоды. Цели и
задачи должны быть контролируемы и, как правило, иметь количественное отражение относительно базового периода.
При определении целей и задач для энергоменеджмента должны
учитываться условия ведения бизнеса предприятия.
Планы мероприятий по эффективному энергоиспользованию
должны быть комплексными и исполняться при следующих условиях:
 определения ответственных лиц по каждому мероприятию;
 установления конкретных сроков и количественных заданий по
исполнению каждой индивидуальной цели и задачи;
 к плану должны быть приложены методики определения показателей энергоэффективности.
В значительной степени успешность внедрения СЭнМ на предприятии зависит от отношения руководства предприятия к данному аспекту.
От проявленного внимания и инициативы зависит, будет ли проведен
дальнейший курс на реформы на предприятии или же все закончится
оформлением энергетического паспорта.
В ISO 50001, как и во всех стандартах систем менеджмента, роль
высшего руководства (топ-менеджмента) имеет очень большое значение.
Топ-менеджмент организации должен взять на себя обязательства по
выполнению требований соответствующего стандарта и законодательства, непрерывному улучшению эффективности СЭнМ посредством [8]:
− определения энергополитики;
31
− идентификации области и границ, в рамках которых внедрена и
функционирует СЭнМ;
− определения необходимых критериев и методов, чтобы гарантировать эффективность, функционирование процессов и контроль над ними;
− учета всех факторов, влияющих на потребление энергии, при долгосрочном планировании, если это применимо;
− доведения до сведения всех заинтересованных лиц внутри и вне
организации важности энергоменеджмента;
− установления энергоцелей и гарантирования их достижения;
− выделения необходимых ресурсов; проведения анализа системы
со стороны руководства.
Система энергетического менеджмента, как органическая часть
предприятия, должна разрабатываться, исходя из ее назначения, целевой
ориентации и условий функционирования, а не формироваться эволюционным путем из службы главного энергетика (механика) с помощью отдельных частных нововведений. Внедрение СЭнМ на предприятии, а
также совершенствование всех ее показателей деятельности, функциональной и организационной структур, технологий управления и других
должно проводиться поэтапно и базироваться на единой системной основе – проекте внедрения СЭнМ.
Последовательность разработки и внедрения СЭнМ на предприятии
включает ряд характерных этапов, выполнение которых является обязательным для эффективного функционирования СЭнМ. Среди них [1, 2]:
1) разработка политики энергосбережения предприятия;
2) разработка программы энергосбережения предприятия;
3) разработка программы (проекта) внедрения СЭнМ;
4) формирование службы энергоменеджмента;
5) внедрение комплекса энергетического мониторинга;
6) создание комплекса внутренних стандартов, регламентирующих
функционирование СЭнМ;
7) разработка программ мотивации, информирования и обучения
персонала в сфере энергосбережения;
8) обучение персонала в сфере энергосбережения;
9) проведение аудита СЭнМ;
10) проведение сертификации СЭнМ.
При этом не следует рассматривать процесс внедрения СЭнМ на
предприятии как разовое действие, заканчивающееся решением определенной совокупности задач. Это последовательный, постоянно действующий процесс оптимизации всех сторон деятельности как управляемой,
так и управляющей системы в сфере повышения уровня эффективности
энергоиспользования. Для эффективного выполнения этих работ в первую
очередь необходимо добиться поддержки со стороны высшего административно-управленческого персонала (руководства) предприятия.
Эффективное выполнение комплекса работ по разработке и внедрению СЭнМ на предприятии невозможно без наличия соответствующего
организационного, технического, программного, информационного,
лингвистического, математического, ресурсного и правового обеспечения.
32
При этом для достижения цели функционирования СЭнМ и решения
поставленных перед ней задач, необходимо проводить периодическое
регулирование ее состояния. Регулирование может проводиться как за
счет внешних (законодательство и нормативно-технические документы,
инспекция, экспертиза, внешний аудит), так и за счет внутренних (внутренние нормативно-технические документы, контроль со стороны руководства, внутренний аудит, корректирующие действия) инструментариев.
Стандарт ISO 50001 основан на основе цикла непрерывного улучшения «Планируй-Выполняй-Контролируй-Улучшай» (Plan-Do-CheckAct) и включает энергоменеджмент в ежедневную практическую деятельность организаций. Цель этого международного стандарта – дать организациям возможность создания систем и процессов, необходимых для
улучшения энергетических параметров, в том числе энергетической
эффективности и интенсивности.
Правило цикла «Планируй-Выполняй-Контролируй-Улучшай»
устанавливает условие для постоянного совершенствования процессов
или систем. Эта модель является динамической – результаты одного
цикла служат основой для еще лучших результатов следующего цикла.
Далее, приведем краткое описание каждому шагу цикла «Планируй-Выполняй-Контролируй-Улучшай» энергоменеджмента [2]:
1. Планируй – установление целей энергосбережения, определение
стратегии и мер, распределение ответственности, обеспечение необходимыми ресурсами, подготовка плана действий.
2. Выполняй – установление структуры менеджмента для поддержки постоянных процессов, осуществление мер по улучшению (например,
эффективные технологии/процедуры).
3. Контролируй – проверка степени достижения поставленных
целей и эффективности СЭнМ, рассмотрение новых идей, возникающих
при внутренних аудитах и, если необходимо, консультации с внешними
аудиторами.
4. Улучшай – стратегическая оптимизация при рассмотрении
текущих данных по энергетике, результатов аудита и новой информации,
оценивание степени прогресса с учетом текущих характеристик рынка
энергоресурсов, постановка новых целей.
Схематично цикл «Планируй-Выполняй-Контролируй-Улучшай»
показан на рис. 1.2.
Стандарт ISO 50001 основан на методике, разработанной
Министерством энергетики США совместно с Министерством по охране
окружающей среды США [3]. Ниже представлены шаги этой методики:
Шаг 1: Принять обязательства.
Первый элемент успешного управления энергопотреблением,
независимо от размера и типа организации – это принятие обязательств.
Предприятие должно взять на себя обязательство выделить персонал и
средства для достижения непрерывного улучшения производственного
цикла, в том числе за счет улучшения показателей использования энергии
на единицу производимой продукции.
33
Рис. 1.2. Модель системы энергетического менеджмента
(цикл PDCA)
Создание СЭнМ начинается с осознания еѐ необходимости и
закрепления этого понимания документально.
Для этого необходимо:
1. Назначить ответственного за энергоменеджмент (например,
заместителя руководителя предприятия), который устанавливает цели,
отслеживает прогресс и координирует деятельность рабочей группы по
энергосбережению.
2. Создать рабочую группу по энергоэффективности из специалистов ключевых подразделений организации.
3. Разработать программу по энергосбережению на предприятии,
которая определяет:
− энергетическую политику предприятия: цели энергосбережения и
задачи на каждом этапе;
− принципы распределения обязанностей и ответственности за проведение работ по энергосбережению.
Шаг 2: Оценить эффективность использования энергии.
Для оценки необходимо:
1. Собрать исходные данные и определить «точку отсчета» для
оценки последующего прогресса, достигнутого вследствие внедрения
СЭнМ на предприятии.
34
2. Провести сравнительный анализ использования энергии на
предприятиях-конкурентах и определить приоритетные этапы производственного цикла, которые требуют совершенствования.
3. Проанализировать характер и тенденции использования энергии
на предприятии.
4. Провести техническую оценку и аудит для определения эффективности работы оборудования, процессов и систем производственного
цикла.
5. Подготовить на основе результатов аудита подробный отчет о
мерах, которые могут быть приняты для сокращения энергопотребления
(от корректирования операций производственного цикла до замены
оборудования).
Оценка эффективности использования энергии поможет:
 понять каким образом используется энергия на вашем предприятии (сколько энергии расходуется на каждом этапе производственного
цикла, каким подразделением и на производство какого продукта);
 подсчитать объем расходов, связанных с оплатой энергии в общих
производственных затратах;
 выявить наиболее и наименее энергоэффективные этапы производства и обозначить приоритеты для дальнейшего совершенствования
производственного цикла;
 создать основу для принятия решений по совершенствованию
производственного цикла.
Шаг 3: Установить цели.
Установка четких целей, направленных на получение количественных и качественных результатов, имеет важнейшее значение для разработки эффективной стратегии по совершенствованию производства и
извлечению финансовой выгоды.
Рабочая группа по энергоэффективности во главе с руководителем
энергоменеджмента несет ответственность за разработку и достижение
поставленных целей.
Для разработки целей необходимо:
− обозначить рамки, в т.ч. необходимые организационные ресурсы
и сроки;
− определить реально достижимый потенциал энергосбережения на
предприятии (в т.ч. учитывая имеющиеся в наличии ресурсы и успешный
опыт других предприятий).
Шаг 4: Разработать план действий.
После установки целей предприятие должно перейти к разработке
плана действий.
Общие рекомендации по разработке плана действий:
1. Согласовать список мер, необходимых для модернизации производства (см. шаг 2).
2. Определить целевые показатели для каждого объекта, подразделения, производственного процесса для отслеживания прогресса в достижении общей цели предприятия (обозначенной на шаге 3).
35
3. Установить сроки выполнения плана: начало и завершение
работ, этапы и ожидаемые промежуточные результаты.
4. Создать систему контроля, чтобы отслеживать ход действий и
оценивать прогресс.
5. Распределить роли и функции: обозначить круг вовлеченных
сотрудников и внешних специалистов и их обязанности.
6. Обеспечить финансирование: определить требуемые ресурсы и
составить смету расходов по каждому пункту плана действий. Затраты
энергоменеджмента состоят из текущих расходов (оплата труда и обучение персонала, премиальные за лучшие результаты по энергосбережению
и т.д.) и расходов на энергоэффективные мероприятия.
Шаг 5: Выполнить план.
Важным фактором для успешного осуществления плана действий
является поддержка со стороны задействованных ключевых людей. Необходимо:
1. Проинформировать сотрудников предприятия об энергетической программе.
2. Создать потенциал для реализации плана действий – содействовать повышению квалификации сотрудников, обеспечить доступ к
информации и передовому опыту.
3. Мотивировать персонал предприятия, в частности, создать
стимулы и систему поощрения сотрудников для повышения энергетической эффективности на предприятии.
4. Отслеживать и контролировать выполнение плана с помощью
системы мониторинга, разработанной в рамках шага 4.
Шаг 6: Оценить результаты.
Оценка результатов позволяет своевременно определять и вносить
необходимые коррективы в план действий и является основой СЭнМ.
Оценка прогресса основывается на анализе потока информации о потреблении энергоресурсов. От достоверности, полноты, оперативности и
формы представления этой информации зависит жизнеспособность всей
СЭнМ.
Такая информация позволит:
− оценить эффективность проводимых мероприятий;
− внести коррективы и разработать дополнительные мероприятия
по энергосбережению;
− подсчитать и распределить сэкономленные средства.
Шаг 7: Оценить прогресс.
Признавая достижения предприятия, укрепляется имидж и создается надѐжная репутация, что является конкурентным преимуществом и
делает предприятие более привлекательным для деловых партнеров,
клиентов и работников. Также немаловажным является поощрение
усилий отдельных департаментов предприятия и работников, которые
добились наиболее высоких результатов энергосбережения. Система
поощрения позволяет укрепить мотивацию персонала и получить
наибольшую отдачу от приложенных усилий по энергосбережению.
36
Обобщенный алгоритм создания СЭнМ состоит из следующих этапов (шагов) [5, 6]:
− разработка и согласование энергетической политики предприятия;
− анализ существующей на предприятии СЭнМ и выявление несоответствий и недостатков;
− разработка стандарта предприятия по СЭнМ;
− разработка документации для управления энергоэффективностью
на предприятии и выстраивание бизнес-процессов;
− назначение энергоменеджера;
− обучение персонала;
− налаживание процесса мониторинга за использованием ТЭР;
− разработка комплексной программы энергосбережения на предприятии;
− разработка системы мотивации персонала за эффективное использование ТЭР.
Этапы внедрения СЭнМ и соответсвующие им основные мероприятия:
1. Подготовительный этап внедрения СЭнМ: подготовка бизнесплана; гарантирование ответственности руководства за внедрение СЭнМ;
утверждение группы сотрудников, ответственных за внедрение СЭнМ;
понимание роли документов и записей, основ построения СЭнМ.
2. Энергопланирование: сбор энергоданных; поддержание записей
и анализ энергоданных; формулировка энергетической базовой линии и
определение индикаторов энергоэффективности (ИЭ); идентификация
законодательных и иных требований; определение существенных способов использования энергии и возможностей в части повышения уровня
энергоэффективности; определение приоритетов возможностей увеличения уровня энергоэффективности и энергоцелей; определение энергозадач; разработка планов действий в области СЭнМ.
3. Проверка выполнения требований шагов 1 и 2. Запуск СЭнМ:
проверка статуса выполнения результатов шагов 1–2, достаточного выделения ресурсов; идентификация возникших проблем; проверка внутренних каналов информирования.
4. Менеджмент текущего состояния СЭнМ: менеджмент и контроль
информации; установление операционного контроля; гарантирование
компетенции персонала; гарантирование информирования персонала;
установление спецификаций закупок; включение энергетических требований в процедуры закупок; включение энергетических требований в
проектирование; внутреннее информирование; решение о внешнем
информировании.
5. Проверка СЭнМ: мониторинг, измерения и анализ ключевых
характеристик; поверки измерительного оборудования; оценка законодательных и иных требований; планирование и проведение внутренних
аудитов; анализ КД и ПД; поиск свидетельств корректного функционирования СЭнМ.
37
6. Поддержание и совершенствование СЭнМ: сбор информации для
анализа со стороны руководства; проведение анализа со стороны руководства; гарантирование непрерывного совершенствования.
1.2. Организационная структура СЭнМ. Основные обязанности
энергоменеджеров
1.2.1. Анализ данных о существующем положении и возможностях реализации энергосберегающей политики
1.2.1.1. Общая характеристика предприятия
Общая характеристика предприятия включает такие составляющие:
− структура предприятия;
− описание схем энергоснабжения предприятия;
− описание схем энергоиспользования предприятия;
− анализ выполнения технико-экономических показателей за два–
пять последних лет;
− объемы потребления ТЭР по отдельным цехам и производствам.
Далее целесообразно привести характеристику энергетических
потоков:
− средства мониторинга выработки и потребления ТЭР;
− средства учета потребления ТЭР;
− организация коммерческого учета электрической энергии;
− система автоматизированного контроля и учета использования
ТЭР.
За результатами анализа делается вывод об уровне энергопотребления и энергоэффективности. Например, возможен следующий вывод:
обследование предприятия и анализ поцесса энергоиспользования свидетельствуют о том, что хотя в последнее время на предприятии были установлены новые счетчики активной и реактивной мощностей, их количество и место расположения недостаточны для полноценной оценки и
анализа ситуации на предприятии. В связи с чем рекомендуется установить дополнительные счетчики активной и реактивной энергии, а также
мазутомеры, которые в большей степени позволят оценить реальный
уровень потребления ТЭР. Основные измерения для коммерческого и
технического учета потребления ТЭР и мониторинга текущего состояния
технологического процесса на предприятии реализованы и используется
АСУ ТП.
1.2.1.2. Характеристика структуры системы управления энергоиспользованием, имеющейся на предприятии
Предполагается проведение анализа информационных потоков об
использовании ТЭР на предприятии. Данные по функциям управления
энергоиспользованием возложенны на персонал предприятия в действующей организационной структуре [20].
38
Пример функций отдельных должностных лиц:
1. Заместитель главного инженера по эксплуатации должен:
− организовывать разработку и реализацию планов внедрения
новой техники и технологий, проводить организационно-технические мероприятия, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы;
− в соответствии с утвержденными бизнес-планами организации
на средне- и долгосрочную перспективу руководить разработкой мероприятий по реконструкции и модернизации организации, бережному
использованию природных ресурсов;
− организовывать обучение и повышение квалификации рабочих и
специалистов и обеспечивать постоянное совершенствование подготовки
персонала.
2. Начальник производственно-технического отдела:
− проводить систематический анализ технико-экономических показателей работы предприятия, устанавливать причины их отклонения от
оптимальных и разрабатывать мероприятия по устранению этих причин;
− организовывать разработку и обобщение мероприятий по
снижению потерь электроэнергии, по экономии топлива и электроэнергии
на собственные нужды, контроль выполнения этих мероприятий;
− организовывать учѐт расхода топлива, воды, электрической и
тепловой энергии;
− проводить анализ показателей экономичности работы оборудования, расхода топлива;
− проводить анализ эффективности режимно-наладочных работ.
3. Руководитель режимной группы должен:
− организовывать и проводить порученные ему работы по разработке и внедрению режимов работы теплосилового оборудования,
эксплуатационно-наладочным испытаниям котлов, турбин, теплосети и
вспомогательного оборудования;
− проводить контроль величины утечек пара, конденсата и воды, а
также давать рекомендации по их устранению;
− организовывать и проводить систематическое повышение
квалификации путѐм изучения новых достижений науки и техники в
области эксплуатации, проведения испытаний и наладки теплосилового
оборудования;
− организовывать поверки средств измерений и приборов режимной группы;
− обеспечивать режимную группу нормативно-технической документацией.
4. Руководитель учетной группы:
− организовывать учет выработки и отпуска тепловой и электрической энергии;
− контролировать учет топлива, химически очищенной воды в
соответствии с требованиями;
− проводить объективный анализ технико-экономических показателей для оценки состояния оборудования станции, режимов его работы,
39
соответствия нормируемых и фактических показателей, эффективности
проведения организационно-технических мероприятий;
− определять пути сокращения нерационального расхода топлива
методом расчета нормативных удельных расходов топлива;
− проводить своевременное информирование руководства об
отклонениях учитываемых параметров основного и вспомогательного
оборудования;
− своевременно предоставлять годовые, квартальные и ежемесячные формы отчетов.
5. Руководитель учетной группы/инженер учетной группы:
− проводить ежемесячный учет выработки электроэнергии, отпуска электроэнергии потребителям, расхода электроэнергии на собственные
и хозяйственные нужды;
− проводить ежемесячный учет выработки и отпуска тепловой
энергии;
− проводить ежемесячный учет движения топлива.
6. Заместитель начальника отдела материально-технического снабжения:
− организовывать обеспечение всеми необходимыми для его
производственной деятельности материально-техническими ресурсами
(сырьем, материалами, топливом, инструментом, запасными частями,
спецодеждой и др.).
7. Инженер учетной группы:
− проводить систематический анализ технико-экономических
показателей;
− проводить ежедневный учет выработки и отпуска тепловой
энергии;
− проводить ежедневное оформление сводных данных по техникоэкономическим показателям в формах, определенных руководством станции;
− заполнять бланк (таблицу) технико-экономических показателей
предприятия.
8. Инженер по распределению и контролю за режимом потребления
электроэнергии:
− составлять ежесуточные и ежемесячные балансы электроэнергии;
− проводить систематический анализ отпуска электроэнергии
потребителям для обеспечения оптимальной и экономичной работы оборудования;
− осуществлять постоянный учѐт и контроль за режимом отпуска,
распределения и потребления электроэнергии;
− принимать участие в разработке мероприятий по снижению
потерь электроэнергии, электроэнергии на собственные нужды.
9. Организатор производственного обучения:
− организовывать проведение подготовки, переподготовки и
повышения квалификации работников на предприятии;
40
− своевременно составлять в установленных видах отчетность по
подготовке кадров и повышению квалификации персонала;
− оптимизировать процесс планирования и организации проведения профессионального обучения персонала;
− проводить систематический анализ специализированных управленческих действий по развитию кадрового персонала по итогам проведения деловой оценки, аттестации и проверки знаний персонала;
− организовывать работу с резервом кадров и совершенствовать
работу по планированию карьеры специалистов;
− создавать систему работы с молодыми специалистами.
Кроме указанных выше должностных обязанностей, в должностные
обязанности заместителя главного инженера по эксплуатации входит:
− определять техническую политику и направления технического
развития организации в условиях рыночной экономики, пути реконструкции и технического перевооружения действующего производства,
уровень специализации и диверсификации производства на перспективу с
целью обеспечения способности к действию, мобильности и прибыльности;
− осуществлять руководство деятельностью соответствующих
структурных подразделений;
− направлять и координировать работу подразделения, решать
административные вопросы в пределах своей компетенции; исполнять
свои обязанности под общим руководством первого руководителя организации и во взаимодействии с руководителями других подразделений и
служб;
− обеспечивать эффективность проектных решений, своевременную
и качественную подготовку производства, техническую эксплуатацию,
ремонт и модернизацию оборудования, достижение высокого качества
продукции;
− осуществлять контроль за соблюдением проектной, конструкторской и технологической дисциплины, правил и норм по охране труда,
технике безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности, требований природоохранных, санитарных органов, а также органов, осуществляющих технический надзор;
− обеспечивать своевременную подготовку технической документации
(чертежей, спецификаций, технических условий, технологических карт);
− заключать с научно-исследовательскими, проектными (конструкторскими и технологическими) организациями и высшими учебными
заведениями договоры на разработку новой техники и технологии производства, проектов реконструкции организации, ее подразделений, обновления и модернизации оборудования, комплексной механизации и
автоматизации производственных процессов, автоматизированных систем
управления производством, осуществлять контроль за их разработкой,
организовывать рассмотрение и внедрение проектов технического
перевооружения, разработанных сторонними организациями, составление
заявок на приобретение оборудования на условиях лизинга;
41
− координировать работу по вопросам патентно-изобретательской
деятельности, унификации, стандартизации и сертификации продукции,
аттестации и рационализации рабочих мест, метрологического обеспечения, механоэнергетического обслуживания производства;
− принимать меры по совершенствованию организации производства, труда и управления на основе внедрения новейших технических и
телекоммуникационных средств выполнения инженерных и управленческих работ;
− организовывать проведение научных исследований и экспериментов, испытаний новой техники и технологии, а также работу в области
научно-технической информации, рационализации и изобретательства,
распространения передового производственного опыта;
− проводить работу по защите приоритета внедренных научнотехнических решений, подготовке материалов на их патентование, получение лицензий и прав на интеллектуальную собственность;
− руководить деятельностью технических служб организации,
контролировать результаты их работы, состояние трудовой и производственной дисциплины в подчиненных подразделениях.
1.2.1.3. Оценка текущего состояния энергоменеджмента
Для оценки текущего состояния энергоменеджмента на предприятии, в ходе проведенного обследования, заполняется матрица энергоменеджмента и первичный чек-лист, которые приведены в табл. 1.2 и А.1
(приложение А) соответственно. Матрица энергоменеджмента определяет
существующий на предприятии уровень энергоменеджмента. Всего установлено пять уровней (4, 3, 2, 1, 0). Каждая колонка матрицы рассматривает один из шести организационных аспектов: политику, организацию,
мотивацию, информационные системы, маркетинг и инвестирование.
Горизонтальные ряды (уровни) от 0 до 4 представляют собой всѐ более
совершенные подходы к решению этих вопросов. Результаты изучения
организационной структуры показали, что на предприятии уже заложены
предпосылки для внедрения и эффективного функционирования СЭнМ.
Интегральные показатели приведены в табл. 1.3. Первичный чек-лист
приведен в Приложении А.
42
Таблица 1.2
Матрица энергоменеджмента
Уровень
1
Энергетическая
политика
2
Организация
3
Мотивация
4
Информационные
системы
5
4
Энергетическая
политика, план
действий и регулярные обзоры
находят понимание у высшего
руководства как
часть общей стратегии
Энергоменеджмент полностью
интегрирован в
структуру
менеджмента.
Делегирование
ответственности
за энергопотребление
Официальные и
неофициальные
каналы взаимодействия регулярно используются энергоменеджером и
персоналом
энергослужб на
всех уровнях
Всеобъемлющая
система устанавливает цели, следит за
потреблением,
устанавливает нарушения, количественно определяет экономию и
регистрирует бюджетные расходы
3
Официальная
энергетическая
политика, но нет
заинтересованности со стороны высшего
руководства
Энергоменеджер контролируется комитетом по энергетике, представляющим всех
потребителей,
возглавляемым
членом управляющего совета
Комитет по
энергетике используется как
основной канал
наряду с прямыми контактами с главными
потребителями
Отчѐты по целевому мониторингу
для всех подразделений, основанные
на непосредственных измерениях,
также как и информация о экономии
энергоресурсов
Маркетинг
6
Маркетинг
показателей
энергоэффективности и
работы
энергоменеджмента как
внутри предприятия, так и
за его пределами
Программа
повышения
осознания для
персонала и
регулярные
рекламные
компании
Инвестиции
7
Уклон в сторону экологически чистых
схем с детальной оценкой
инвестирования во все
варианты
нового строительства и
модернизации
Те же самые
критерии
окупаемости,
что и применяемые для
всех других
вложений
43
44
Продолжение табл. 1.2
1
2
3
2
Не принята официально энергетическая политика,
разработанная
энергоменеджером
или старшим менеджером подразделения
Энергоменеджер
отчитывается
специальному
комитету о структуре управления и
его полномочия
неясны.
1
Не зафиксирован в
письменном виде
набор рекомендаций
0
Нет определѐнной
политики
Энергоменеджмент возложен
как одна из задач
на кого-либо с
ограниченными
возможностями
или влиянием
Энергоменеджмент или любое
формальное делегирование ответственности за
энергопотреблением отсутствует
4
Связь с основными потребителями
через социальный
комитет, возглавляемый
старшим менеджером
подразделения
Неофициальные контакты
между инженерами и отдельными
потребителями
Нет контактов
с потребителями
5
Отчѐты по целевому мониторингу
для всех подразделений, основанные
на показаниях коммерческих счѐтчиков. Энергетические показатели
могут использоваться в разработке
бюджета
Отчѐты по затратам
основаны на счетах.
Инженер собирает
отчеты для внутреннего использования в техническом отделе
Нет информационной системы. Нет
учѐта энергопотребления
6
7
Обучение
некоторых
специально
выделенных
сотрудников
Инвестиции
только по
критерию
малого срока
окупаемости
Неофициальные контакты
используются
для пропаганды энергосбережения
Внедрение
только малозатратных
мероприятий
Не пропагандируется энергосбережение
Нет вложений
в повышение
энергоэффективности
Интегральные показатели теста
Оценка
22–24
Отлично
19–21
Хорошо
13–18
Посредственно
7–12
Плохо
0–6
Очень
плохо
Состояние
Энергетический менеджмент
имеет высший приоритет на
предприятии. Необходимо продолжать роботу, не забывая
правило: самоуспокоенность
опасна
Энергетический менеджмент
интересует предприятие в целом, однако руководство относит управление энергетикой
скорее к техническим вопросам,
чем к общему менеджменту
Энергетический менеджмент
носит непоследовательный
характер. Руководство полагает,
что управление энергией – инженерно-техническая задача.
Потенциал энергоменеджмента
используется слабо
Имеются элементы энергетического энергоменеджера, реализуемые, вероятно, в различных
группах, занятых в основном
эксплуатацией оборудования.
Возможности энергоменеджмента используются слабо
Энергетический менеджмент
отсутствует или находится в
зачаточном состоянии. Предприятие несет потери от неэффективного использования
энергии – возможно, 20 % и
более от ее стоимости.
Таблица 1.3
Рекомендации
Нужно интересоваться передовыми достижениями в энергосберегающих технологиях и
управлении энергопотреблением, а также внедрять их в
свою практику
Необходимо пересмотреть
базовые аспекты организации,
включить эффективное управление энергопотреблением в
приоритетные направления по
контролю затрат; совершенствовать структуру и процедуру энергоменеджмента
Основная задача – поднять
престиж энергоменеджера,
внедрить в практику все аспекты целевого мониторинга,
повысив тем самым отдачу от
его работы
Необходимо выявить основные препятствия, мешающие
развитию системы энергоменеджмента, и устранить их.
Требуются существенные
усилия по интеграции энергоменеджмента в структуру
управления предприятием
Необходимо планомерно
налаживать систему управления энергопотреблением во
всех ее аспектах: техническом
оснащении, создании структуры и процедуры, обучения
персонала
Например, за результатами анализа матрицы энергоменеджмента
получен интегральный показатель теста, равный 10. Это позволяет сделать вывод, что на предприятии имеются элементы энергетического
энергоменеджера, реализуемые, вероятно, в различных группах, занятых в
основном эксплуатацией оборудования, а возможности энергоменеджмента используются слабо. Поэтому рекомендуется выявить основные
препятствия, мешающие развитию системы энергоменеджмента, и устранить их. Требуются существенные усилия по интеграции энергоменеджмента в структуру управления предприятием. Как первоочередное
45
руководство можно использовать, чтобы реализовать шаги, прописанные
в матрице энергетического менеджмента.
1.3. Уровни и базовые показатели энергоэффективности предприятия
1.3.1. Создание СЭнМ на предприятии – подготовительный
этап и энергопланирование
Подготовительный этап создания СЭнМ на предприятии. Создание СЭнМ на предприятии начинается с процесса инициирования построения СЭнМ.
Руководству предприятия необходимо осознать необходимость
внедрения СЭнМ, в частности, введение в штатное расписание службы
энергоменеджмента. Необходимым является привлечение дополнительных сотрудников, а не расширение круга обязанностей имеющихся
сотрудников, которые и так загружены.
Как пример, укажем, что по штатному расписанию заместитель
главного инженера предприятия в большинстве случаев должен выполнять большой объем работ, связанных с выполнения мероприятий по
пресечению выявленных нарушений правил техники безопасности,
противопожарных и других правил деятельности, создающих угрозу
предприятию, его работникам.
Анализ существующей организационной структуры и персонала
многих предприятий показывает ряд негативных моментов, а именно:
− малочисленность служб и нежелание заниматься решением задач
по управлению энергоиспользованием ввиду необходимости решения
текущих задач, связанных с поддержанием работоспособности энергооборудования и сетей;
− отсутствие достаточного количества квалифицированных специалистов, которые могли бы эффективно решать поставленные задачи;
− отсутствие
достаточного
финансового,
материальнотехнического, информационного и аналитического обеспечения, включая
средства организации учета и контроля использования энергоресурсов.
Не способствует этому и существующая на многих предприятиях
линейно-функциональная структура управления, в которой отсутствует
механизм, способный координировать выполнение сложных, комплексных работ. По этой причине при разработке СЭнМ практически не
принимают участия другие функциональные службы предприятия,
помощь которых, как показывает опыт, необходима на всех стадиях
разработки и реализации программ энергосбережения.
Сложившаяся ситуация не позволяет энергослужбам самостоятельно, комплексно и научно обоснованно решать задачи, связанные с организацией работ по управлению энергоиспользованием.
Подготовка бизнес-плана выполнения работ. Выполнение работ по
разработке и внедрение СЭнМ на предприятии требуют привлечения
немалого количества материальных и человеческих ресурсов. Поэтому
46
для правильного расчета их количества и распределения необходимо
разработать бизнес-план выполнения работ по внедрению СЭнМ на предприятии. В бизнес-план необходимо включить мероприятия внедрения
СЭнМ на предприятии, объемы финансирования, распределение денежных потоков, количество и распределение привлеченных кадров и др. На
сегодня на международных инвестиционно-финансовых рынках выработаны определенные стандар-ты и методики подготовки бизнес-планов,
технико-экономических обоснований и инвестиционных меморандумов.
Приведем примерное содержание бизнес-плана по внедрению
СЭнМ для предприятия.
Общая структура бизнес-плана должна иметь следующие пункты:
1. Резюме.
2. Идея (сущность) предлагаемого проекта, которая включает:
− общие исходные данные и условия;
− описание СЭнМ предприятия;
− оценку опыта внедрения СЭнМ на других предприятиях;
− критерии оценки работы СЭнМ на предприятии;
− описание взаимодействия подразделений предприятия в рамках
СЭнМ;
− внешние контакты и обмен опытом внедрения и работы СЭнМ с
другими предприятиями;
− сравнения внедряемой СЭнМ с системами энергоменеджмента
предприятий, занимающихся подобной деятельностью.
3. Программа энергосбережения на предприятии и план еѐ реализации:
− описание потенциала энергосбережения предприятия;
− возможности энергосбережения на предприятии;
− перечень первоочередных проектов по энергосбережению.
4. План разработки и внедрения СЭнМ, который должен включать:
− план разработки СЭнМ предприятия (с планом-графиком выполнения работ);
− план внедрения СЭнМ на предприятии (с планом-графиком
выполнения работ);
− материальные факторы разработки и внедрения СЭнМ на предприятии.
5. Организационный план, включающий:
− организационную структуру предприятия;
− сведения о разработчике СЭнМ;
− описание внешней среды (вышестоящие и контролирующие организации);
− трудовые ресурсы предприятия;
− распределение обязанностей разработчика и сотрудников предприятия по разработке и внедрению СЭнМ на предприятии;
− сведения о членах руководящего состава предприятия.
5. Финансовый план, который включает:
− план расходов и предполагаемой экономии;
− план денежных поступлений и выплат;
47
− график реализации;
− стратегию финансирования (источники поступления средств и их
использование);
− оценку риска и страхование.
6. Приложение.
Энергопланирование – сбор и оценка входных данных (применительно к первоначальной стадии энергоанализа). Предполагается анализ
прошлого и настоящего использования и потребления энергоресурсов.
Подготовительный этап для создания СЭнМ предприятия заключается в получении данных о прошлом и настоящем использовании и
потреблении ТЭР на предприятии.
При энергопланировании нужно выделить соответствующие переменные, влияющие на значительное использование и потребление ТЭР.
Для предприятия такими переменными являются: производственная
программа и деловая активность.
Объемы производства продукции на предприятии значительно влияют
на потребление энергоресурсов, поскольку основная часть потребленных
энергоресурсов идет на технологические процессы. Далее выполняется
анализ тарифов на энергоресурсы на протяжении двух-пяти лет.
Энергопланирование – определение уровня энергоэффективности.
Выполняется анализ энергоэффективности. Например, делается вывод,
что предприятие имеет низкий уровень энергоэффективности. Об этом
свидетельствует высокое потребление мазута, угля и электроэнергии на
технологические процессы, а также высокое значение удельных норм
потребления топлива и электроэнергии на производство основных видов
продукции. Большая часть вспомогательного оборудования также отработала свой парковый ресурс. Основное и вспомогательное оборудование
цехов имеет низкие показатели и требует значительных дополнительных
затрат для поддержания его в работоспособном состоянии.
Идентификация законодательных, нормативных и других требований. Предприятие должно идентифицировать, внедрить и иметь доступ
к применимым в его деятельности законодательным и другим требованиям, которые предприятие обязуется выполнить в отношении использования и потребления ТЭР. Предприятие должно определить, каким образом эти
требования применимы к его режиму использования и потребления ТЭР,
обеспечить рассмотрение необходимых законодательных и других требований, которые предприятие обязалось выполнять при разработке, внедрении и
поддержании функционирования СЭнМ.
Законодательные и другие обязательные для организации требования должны анализироваться через определенные интервалы времени.
Разработка энергополитики и доведение ее до сведения всех заинтересованных сторон. Высшее руководство предприятия должно разработать, внедрить и поддерживать энергетическую политику в организации. Энергетическая политика должна демонстрировать приверженность
организации к улучшению использования ТЭР.
48
тика:
Для предприятия следует обеспечить, чтобы энергетическая поли-
– соответствовала характеру и масштабам предприятия, а также
влиянию используемой энергии;
– включала в себя обязательства по постоянному повышению
энергетической эффективности;
– включала в себя обязательства по обеспечению доступности
информации и всех необходимых ресурсов для достижения поставленных
целей и задач;
– включала обязательства по всем правовым и другим требованиям
в области энергосбережения, принятым на себя предприятием;
– обеспечивала основу для разработки и пересмотра энергетических
целей и задач;
– документировалась, комментировалась и была понятной в рамках
предприятия;
– регулярно пересматривалась и обновлялась по мере необходимости.
Энергопланирование – энергоанализ. Сбор и анализ информации об
использовании энергии в технологических процессах проводится для
определения возможности повышения уровня энергоэффективности
предприятия. При энергоанализе необходимо провести оценку прошлого
и текущего использования энергии.
Идентификация области значительного (существенного) энергопотребления. Для предприятия необходимо произвести идентификацию
установок, оборудования, процессов, систем и персонала, существенным
образом влияющих на использование ТЭР.
Выполняется оценка состояния основного и вспомогательного оборудования в процентных соотношениях, критериями оценки могут быть
внешний осмотр оборудования, а также полученные данные на местах.
Состояние оборудования представляется в таблице по цехам или технологиям в процентном соотношении по показателям «хорошее», «удовлетворительное», «неудовлетворительное», «аварийное».
При необходимости проводится более детальное энергетическое
обследование, которое в полной мере сможет дать энергосберегающий
эффект и в свою очередь приведет не только к снижению потребления
энергоресурсов, но и выбросов парниковых газов в атмосферу.
Оценивается возможная экономия различных видов ТЭР при осуществлении максимально возможной и экономически целесообразной
модернизации при замене всего оборудования, которое находится в неудовлетворительном состоянии.
Например, согласно динамике потребления электроэнергии оно
является более устойчивым и плавным по сравнению с потреблением
тепловой энергии. Основные потери электроэнергии происходят из-за
устаревшего и неоптимизированного оборудования, зачастую его аварийного состояния. Далее, определяется потенциал энергосбережения по
типам оборудования, для которых определено их состояние по цехам
согласно показателям «хорошее», «удовлетворительное», «неудовлетво-
49
рительное» в процентном отношении. В результате определяется потенциал энергосбережения (в процентах). Например, возможная экономия
может в среднем составить порядка 20 % при осуществлении максимально возможной и экономически целесообразной модернизации или при
замене всего оборудования, которое находится в неудовлетворительном
состоянии.
Оценка составляющих потенциала энергосбережения. Исходя
из имеющихся данных, выполняется оценка составляющих потенциала
энергосбережения.
Под потенциалом обычно подразумевают возможности, резервы,
которые могут быть реализованы во времени. Например, проводя анализ и
осуществляя оценку экономического потенциала предприятия, наряду с
количественной и качественной характеристикой ресурсов, необходимо
учитывать возможность эффективного их использования. Экономия
ресурса, в свою очередь, характеризует потенциал ресурсосбережения,
являющийся составной частью экономического потенциала. Названные
предпосылки позволяют сформулировать понятие «потенциала энергосбережения».
Потенциал энергосбережения – это резерв сокращения потребления
энергии за счет реализации энергоэффективных проектов и мероприятий,
в том числе направленных на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии, путем реализации экономических,
организационных, правовых, производственных и научно-технических
мер для повышения энергетической эффективности субъекта хозяйствования (в данном случае промышленного предприятия) при условии экологичности производства. С точки зрения существующих ограничений
различают технологический, экономический и рыночный потенциалы.
Технологический потенциал энергосбережения представляет собой
нереализованные возможности по снижению удельного расхода и потерь
энергии вследствие прогнозируемых изменений технологической структуры производства.
Экономический потенциал энергосбережения характеризует нереализованные возможности предприятий по производству энергоэффективного оборудования и потребителей по применению этого оборудования и
энергоэффективных технологий.
Рыночный потенциал энергосбережения во многом связан с рыночной ситуацией, сложившейся к моменту принятия управленческих решений по реализации энергоэффективных мероприятий.
В свою очередь, в рыночный потенциал некоторые авторы включают информационно и финансово обеспеченный потенциалы, опирающиеся на технико-экономические расчеты реализации инвестиционных
проектов в области энергосбережения. Потенциал энергосбережения
может также подразделяться по видам энергоресурсов, этапам движения и
преобразования энергоресурсов, направлениям энергосбережения, отраслям экономики, территориальному признаку. Можно рассматривать
структуру потенциала энергосбережения в зависимости от классификации
энергоэффективных проектов по определенным признакам, например,
50
нацеленность на продуктивность существующих технологий и совершенствование энергетического хозяйства. При этом под энергосберегающей
технологией понимаются структура и последовательность взаимодействия правовых, организационных, производственных, научнотехнических и экономических мер, обеспечивающих эффективное
использование энергетических ресурсов и вовлечение в хозяйственный
оборот возобновляемых, альтернативных и вторичных источников
энергии.
Методы, используемые для освоения потенциала энергосбережения
в целях экономии расхода ТЭР на единицу полезного эффекта, согласно
новому варианту инвестиционного проекта могут, например, реализоваться через систему правовых, технических, организационных и производственных мер, который представляется к внедрению в виде программы
энергосбережения.
Управление потенциалом энергосбережения – это результат реализации системы методов, способов, моделей, направленных на эффективное его освоение. Процесс этого освоения определяется как процесс
энергосбережения. Потенциал энергосбережения, как ожидаемый результат (в процентах) снижения затрат от выполнения запланированных
энергосберегающих мероприятий, может выражаться в возможном
снижении энергоемкости продукции, уровне повышения эффективности
использования ТЭР, затрат на ТЭР, а также возможном снижении топливно-энергетической составляющей затрат в себестоимости продукции.
В различных источниках потенциал энергосбережения отождествляется с «потенциалом повышения эффективности использования ТЭР»;
«потенциалом энергоэффективности».
Выделяются прямые и обратные (инверсные) показатели энергетической эффективности. Прямые отражают рост эффективности, инверсные формулируются в терминах затрат энергоресурсов на единицу полученного положительного эффекта. Под энергоэффективностью производства следует понимать результативность производства, соотношение
результатов производственной деятельности и затраченных на их достижение экономически, технически и технологически обоснованных
объемов энергетических ресурсов в условиях энергосберегающей и экологически приемлемой интенсификации промышленного производства.
Сущность процесса повышения энергоэффективности производства
состоит в снижении удельных расходов энергоносителей на производство
продукции, в рационализации режимов энергоиспользования, изменении
структуры энергопотребления, повышения экологической эффективности
производства.
В условиях научно-технического прогресса и интенсификации
производства ресурс повышения энергоэффективности становится возобновляемым: появляются новые технологии в производстве продукции,
меняется отношение к реализации мероприятий по повышению энергетической эффективности использования энергии всех видов. Реализация
технического потенциала происходит медленнее, чем экономического и
рыночного. Однако использование первого во многом определяет эффек-
51
тивность промышленного производства, конкурентоспособность выпускаемой продукции и устойчивое развитие предприятия.
Потенциал энергосбережения на предприятии имеется всегда.
Другое дело, какую часть этого потенциала экономически выгодно реализовывать. Снижение энергопотребления до минимально возможного на
сегодняшний день уровня связано с существенными затратами, которые
могут быть экономически нецелесообразны для предприятия. Задача
экономической целесообразности решается на предприятии при определении инвестиционной политики путем совместного рассмотрения всех
инвестиционных проектов вместе с проектами энергосбережения.
Получение и обоснование точной величины фактического энергетического баланса объекта и точной структуры этого баланса позволяют
определить структуру и величину потенциала энергосбережения, разницы
между возможным энергетически эффективным состоянием предприятия
и фактическим (задача не менее сложная. Необходимо, чтобы потенциал
энергосбережения был структурирован по видам потребляющих энергию
элементов, а также по факторам, которые формируют потенциал энергосбережения внутри самих элементов).
Целесообразно выделить следующие составляющие потенциала
энергосбережения:
– потенциал от реализации первоочередных мероприятий;
– потенциал от реализации возможностей энергосбережения;
– общий потенциал энергосбережения.
Идентификация и ранжирование возможностей для улучшения
уровня энергоэффективности. Улучшение уровня энергоэффективности
можно обеспечить в рамках Программы энергосбережения (далее – Программа).
Мероприятия Программы разделяются на организационные (недающие прямую экономию энергетических ресурсов, но необходимые для
создания организационной структуры управления Программой, обучения
работников предприятия, внедрения экономических стимулов к энергосбережению и повышению энергетической эффективности и практической реализации программных мероприятий) и технические, требующие капитальных вложений.
При этом организационные мероприятия необходимо проводить на
первом этапе реализации Программы. Меры организационного характера
предусматривают нормативно-правовое и финансовое обеспечение, а
также создание структур для достижения цели программ.
Меры технического (технологического) характера – предполагают
модернизацию или замену существующего энергоемкого оборудования,
внедрение новейших энергоэффективных и энергосберегающих технологий, повышение энергоэффективности производства единицы продукции,
выполнение работ, оказание услуг, уменьшение потерь ТЭР, экономию
бюджетных средств. Меры структурного характера в сфере производства –
предполагают коренные изменения в структуре производства.
Разработка и технико-экономическая оценка первоочередных и
перспективных мероприятий по энергосбережению могут выполняться с
52
привлечением алгоритма оценки эффективности реализации мероприятия
по энергосбережению, включая следующие последовательности шагов:
1. Анализ текущего состояния (оборудования, технологии);
2. Техническая сущность мероприятия по энергосбережению;
3. Расчет экономии ТЭР от внедрения мероприятия;
4. Калькуляция финансовых затрат на реализацию мероприятия;
5. Определение технико-экономических показателей проекта;
6. Оценка экономической эффективности проекта.
Анализ затрат жизненного цикла (ЖЦ) предполагает расчет показателей:
Показатель
Чистая приведенная стоимость
(NPV, грн.)
Отношение экономии к инвестициям (SIR)
Внутренняя норма прибыли (IRR)
Формула
= Полная стоимость экономии –
Полная стоимость инвестиций ЖЦ
= Полная стоимость экономии /
Полная стоимость инвестиций ЖЦ
= Банковская учетная ставка, при
которой SIR = 1,0, или NPV = 0
Срок окупаемости определяется как отношение чистых начальных
инвестиций к ежегодной экономии. В зависимости от конкретного мероприятия эти шаги имеют разный уровень детализации.
Среди возможностей для улучшения уровня энергоэффективности
предприятия можно выделить следующие:
− совершенствование энергопотребляющего оборудования, в том
числе за счет реконструкции промышленных агрегатов;
− снижение потерь энергоносителей;
− обеспечение предприятий оптимальными системами управления
энергосбережением и системами учета энергопотребления;
− автоматизация систем электроосвещения, замена систем освещения на более эффективные;
− совершенствование учета и контроля за расходом энергоресурсов
и воды в сочетании с внедрением системы стимулирования энергосбережения;
− использование современных систем отопления, вентиляции и
кондиционирования;
− внешнее и внутреннее утепление стен;
− установка частотных преобразователей и устройств плавного пуска на электродвигателях большой мощности;
− модернизация или замена систем отопления в административных
зданиях;
− уменьшение потребления электроэнергии электропотребляющим
оборудованием по средствам ремонта и замены оборудования, установки
дополнительного оборудования и др.;
− обучение персонала в области энергоэффективности;
53
− повышение эффективности производства тепловой энергии на
основе внедрения строгого контроля за основными процессами сжигания
топлива и использование энергетических приборов с высоким КПД;
− модернизация систем регулирования энергопотребления, установка систем дистанционного контроля;
− соблюдение режимов работы оборудования, использующего
топливо;
− своевременное проведение режимно-наладочных работ;
− соблюдение нормативов удельных расходов ТЭР.
Энергопланирование – определение базовой линии, индикаторов
энергоэффективности, энергоцелей и задач. Установление энергетической базовой линии. Энергетический базис – количественная ссылка для
основы сравнения энергоэффективности. Изменения энергоэффективности должны измеряться именно относительно энергобазиса.
Базовую линию устанавливают на уровне всех энергетических и
производственных показателей выбранного базового года, например 2013.
Такими показателями могут быть: производство тепловой энергии,
потребление угля и мазута, потребление электрической энергии, удельные
расходы топлива на производство тепловой энергии, удельные расходы
электроэнергии на производство тепловой энергии и т.д.
Определение индикаторов (показателей) энергоэффективности.
Показатели энергоэффективности используются для сравнения количества потребленных ТЭР в различные периоды времени. Индикаторы
энергоэффективности облегчают проведение мониторинга энергопотребления, особенно в местах повышенного потребления ТЭР, указанных в
энергетическом профиле.
Например, возможен такой индикатор энергоэффективности, как
удельная норма расхода ТЭР, который определяется помесячно для
выбранного года.
Определение энергоцелей, задач и их корреляция с индикаторами.
Энергоцели – достижение конкретных результатов энергоэффективности
в соответствии с политикой. Энергозадачи – подробная детализация
целей.
Для предприятия можно выделить следующие энергоцели (примерный перечень):
− снижение удельного расхода условного топлива на выработку
продукции до проектного значения;
− повышение энергоэффективности цехов предприятия;
− уменьшение затрат электроэнергии;
− уменьшение потребления электрической энергии энергоемкого
оборудования;
− модернизация систем внутреннего и внешнего освещения с целью
экономии электроэнергии;
− уменьшение затрат ТЭР за счет человеческого фактора;
− уменьшение выбросов парниковых газов за счет внедрения
энергосберегающих мероприятий;
− усовершенствование системы учета ТЭР на предприятии;
54
− обучение персонала предприятия в области энергоэффективности.
Энергозадачи предприятия (примерный перечень):
− проведение режимно-наладочных работ;
− замена изношенных насосов и конвейеров на современные аналогичной производительности (и/или замена изношенных узлов дробильного оборудования);
− установка частотных преобразователей на энергоемкое электрооборудование, так как пусковые токи достигают огромных значений;
− замена двигателей с низким КПД на современные;
− замена насосного оборудования на современное;
− установка дополнительных средств учета потребления ТЭР;
− установка систем автоматизированного контроля и учета использования ТЭР;
− замена ламп ДРЛ на светодиодные с аналогичным световым
потоком;
− проведение регулярных семинаров, курсов повышения квалификация в области энергоэффективности;
− проведение просветительской деятельности среди работников
предприятия по теме экономного и рационального использования ТЭР.
Организация деятельности, улучшение коммуникаций, обеспечение
ресурсов. Основой для организации деятельности сотрудников предприятия в области энергоэффективности являются энергетическая политика
предприятия, а также производные от неѐ энергоцели и энергозадачи.
Реализация энергоцелей и энергозадач требует максимальной слаженности действий между сотрудниками всех подразделений предприятия.
Поэтому от высшего руководства предприятия и руководителей подразделений требуется обеспечить максимум возможностей для беспрепятственного обмена информацией, получения консультаций по различным
вопросам и т.д. Важным фактором является предоставление для работы
специалистов рабочих мест, производственных и других площадей,
оборудования, которые находятся в ведении подразделений. Реализация
энергоцелей и энергозадач требует выделения значительного количества
материальных ресурсов; решения относительно объемов финансирования
принимаются высшим руководством предприятия. Успех достижения
энергоцелей и решения энергозадач во многом зависит от уровня профессионализма кадров, поэтому для реализации этого необходимо привлекать
квалифицированных и опытных сотрудников. Необходимо также постоянно повышать уровень квалификации работников с помощью различных
обучающих курсов и программ.
1.4. Создание СЭнМ на предприятии. Реализация цикла PDCA
1.4.1. Документирование СЭнМ
Для результативного функционирования предприятие должно
идентифицировать многочисленные взаимосвязанные виды деятельности
и управлять ими. Любая деятельность предприятия, в которой использу-
55
ются ресурсы для преобразования входов в выходы, может рассматриваться как процесс. Входами одного процесса обычно являются выходы
других процессов. Систематическая идентификация и менеджмент
применяемых предприятием процессов, обеспечение их взаимодействия
могут рассматриваться как процессный подход. Преимущество процессного подхода состоит в непрерывном управлении как на стыке отдельных
процессов в рамках системы, так и при их комбинации и взаимодействии.
При документировании СЭнМ предприятие может определить
любое число и состав документов, необходимых для демонстрации
результативного планирования, функционирования, управления и постоянного улучшения системы энергоменеджмента и ее процессов.
Характер и степень документирования СЭнМ зависят от особенностей организации. Документирование может охватывать всю деятельность
предприятия или отдельные его аспекты. Например, требования, устанавливаемые в документации, зависят от вида и характера продукции и
процессов, условий контракта, установленных законодательных и обязательных требований и т.п.
Классификация документации СЭнМ может быть построена на основе структуры процессов организации, структуры внедряемого стандарта
ІSO 50001 или их комбинации. Предприятие может использовать другие
виды классификаций в соответствии со своими потребностями.
Структура взаимодействия документов CЭМ может быть иерархической. Подобная структура способствует внедрению, поддержанию в
рабочем состоянии и лучшему пониманию персоналом требований к
документации СЭнМ.
Пирамида документации СЭнМ показана на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Документация системы энергоменеджмента
56
Разработка энергоруководства. Энергоруководство предназначено
для обращения к нему со стороны лиц, участвующих во внедрении и
последующем функционировании системы энергоменеджмента.
В энергоруководство должны входить следующие положения и
направления [18, 20]:
– область и границы применения СЭнМ;
– организационная структура СЭнМ;
– элементы и управленческие процедуры СЭнМ;
– схема управления СЭнМ;
– положение о энергетической комиссии;
– основные направления деятельности службы энергоменеджера;
– положение о службе энергоменеджмента;
– квалификационная характеристика энергоменеджера;
– принципы сбора информации об энергопотреблении, ее обработке, систематизации и анализа для принятия управленческих решений,
направленных на повышение уровня энергоэффективности;
– положение Программы энергосбережения, в т.ч. организационные
и технические мероприятия;
– система управления выполнением Программы энергосбережения;
– система мотивации персонала;
– тренинги СЭнМ.
Разработка положений о СЭнМ предприятия с выделением ключевых индикаторов качества управления по циклу PDCA. Для обеспечения
функционирования на предприятии службы энергоменеджмента необходимо разработать Положение о службе энергоменеджмента.
Положение о службе энергоменеджмента является нормативным
документом предприятия и определяет задачи, функции, структуру службы энергоменеджмента, полномочия и ответственность сотрудников
службы энергоменеджмента, взаимодействия с другими подразделами
предприятия и внешними организациями. Оно утверждается приказом
руководителя предприятия или подразделения, в который структурно
входит служба энергоменеджмента (в большинстве случаев главным
инженером предприятия). Изменения существенного характера вносятся в
Положение на основе распоряжения или приказа руководителя предприятия.
Структура службы энергоменеджера, ее состав и численность определяются фактическими потребностями СЭнМ для выполнения требований политики энергосбережения и утверждаются руководством предприятия. Численность и состав службы энергоменеджера зависит от таких
факторов [15]:
– стоимости потребленных ТЭР;
– уровня технической оснащенности предприятия;
– потенциала энергосбережения;
– экономического эффекта от функционирования СЭнМ;
– размера территории предприятия и количества зданий;
– численности работников предприятия.
57
Количество необходимого персонала службы энергоменеджмента в
процессе работы может изменяться. По примерным подсчетам предприятие должно иметь, как минимум, одного постоянного энергоменеджера
при стоимости потребленных ТЭР около 1 млн. у.е. за год. При большей
стоимости потребленных ТЭР численность персонала приблизительно
определяется из табл. 1.4.
Таблица 1.4
Рекомендации относительно определения численности персонала службы энергоменеджера
№
п/п
Численность персонала службы
энергоменеджмента
Стоимость потребленных за год ТЭР,
млн. у.е.
1
2
1
3+ дополнительно 1 на каждые 2
млн.у.е. потребленных ТЭР
10+ дополнительно 1 на каждые 4
млн.у.е. потребленных ТЭР
1–3
3–10
3
>10
Численность и состав службы энергоменеджера должны быть
достаточными для выполнения всех задач службы энергоменеджера в
сфере энергосбережения. Например, на предприятии эта должность должна предусматривать полную ставку на два или три текущих года. По
окончанию этого срока рабочее время энергоменеджера может быть
сокращено приблизительно к 500 часам на год. В зависимости от объемов
и особенностей задач службы энергоменеджеров в ее состав могут входить специалисты разных специальностей: по энергосбережению; по
технологиям; по нормативно-правовым вопросам и т.д.
Разработка типовых должностных инструкций работников
службы энергоменеджмента с выделением ключевых индикаторов
качества управления по циклу PDCA. Для создания на предприятии службы энергоменеджмента необходимо разработать типовые должностные
инструкции работников службы энергоменеджмента. Эти инструкции
являются нормативными документами предприятия и определяют задачи,
функции, полномочия и ответственность сотрудников службы энергоменеджера.
Процедура внутренних аудитов СЭнМ. Для функционирования СЭнМ
на предприятии должны регулярно проводиться внутренние аудиты, которые
включают в себя систематический обзор СЭнМ на предприятии. Внутренние
аудиты – важные мероприятия для постоянного улучшения.
При подготовке к проведению внутреннего аудита рекомендуется
уяснить, из чего он будет состоять. Например, не следует в качестве цели
внутреннего аудита ставить:
1. Расчѐт затрат и результатов от предпринятых мер.
2. Расчѐт экономической эффективности будущих проектов.
58
3. Анализ технических аспектов приобретѐнного оборудования в
соответствии с планом действий.
Целью внутреннего аудита является дальнейшее улучшение функциональности СЭнМ, программ в области энергетики, целей и задач и т.д.,
а также помощь в разработке новых мер по оптимизации энергоменеджмента. Аудит – это систематический элемент внутреннего контроля
СЭнМ, и поэтому важный инструмент постоянного улучшения.
Внутренний аудит необходимо проводить не реже одного раза в
год. Он может проводиться либо сотрудниками предприятия, у которых
есть необходимые навыки и знания о СЭнМ, знания стандарта ISO 50001
и анализируемых аспектов, но которые при этом имеют косвенное отношение к управлению СЭнМ, либо можно пригласить внешнего аудитора и
попросить его выполнить задачу по проведению внутреннего аудита. В
таком случае рекомендуется приглашать того же аудитора, который проводит сертификацию и, таким образом, сэкономить усилия и денежные
затраты. В любом случае аудитор должен быть в достаточной степени
квалифицированным, опытным, беспристрастным и независимым в
осуществлении оценки данной области предприятия.
После того, как предприятие определилось, кто будет аудитором,
следует внимательно распланировать проведение аудита. Во-первых,
определиться с тем, какие источники информации будут использоваться.
Такими источниками могут быть люди, документы или уже имеющиеся
отчѐты по энергетике. Хорошим решением будет собрать важные данные
до начала самого аудита. Это поможет сэкономить время, деньги и дает
хорошую возможность осуществить более глубокий причинный анализ.
Вовремя нужно проинформировать задействованных людей и собрать
вспомогательную информацию до начала проведения аудита СЭнМ предприятия.
Необходимо подготовить чек-листы (перечни контрольных вопросов) для проведения аудита. При аудите необходимо отмечать тип используемых источников, место и время проведения аудита, а также имена
ответственных сотрудников предприятия.
В начале аудита нужно объяснить цель внутреннего аудита всем
сотрудникам предприятия, имеющим непосредственное отношение к тем
элементам СЭнМ, которые будут аудитироваться. Важно понимать, что
аудит – это не оценка индивидуального исполнения работниками их
обязанностей, а оценка эффективности функционирования системы.
При проведении внутреннего аудита аудитор должен [16]:
1. Определить текущее энергопотребление;
2. Оценить эффективность СЭнМ, а также ее процессов и подсистем;
3. Сравнить результаты с целями и задачами в области энергетики;
4. Подготовить информацию для бенчмаркинга;
5. Проанализировать проблемы и определить их источники и
слабые места;
6. Определить возможности для постоянного улучшения.
59
После проведения внутреннего аудита составляется отчѐт, в котором прописаны все данные по энергопотреблению и где должно содержаться описание всех предстоящих действий, мониторинга и результатов
измерения, а также описание ответственности сотрудников. Содержание
отчета охватывает не только вопросы улучшения СЭнМ, но также и непосредственно вопросы энергоэффективности. В отчете сравниваются
результаты деятельности с планами и задачами, описанными в программе
действия энергоменеджмента, и определяется насколько улучшились
показатели по энергопотреблению и энергоэффективности.
Если корректирующие мероприятия не выполнены в установленный срок либо оказались нерезультативными и необходимы дополнительные действия или дополнительное время, то осуществляются
действия в соответствии с «Процедурой по несоответствиям, корректирующим и предупреждающим действиям».
Процедуры управления документами. Для эффективного функционирования СЭнМ на предприятии необходимо формирование информационного обеспечения СЭнМ. Для этого необходима информация, характеризующая [18]:
− входные и выходные параметры, отображающие объем, состав,
свойства взаимодействия и направления материально-энергетических
потоков;
− организационные условия функционирования объектов (потребителей ТЭР) и подсистем энергохозяйства предприятия;
− режимно-технологические параметры отдельных процессов производства тепловой энергии, происходящих на объектах энергохозяйства;
− технико-экономические параметры, отражающие результаты
энергохозяйственной деятельности на разных уровнях иерархической
структуры управления предприятия.
В текущем времени эта информация может быть рассеяна по многочисленным производственным подразделениям и функциональным
отделам, находиться в различных отчетных и рабочих документах, а часть
информации вообще может отсутствовать по различным причинам.
Следовательно, для повышения эффективности функционирования СЭнМ
необходимо принять специальные меры по созданию информационного
обеспечения СЭнМ.
В принципе задачи сбора и передачи данных в СЭнМ могут быть
возложены на автоматизированную систему контроля и учета энергопотребления. В большинстве современных автоматизированных систем
контроля и учета энергопотребления реализуются лишь задачи учета и
визуализации данных, составления отчетов. Однако для проведения
комплексного анализа всех сторон деятельности подразделений и служб
по управлению эффективностью энергоиспользования, как этапа выработки управляющих воздействий, отсутствие информации о принимаемых решениях и о ходе их реализации в производстве не дает возможности объективно оценить эффективность функционирования отдельных
элементов и всей СЭнМ в целом. Для формирования исходного множе-
60
ства элементов используются как знания и опыт персонала предприятия,
так и различная документальная информация. Сюда можно отнести [16]:
− проектную документацию на энергохозяйство предприятия;
− энергетический паспорт предприятия, а также энергетические
паспорта отдельных потребителей ТЭР;
− финансово-экономические показатели предприятия;
− формы государственной статистической отчетности, а также
отчетную документацию по коммерческому и техническому учету расхода ТЭР;
− режимные типовые суточные графики электрической (тепловой)
нагрузки и графики потребления ТЭР (за месяц, квартал, год);
− эксплуатационную документацию на энергопотребляющее оборудование (паспорта, формуляры, спецификации, технологические регламенты, режимные карты и т.п.);
− документацию по проведенным ремонтным, наладочным и испытательным работам энергопотребляющего оборудования;
− годовые программы энергосбережения (планы организационнотехнических мероприятий по экономии ТЭР) и отчеты по их выполнению;
− отчеты по проведенным энергоаудитам;
− перспективные программы и проекты реструктуризации предприятия или модернизации отдельных его подразделений;
− результаты опроса и анкетирования руководства и персонала
предприятия.
Должен быть обеспечен контроль за достаточностью и полнотой
документации, актуализироваться ее состояние и применение:
− достаточность документов до начала работы;
− периодическая актуализация документации и внесение необходимых изменений;
− проверка наличия необходимых документов в службах и
подразделениях, где проходят процессы, связанные с внедрением СЭнМ;
− проверка простоты и четкости передачи изложения информации
в документах;
− распространение документов других организаций, которые полезно использовать для СЭнМ;
− изъятие из использования устаревших и неактуальных документов (например, устаревшая документация – контролируемый документ,
утративший свою силу, но оставленный на рабочем месте для каких-либо
целей идентифицируется штампом «Отменен» или «Устаревшая версия»).
Характеристика документооборота внешней документации по
СЭнМ предприятия представлена в табл. 1.5.
Так как объем информации, необходимой для использования в
процессе формирования информационного обеспечения СЭнМ, является
довольно существенным, возникает необходимость в определении оптимальной длительности хранения информации.
В настоящее время широкое развитие получило применение таких
информационных технологий, как базы данных – Data Base (DB), аналитическая обработка данных в режиме реального времени – On-line
61
Analytical Processing (OLAP), интеллектуальный анализ данных – Data
Mining (DM), хранение данных – Data Ware House (DWH), системы
поддержки принятия решений – Electronic Performance Support System
(EPSS) и др. Это позволяет накапливать большие объемы информации,
сортировать ее и быстро находить необходимую информацию, не затрачивая на это много времени и человеческих ресурсов. Кроме того, использование указанных выше информационных технологий позволяет сэкономить производственные площади (помещения), необходимые для выделения под хранение больших объемов документальной информации.
Управление поставками ТЭР. Для предприятия основными видами
ТЭР являются мазут, пар и электрическая энергия. Поэтому предприятие
должно смотреть за тем, чтобы эти виды ТЭР поставлялись для предприятия
по минимальной цене и равномерно во времени. Также необходимо, чтобы
все поставляемые энергоресурсы отвечали всем регламентам качества.
Управление проектами по энергосбережению. Для того, чтобы
достичь максимально возможного потенциала по энергосбережению на
предприятии, необходимо управлять проектами по энергосбережению.
Необходимо расставить приоритеты над мерами, которые вы определили
в плане действий, и по ним составить подробный рабочий план.
На различные мероприятия следует назначить ответственных лиц и
определить для них временные рамки, для исполнения рабочего плана
следует предусматривать необходимые ресурсы. Цели и задачи в области
энергетики будут достигнуты, если будут обеспечены достаточные обоснованные финансовые и технические ресурсы. Энергоменеджер должен
систематически записывать сведения о достигнутых результатах мероприятий, чтобы легче осуществлялась реализация целей и задач, и чтобы
можно было провести анализ экономической эффективности предпринятых мер. Индикаторами успеха служат: снижение расходов и сокращение
объема вредных выбросов в окружающую среду, а также позитивная
оценка со стороны СМИ или положительные отзывы сотрудников.
Необходимо поддерживать в рабочем состоянии регистр выполненных мер и результирующих (достижимых) потенциалов по энергосбережению.
Разработка процедуры анализа СЭнМ со стороны руководства.
Анализ и оценка состояния СЭнМ являются необходимым условием процесса совершенствования данной системы, так как способствуют улучшению
ее характеристик [16]. Их итогом является составление для руководства
предприятия отчета о результатах и возможностях дальнейшего развития
деятельности предприятия в области энергетического менеджмента.
По результатам рассмотрения данного отчета главным инженером
предприятия готовится заключение, служащее основанием для последующего пересмотра, корректировки и дополнения политики, целей и задач
предприятия в области энергосбережения, объектов энергетического
менеджмента, приоритетных аспектов энергосберегающей деятельности,
организации деятельности, оценки и использования ее результатов, а также разработки программы энергетического менеджмента на следующий
планируемый период.
62
Документооборот внешней документации по СЭнМ на предприятии
Вид внешнего
документа
Законодательные и нормативные акты высших,
местных органов государственной власти и управления
Кто
предоставляет
Кто рассматривает
Где
регистрируется
Органы власти
Директор
Организации,
имеющие лицензию на выпуск
данной литературы
Журнал
входящей
документации,
общий перечень
документов
Руководители
заинтересованных
подразделений
Общий
перечень
документов
Проектно-сметная документация, предоставляемая исполнителями
Акты, предписания внешних заинтересованных
сторон
Документы партнерских
организаций по исполнению договорных обязательств
Исполнителями,
согласно договора
Начальник ПТО
Внешние организации на официальном бланке
Партнерская
организация на
официальном
бланке
Директор, главный
инженер, инженерэколог
Справочно-методическая
литература
Книготоргующие
организации
Руководители
заинтересованных
подразделений
Входящая корреспонденция
Отправитель
Адресат – если известен; директор – если
не обозначен адресат
Нормативно-техническая
документация: СТ Украины, ГОСТы, СНиП и т.д.
Директор, начальник
ПТО
Журнал
регистрации в
техническом
архиве ПСГ
Журнал
входящей
документации
Журнал
входящей
документации
Общий
перечень
документов
Журнал
входящей
документации
Кто
пользуется
Таблица 1.5
Ответственный за
хранение
По решению
директора
Архивариус
Заинтересованные
сотрудники
Руководитель
подразделения, где
используется
документ
Руководители
подразделений
Инженер ПСГ
Руководители
подразделений
Архивариус
Руководители
подразделений
Представитель
руководства
Руководители
заинтересованных
подразделений
Согласно
резолюции
Руководители
заинтересованных
подразделений
Исполнитель
63
Аналитический обзор СЭнМ, выполняемый периодически главным
инженером предприятия, гарантирует постоянное совершенствование
данной системы. Главный инженер, получая необходимую информацию
при обзоре целей и задач предприятия в области энергосбережения,
анализе результатов аудитов СЭнМ, оценке ее эффективности, а также
оценке актуальности политики энергосбережения по отношению к внешним условиям функционирования предприятия, выявляет возможности
для повышения эффективности деятельности предприятия в области
энергетического менеджмента.
Процесс постоянного совершенствования СЭнМ на предприятии
формируется из следующих элементов:
− выявления областей возможного улучшения СЭнМ;
− составления и осуществления планов корректирующих мероприятий;
− проверки эффективности реализованных корректирующих мероприятий;
− документального оформления любых изменений в процедурах в
результате совершенствования СЭнМ.
Предполагается, что постоянное совершенствование СЭнМ предприятия должно привести к повышению эффективности энергосберегающей деятельности предприятия в целом.
Разработка системы морального и материального стимулирования.
Премирование за рациональное и эффективное использование энергоресурсов производится при условии, если в целом по предприятию есть экономия
от снижения затрат, издержек предприятия на энергоресурсы.
Вознаграждение за рациональное и эффективное использование
энергоресурсов сотрудники должны получать даже если не получают
премию по результатам производственной деятельности.
Составными элементами системы стимулирования сотрудников
предприятия в области энергетического менеджмента являются [15]:
− использование форм материального поощрения и наказания по
отношению к сотрудникам предприятия, обязанным соблюдать требования в области энергосбережения;
− формирование системы оплаты труда работников службы энергетического менеджмента;
− поддержка рационализаторского движения в области энергосберегающей деятельности;
− применение форм морального поощрения и наказания.
Регламент взаимодействия служб в рамках СЭнМ. Примерный
алгоритм взаимодействия служб в рамках СЭнМ на предприятии показан
на рис. 1.4 [15, 16].
Взаимодействие с другими подразделениями предприятия по
вопросам, которые непосредственно не связаны с энергосбережением,
служба энергоменеджмента осуществляет в соответствии с приказами и
(или) распоряжениями руководства предприятия.
64
Рис. 1.4. Взаимодействие служб в рамках СЭнМ предприятия
Корректировка иной документации, относящейся к области
применения СЭнМ (закупки, измерения, поддержание связей, проектирование, обучение и т.д.). При внедрении СЭнМ на предприятии необходимо внести изменения в документацию предприятия, связанную с использованием ТЭР, обучением персонала, поддерживанием связей между
подразделами предприятия. Изменения и дополнения необходимо внести
также в должностные инструкции главного инженера, главного энергетика, начальника ПТО, начальника ПЭО, начальников цехов и участников.
Интеграция СЭнМ с иными системами менеджмента. Стандарт
ISO 50001 разработан таким образом, что его можно интегрировать в
другие системы менеджмента компании, особенно в системы менеджмента качества и охраны окружающей среды. В основу стандарта ISO 50001
так же, как и в основу стандартов ISO 9001 и ISO 14001 (EMAS), положен
цикл «Планируй–Выполняй–Контролируй–Улучшай» (цикл PDCA),
65
который используется другими стандартами системы ISO. Именно поэтому столь разные системы менеджмента могут быть легко взаимно
интегрированы или же предприятие может просто доработать существующую систему менеджмента в соответствии с требованиями ISO 50001.
Если предприятие уже внедрило систему менеджмента, то ему
легче внедрить дополнительную систему. С точки зрения эффективности
лучше проводить интеграцию этих систем, чем организовывать их параллельную работу.
Предприятие, осуществившее интеграцию СЭнМ с ранее внедренной системой менеджмента, получит выгоду за счѐт сокращения численности сотрудников, а также экономии временных и финансовых ресурсов.
Для того чтобы успешно осуществить такую интеграцию, предприятие
должно создать у себя порядок успешного взаимодействия по вопросам
энергии, безопасности, качества и охраны окружающей среды. Это
специфическая задача, поскольку обычно при совмещении различных зон
ответственности возникают проблемы. В некоторых случаях какие-либо
должности могут быть изменены, а некоторые вовсе упразднены. Лучше,
если вначале один руководитель будет отвечать за все системы менеджмента предприятия. В дальнейшем слаженность работы может быть
обеспечена, если всеми внедренными системами менеджмента будет
управлять высшее руководство, при том, что специалисты различных
отделов будут отвечать за технические аспекты этих систем.
При объединении СЭнМ с системами качества и охраны окружающей среды, а также автоматизированными системами управления множество требований к интеграции регламентируется стандартами серий
ISO9000, ISO 14000 (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Процесс интеграции СЭнМ на базе стандарта ISO 50001
с другими системами менеджмента предприятия
66
1.4.2. Внедрение СЭнМ
Разработка механизмов оптимизации процессов, связанных с
потреблением энергии. Первоначальным этапом является разработка
службой энергоменеджмента предприятия оптимизации процессов,
связанных с потреблением энергии. Это может быть оптимизация системы учета, усовершенствование топливо- и электропотребляющего оборудования предприятия, усовершенствование коммуникаций и передачи
информации между подразделениями предприятия.
Задачи и функции подразделений относительно внедрения СЭнМ.
На предприятии следует определить отдельных лиц, которые будут нести
ответственность за обеспечение планирования, выполнения, управления
действиями, необходимыми согласно системе энергоменеджмента, а
также контроля за их развитием.
Основные обязанности и полномочия, связанные с деятельностью в
области СЭнМ, можно распределять между сотрудниками предприятия
таким образом, как это указано в табл. 1.6. В целях повышения ответственности сотрудников предприятия при решении проблем в области
энергетического менеджмента необходимо все перечисленные в таблице
функции включать в их должностные инструкции.
Тип и структура коммуникаций. На предприятии должен быть
установлен порядок обеспечения и обмена информацией в ходе реализации мероприятий системы энергоменеджмента. Должен быть обеспечен
внутренний обмен информацией между подразделениями предприятия и
работниками, а также внешний обмен по вопросам применения необходимых технических и организационных решений.
Служба энергоменеджмента в своей работе должна взаимодействовать с такими подразделениями и отделами предприятия: службой главного энергетика, главным инженером, производственно-техническим
отделом, планово-экономическим отделом, отделом материальнотехнического снабжения, а также с энергоучастками предприятия.
Организация коммуникаций служит основой формирования СЭнМ
на предприятии. В любой системе менеджмента могут существовать формальные и неформальные коммуникации. Формальными являются такие
коммуникации, которые заранее обсуждались в регламентах, описаниях
процедур, должностных инструкциях.
Различают следующие основные типы коммуникаций в СЭнМ [1]:
административные («линии власти»); финансовые; информационные
коммуникации.
Административные коммуникации отображают взаимоподчиненность субъектов в системе энергетического менеджмента. Служба
энергоменеджера предприятия, как основной субъект в СЭнМ, может
иметь разные типы подчинений.
Финансовые коммуникации показывают, какие субъекты в СЭнМ
экономически взаимозависимые между собой при осуществлении деятельности в области энергосбережения. Такие коммуникации также отображают последовательность принятия финансовых решений при реализации
67
программы энергосбережения и поиска инвестиций для реализации
программы энергосбережения. Основными субъектами финансовых взаимоотношений предприятия являются бухгалтерия, руководство предприятия, служба энергоменеджера, планово-экономический отдел.
Информационные коммуникации в СЭнМ показывают взаимосвязи, которые возникают при обмене информацией, связанной с деятельностью в области энергосбережения. Это может быть обмен информацией,
которая должна обязательно предоставляться службе энергоменеджмента
или руководству предприятия (формальные коммуникации), а может быть
обмен информацией на неформальной основе в зависимости от конкретной ситуации. Служба энергоменеджмента предприятия информационно
связана с такими подразделениями, как отделы главного энергетика и
главного механика предприятия, производственно-техническим отделом и
др. Обмен информацией может быть односторонний и двусторонний.
Для энергетического менеджмента характерно активное использование неформальных коммуникаций в процессе практической реализации
деятельности и достижение поставленных целей и задач в области энергосбережения.
Для более оперативной и продуктивной реализации намеченной
деятельности предприятия в области энергетического менеджмента должна быть создана эффективная система информационного обеспечения,
объединяющая внутренние и внешние каналы связей завода. Данная
система будет способствовать распространению своевременной и необходимой информации о реализации программы энергосбережения по всем
уровням управления предприятием, тем самым обеспечивая осведомленность руководства по вопросам энергетического менеджмента, а также
связь подразделений, занятых решением проблем энергосбережения.
По возможности необходимо обеспечить несколько путей распространения информации:
− по официальным каналам, то есть через начальника производственно-технического отдела, главного энергетика, начальников тепловых
станций и др.;
− через публикацию информации во внутренних изданиях предприятия;
− путем регулярных докладов на организуемых совещаниях;
− через пополнение библиотечного фонда печатными изданиями,
позволяющими следить за прогрессом в области энергетического
менеджмента, передовым опытом других предприятий;
− посредством организации автоматизированной системы управления информацией о реализации программы энергосбережения, созданной
на базе компьютерных технологий.
Осведомленность, обучение и компетентность. Предприятие
должно обеспечить, чтобы каждый работник, работающий для предприятия или по его поручению, имеющий отношение к режимам значительного использования энергии, был компетентен на основе соответствующего
образования, обучения и подготовки, навыков или опыта.
68
Таблица 1.6
Основные обязанности и полномочия персонала предприятия,
связанные с деятельностью в области энергетического менеджмента
№
п/п
1
Категории
сотрудников
предприятия
2
1
Высшее
руководство
2
Сотрудники
службы
энергетического
менеджмента
Выполняемые функции в области энергетического
менеджмента
3
− Общее руководство деятельностью в области энергетического менеджмента;
− принятие, утверждение, корректировка и совершенствование политики энергосбережения;
− выделение ресурсов, необходимых для формирования и развития системы энергетического менеджмента;
− периодический анализ эффективности СЭнМ;
− регулярный пересмотр политики, целей, задач в
области энергосбережения и СЭнМ в целом по достигнутым результатам
− Разработка политики, целей и задач энергосбережения предприятия и согласование их с руководством
предприятия;
− проведение (при необходимости – совместно с консультантами) оценки текущего состояния энергосбережения на предприятии;
− определение приоритетных аспектов деятельности
предприятия в области энергосбережения;
− разработка системы внутренних показателей, отражающих результаты деятельности предприятия в области энергетического менеджмента, анализ их изменения;
− развитие системы производственного энергетического мониторинга; организация периодических аудитов
СЭнМ (выбор и приглашение консультантов, анализ и
использование результатов);
− разработка и ведение необходимой внутренней документации, обеспечивающей эффективное функционирование СЭнМ;
− информирование руководителей производственных
подразделений относительно вопросов в области энергетического менеджмента и анализ сведений, получаемых
от них;
− разработка и согласование с руководством предприятия системы стимулирования персонала для вовлечения
всех сотрудников в деятельность в области энергетического менеджмента;
− организация внешних и внутренних коммуникаций;
− открытая демонстрация и практическое использование результатов деятельности в области энергетического
менеджмента, в том числе с использованием сетей
INTERNET и др.
69
Продолжение табл. 1.6
1
3
2
Руководитель
СЭнМ
4
Руководители,
начальники
подразделений
5
Персонал
предприятия в
целом
3
− Участие в организации системы производственного
энергетического мониторинга на предприятии;
− участие в оценке текущего состояния энергосбережения на предприятии;
− участие в оценке соответствия деятельности предприятия законодательным и иным требованиям в области
энергосбережения;
− участие в аудитах СЭнМ;
− участие в определении приоритетных аспектов деятельности предприятия в области энергосбережения;
− участие в разработке внутренних показателей, отражающих результаты деятельности предприятия в
области энергетического менеджмента, и в анализе их
изменения;
− участие в разработке процедур, обеспечивающих
функционирование СЭнМ;
− участие в разработке программы энергетического
менеджмента
− Обеспечение последовательного вовлечения сотрудников подразделения в деятельность по энергетическому
менеджменту;
− участие в разработке программы энергетического
менеджмента;
− обеспечение выполнения персоналом подразделения
действий, определенных в программе энергетического
менеджмента, и мониторинга осуществляемой деятельности;
− разработка и обеспечение выполнения корректирующих действий при несоответствии деятельности поставленным целям и задачам в области энергетического
менеджмента;
− обеспечение документирования порядка выполнения
действий в СЭнМ и получаемых результатов в соответствии с рекомендациями энергоменеджера;
− информирование персонала подразделения в отношении вопросов в области энергетического менеджмента и
анализ сведений, получаемых от сотрудников подразделения
− Участие в выполнении мероприятий и действий
программы энергетического менеджмента в соответствии с основными производственными обязанностями;
− инициативное участие в разработке и реализации
беззатратных и малозатратных мероприятий по рациональному использованию ТЭР, снижению потерь,
предотвращению воздействия на окружающую среду,
повышению безопасности
Руководство предприятия должно определить потребности в обучении и подготовке персонала, связанные с управлением своими режимами
70
значительного использования энергии и функционированием системы
энергетического менеджмента. Руководство предприятия должно организовать проведение обучения и подготовки персонала или принять другие
меры для удовлетворения этих потребностей.
При этом необходимо вести и обеспечить сохранность соответствующих записей. Предприятие должно обеспечить, чтобы каждый
работник, работающий для него или по его поручению, осознавал:
− важность соответствия энергетической политике, процедурам и
требованиям СЭнМ;
− свои функциональные обязанности и ответственность за достижение соответствия требованиям СЭнМ;
− преимущества, связанные с улучшением энергетической результативности;
− влияние (фактическое или потенциальное) своих действий в
отношении использования и потребления энергии, и о том, как его
деятельность способствует общему вкладу в достижение энергетических
целей и задач, а также возможные последствия отклонения от установленных процедур.
Оценка соответствия, несоответствия, корректирующие и
предупреждающие действия. В отношении фактических и потенциальных несоответствий руководство предприятия должно осуществлять
коррекции, применять корректирующие и предупреждающие действия,
включая следующее:
− анализ несоответствий или потенциальных несоответствий;
− определение причин несоответствий или потенциальных несоответствий;
− оценка необходимости принятия мер, направленных на исключение появления или повторного возникновения несоответствий;
− определение и внедрение необходимых мероприятий;
− поддержание в рабочем состоянии записей о корректирующих и
предупреждающих действиях;
− анализ эффективности предпринятых корректирующих или
предупреждающих действий.
Корректирующие и предупреждающие действия должны быть
соразмерны масштабу выявленных и потенциальных проблем и последствий, касающихся энергетической результативности. Предприятие
должно обеспечить внесение любых необходимых изменений, касающихся системы энергетического менеджмента.
Получение и действия с мероприятиями по повышению энергоэффективности. Служба энергоменеджмента предприятия должна разработать и согласовать с руководством предприятия план мероприятий по
повышению энергоэффективности.
Планы мероприятий по эффективному энергопользованию должны
быть комплексными и исполняться при следующих условиях:
– должны быть определены ответственные лица по каждому
мероприятию;
71
– должны быть установлены конкретные сроки и количественные
задания по исполнению каждой индивидуальной цели и задачи;
– к плану должны быть приложены методики определения показателей энергоэффективности.
Планирование и сопоставительный анализ, план-график внедрения
СЭнМ. Необходимо также первоначально провести энергопланирование и
сопоставительный анализ прошлого и настоящего использования и
потребления ТЭР.
План-график внедрения СЭнМ включает следующие этапы:
1. Формирование оргструктуры СЭнМ; назначение представителя
руководства, ответственного за энергоэффективность; формирование
команды по разработке СЭнМ; утверждение мероприятий в виде приказа
по предприятию.
2. Анализ существующей СЭнМ предприятия.
3. Обучение руководителей предприятия и производственных
подразделений требованиям ISO 50001.
4. Обучение членов команды по разработке и внедрению СЭнМ
требованиям ISO 50001 и методологии создания СЭнМ.
5. Проведение и документирование энергоанализа предприятия.
6. Разработка плана мероприятий по повышению энергоэффективности существующей СЭнМ.
7. Адаптация существующих документов, определение перечня
необходимых дополнительных документов первого/приоритетного и
второго списка; составление план-графика разработки документированных процедур; подготовка заданий.
Введение в действие разработанной документации СЭнМ, интеграция СЭнМ в общую систему управления предприятия. Необходимо
ввести в действие разработанную документацию СЭнМ, среди которой, в
первую очередь, энергополитика предприятия, общие положения о СЭнМ
предприятия, должностная инструкция начальника СЭнМ и должностная
инструкция энергоменеджера предприятия.
При создании СЭнМ возникают вопросы, связанные с функциональной, информационной, организационной и технической интеграцией
ее с отдельными частями общей системы управления предприятия [2–5].
Функциональная интеграция заключается в согласованности принимаемых решений (задач) по объектам, уровням и временным циклам
управления. Она реализуется путем построения функциональной структуры системы с выделением уровней управления, функциональных подсистем принятия решений, управляющих и информационно-контрольных
воздействий для всех объектов управления, устанавливаемых в соответствии со структурой энергопотребления. Степень функциональной
интеграции определяется уровнем единства целей, а также согласованности действующих в системе показателей и критериев управления.
Информационная интеграция обеспечивается построением системы
взаимосвязанных показателей, согласованных по описываемым объектам,
временным периодам актуальности их значений и технологии обработки.
Информационная интеграция направлена на исключение дублирования
72
данных и параллельного формирования одних и тех же данных в различных подсистемах и способствует созданию наиболее экономичной
технологии их обработки. Реализация информационной интеграции
осуществляется путем создания распределенной базы данных, структура
которой определяется связями между показателями.
Организационная интеграция заключается в рациональном разделении функций между средствами вычислительной техники и персоналом, а также распределения прав, обязанностей и ответственности при
решении задач управления энергоиспользованием между персоналом
управления на всех уровнях иерархии. Она направлена на создание оптимальной (рациональной) технологии управления энергоиспользованием в
масштабах всего предприятия. Организационная интеграция обеспечивается взаимосвязанной и согласованной регламентацией функций и задач,
выполняемых структурными подразделениями и должностными лицами.
Техническая интеграция заключается в создании единого комплекса совместных технических средств, включая устройства ввода-вывода,
обработки информации и необходимые средства сопряжения. Техническая интеграция направлена на обеспечение непрерывности процессов
управления энергоиспользованием и сокращения времени на подготовку и
обработку данных путем использования возможностей всего комплекса
технических средств и создание на этой основе гибкой и эффективной
технологии сбора и обработки данных.
Опытная эксплуатация результатов внедрения СЭнМ. Внедренная
СЭнМ, прежде чем полноценно заработать, должна пройти испытание и
опытную эксплуатацию. Система энергоменеджмента должна внедряться
итерационным методом, т.е. постепенно в несколько этапов, делая после
каждого этапа определенные выводы, которые послужат основой для
улучшения СЭнМ на предприятии. Эти процессы необходимо проводить
потому, что на первых порах практического внедрения могут возникнуть
много скрытых непредвиденных ранее недостатков, которые необходимо
исправлять. Также могут корректироваться многие моменты относительно выделения и распределения материальных и человеческих ресурсов.
Примером этого могут быть изменения в объемах финансирования, количестве сотрудников службы энергоменеджмента и т.д. Важным фактором
могут быть корректировка должностных обязанностей сотрудников службы энергоменеджмента, изменения в постановке энергоцелей и энергозадач.
Контроль критических точек и улучшение СЭнМ. Согласно ISO
50001 важным аспектом энергоменеджмента является процесс постоянного улучшения. Для того чтобы быть уверенными в успехе СЭнМ на
предприятии, нужно постоянно контролировать достигаются ли
поставленные цели, решаются ли поставленные задачи и оптимально ли
функционирует СЭнМ.
В случае необходимости предпринимаются корректирующие
действия.
При регулярном контроле функционирования системы необходимо
рассматривать следующие аспекты:
73
1. Мониторинг и измерения. Если проводить регулярные сравнения
ожидаемого и действительного уровней энергопотребления, можно быстро выявлять неэффективное потребление энергии. Кроме того, это
позволяет анализировать энергопотребление и определять в какой степени
решаются поставленные задачи и достигаются цели. Необходимо в
письменном виде зафиксировать следующие аспекты: каким образом
измеряется энергопотребление; цель измерений (включая интервалы
измерений, а также данные об измерительных приборах); ответственные
сотрудники и их задачи; каким образом определяется ожидаемый уровень
энергопотребления.
2. Контроль соответствия юридическим обязательствам. На предприятии должны регулярно отслеживать соблюдение юридических обязательств. При этом необходимо составлять письменный отчѐт.
3. Несоответствия, корректирующие и предупреждающие действия.
Если требования к СЭнМ, прописанные в стандарте ISO 50001, не выполняются, то необходимо предпринимать корректирующие действия.
4. Планирование и структуризация записей. Необходимо вести
записи деятельности предприятия в отношении энергетики. Реализацию
целей и задач в области энергетики, программ в отношении энергетики и
планов действий основывайте на этих записях. Записи должны быть
структурированными, четкими и удобными в использовании и они должны отражать характеристики соответствующих процессов, деятельности и
сведения об исполнителях.
5. Внутренние аудиты. На предприятии должны регулярно проводить внутренние аудиты, которые включают в себя систематический
обзор СЭнМ предприятия. Внутренние аудиты – важные мероприятия для
постоянного улучшения.
6. Контроль со стороны высшего руководства. Высшее руководство
предприятия должно регулярно осуществлять обзоры СЭнМ, чтобы
оценивать соответствие и эффективность проводимой Политики в области
энергетики, цели и задачи, показатели, а также общее состояние энергоменеджмента предприятия.
Обзор системы со стороны высшего руководства – это не только
оценка статуса СЭнМ, но и важный инструмент для определения возможности улучшения энергоэффективности предприятия.
Текущий мониторинг результатов внедрения СЭнМ. Предприятию
следует организовать и в последующем поддерживать развитие системы
текущего мониторинга деятельности в области энергетического менеджмента, призванной стать механизмом обратной связи, позволяющим
корректировать действия и мероприятия в соответствии с поставленными
целями, задачами и принятой программой предприятия в области энергосбережения. Данная система предполагает также проведение оценки
деятельности предприятия на соответствие законодательным и иным
требованиям в области энергосбережения.
На предприятии должно быть налажено соответствующее техническое обслуживание оборудования, в частности, обеспечена точность
данных по калибровке приборов и контрольных устройств, а также
74
компьютеров и программного обеспечения. Записи, фиксирующие
результаты процесса мониторинга, должны храниться в соответствии с
порядком, принятым на предприятии.
Процесс подбора контролируемых показателей деятельности предприятия в области энергосбережения должен идти непрерывно. Сами
показатели должны быть объективными, удобными, поддающимися проверке и, конечно, соответствующими принятой политике энергосбережения.
В случае выявления согласно данным текущего мониторинга
несоответствия фактических результатов деятельности выработанным
ранее целям и задачам предприятия в области энергосбережения, а также
законодательным и иным требованиям в области энергосбережения,
предусматриваются разработка и реализация необходимых корректирующих и/или превентивных мероприятий. Одновременно предприятием
вносятся (при обязательной документальной фиксации) определенные
изменения в разработанные ранее и официально принятые процедуры.
На предприятии устанавливается порядок распределения обязанностей и полномочий по выяснению и устранению причин несоответствия,
принятия мер по энергосбережению, определению сроков осуществления
превентивных и корректирующих мероприятий.
Далее формируется вторичный чек-лист (приложение А).
1.4.3. Создание СЭнМ на предприятии – заключительная
оценка
Проведение внутреннего аудита СЭнМ на соответствие требованиям стандарта ISO 50001. После внедрения СЭнМ на предприятии,
руководство должно проводить внутренние аудиты через запланированные интервалы времени и установить уровень выполнения поставленных
задач СЭнМ, например:
− соответствие запланированным мероприятиям в области энергетического менеджмента, включая требования настоящего стандарта;
− соответствие установленным целям и задачам в области энергетики;
− результативное внедрение, поддержка в рабочем состоянии и
улучшение энергетической результативности.
Программа аудитов планируется с учетом статуса и важности процессов и участков, подлежащих аудиту, а также результатов предыдущих
аудитов. Выбор аудиторов и проведение аудитов обеспечивают объективность и беспристрастность процесса аудита. Записи о результатах аудита
должны поддерживаться в рабочем состоянии и докладываться высшему
руководству.
Устранение выявленных несоответствий. В отношении фактических и потенциальных несоответствий руководство предприятия должно
осуществлять коррекции и применять корректирующие и предупреждающие действия. Корректирующие и предупреждающие действия должны
быть соразмерны масштабу выявленных и потенциальных проблем и
последствий, касающихся энергетической результативности.
75
Руководство должно обеспечить внесение необходимых изменений,
касающихся СЭнМ. Оценка и внешний обмен информацией. Основным
критерием оценки работы СЭнМ на предприятии является постепенная
реализация потенциала энергосбережения предприятия, что сопровождается постепенным уменьшением значений индикаторов энергоэффективности. После реализации потенциала энергосбережения, значения индикаторов энергоэффективности должны удерживаться на определенном
приемлемом для предприятия уровне. При этом сотрудниками службы
энергоменеджмента должен производиться поиск новых возможностей
энергосбережения на предприятии. Нужно отметить, что следствием
уменьшения значений индикаторов энергоэффективности является
уменьшение удельных выбросов парниковых газов, что является важным
фактором для улучшения экологической ситуации в регионе, где находится предприятие.
Результатами работы внедренной и эффективно работающей СЭнМ
предприятие должно делиться с другими организациями посредством
общения специалистов и обмена опытом. Это должно служить пропагандой и стимулом для рационального расхода ТЭР предприятиями и населением. Можно включить информацию о СЭнМ в ежегодный отчет или в
отчѐт о социально-ответственном развитии. Рекомендуется организовать
группы по выполнению поставленных задач, обсуждать с ними средства
связи (например, газеты, профессиональные журналы, события, веб-сайт
компании и т.д.) и разрабатывать соответствующие маркетинговые стратегии.
Сертификация СЭнМ в соответствии с требованием стандарта
ISO 50001. Заключительным этапом внедрения СЭнМ на предприятии
является еѐ сертификация. Обобщенная схема прохождения предприятием процесса формальной сертификации своей СЭнМ включает ряд
необходимых последовательных процедур:
− подача официальной заявки на сертификацию (после информационного собеседования с представителями выбранной сертифицирующей организации);
− заключение контракта (договора) на предварительную оценку
функционирующей СЭнМ на предприятии (рассмотрение пакета
документов, содержащих информацию о действующей СЭнМ предприятия с возможной последующей проверкой на месте);
− представление предприятием (заявителем) пакета необходимой
информации о действующей СЭнМ в сертифицирующую организацию
(состав пакета определяется сертифицирующей организацией);
− предварительная оценка сертифицирующей организацией
СЭнМ предприятия и обсуждение ее результатов с заявителем;
− оценка сертифицирующей организацией объема работ по сертификации и заключение контракта (договора) на проведение процесса
сертификации;
− разработка сертифицирующей организацией, доведение до
сведения заявителя и согласование с ним плана и программы сертифика-
76
ционного аудита (ревизии), состава аудиторской группы и другой необходимой информации;
− проведение аудита (ревизии) СЭнМ предприятия;
− разработка программы и проведение дополнительного аудита
СЭнМ (в том случае, когда заявителю дается определенный срок для
устранения выявленных несоответствий);
− подготовка и передача заявителю заключительного отчета по
аудиту (ревизии) СЭнМ с заключением сертифицирующей организации о
соответствии (несоответствии) системы требованиям конкретного
стандарта;
− представление сертифицирующей организацией необходимых
документов (отчета об аудите, заключения и др.) в соответствующий
орган по сертификации, принимающий решение о выдаче (отказе в выдаче) сертификата соответствия;
− выдача (отказ в выдаче) предприятию сертификата соответствия
его СЭнМ положениям определенного стандарта;
− проведение периодического надзора со стороны сертифицирующей организации за соответствием функционирующей СЭнМ предприятия нормативным требованиям.
Представленная последовательность действий по сертификации в
отдельных случаях может быть скорректирована сертифицирующей
организацией, исходя из установленных ею правил и процедур реализации механизма сертификации. В том случае, когда соответствие СЭнМ
предприятия требованиям стандарта не подтверждается (при отрицательном заключении сертифицирующей организации после аудита или мотивированном отказе сертифицирующего органа в выдаче сертификата
соответствия) предприятию дается определенный срок для устранения
выявленных крупных отклонений и назначается повторный аудит с
заключением нового контракта (договора).
Для подтверждения постоянного улучшения системы менеджмента,
сертифицирующий орган проводит ежегодные аудиты. Таким образом,
функционирование системы периодически оценивается и улучшается и,
если необходимо, оптимизируется. В таком случае несоответствия могут
быть выявлены на ранних стадиях, и вовремя предприняты корректирующие действия.
Благодаря регулярному проведению инспекционных аудитов,
можно ресертифицировать свою систему менеджмента.
Охарактеризуем особенности процесса постоянного улучшения в
стандарте ISO 50001 на основе цикла PDCA.
Менеджмент текущего состояния СЭнМ.
Анализ организационных особенностей и коммуникаций. Общее
состояние СЭнМ и результаты работы руководителя отдела энергоменеджмента на предприятии контролируется руководством предприятия в
лице главного инженера. Результаты работы сотрудников отдела энергоменеджмента, ход проведения внутренних аудитов, а также внедрения
энергосберегающих мероприятий контролируются руководителем отдела
энергоменеджмента.
77
Менеджмент и контроль информации. Сотрудники подразделений
предприятия обязаны предоставлять информацию, необходимую для
работы отдела энергоменеджмента. Конкретный список документации и
подразделений, которые еѐ должны предоставлять, приведены в должностных инструкциях руководителя и сотрудников отдела энергоменеджмента, а также общих положениях системы энергоменеджмента.
Установление операционного контроля. Руководитель и сотрудники отдела энергоменеджмента предприятия обязаны следить за показателями энергоэффективности работы оборудования и оперативно реагировать на снижение этих показателей, исправлять сложившуюся ситуацию в
кратчайшие сроки. Также сотрудники отдела энергоменеджмента не
должны отклоняться по срокам и качеству выполнения поставленных им
задач.
Гарантирование компетенции персонала. Сотрудники отдела
энергоменеджмента должны иметь профильное высшее техническое
образование, а также регулярно проходить курсы повышения квалификации. Также сотрудники отдела энергоменеджмента должны в совершенстве знать структуру предприятия, технологию производства, строение и
принципы работы энергетических установок, приборов учета энергоресурсов, уметь рассчитывать энергетический, экономический и экологический эффекты от внедрения энергосберегающих мероприятий, разбираться в процедуре внутренних аудитов.
Персонал других подразделений предприятия также должен знать
основные принципы системы энергоменеджмента и основные задачи,
возложенные на отдел энергоменеджмента.
Гарантирование информирования персонала. Персонал отдела
энергоменеджмента должен быть первоочередно информирован о
изменениях в структуре СЭнМ, отделе СЭнМ, других решениях руководства предприятия, касающихся работы отдела. Персонал других подразделений должен быть также информирован по мере надобности о результатах работы, изменениях и других аспектах деятельности отдела
энергетического менеджмента.
Установление спецификаций закупок; включение энергетических
требований в процедуры закупок. Одним из критериев закупок нового
оборудования на предприятия должно быть одобрение сотрудниками
отдела энергоменеджмента, которое подкрепляется подписью руководителя отдела энергетического менеджмента в соответствующих документах, а также экспертным заключением. Сотрудники отдела энергетического менеджмента составляют список требований к закупаемому оборудованию, которые входят в общий список требований, проверяют энергетические характеристики закупаемого оборудования, на основании этого
составляется экспертное заключение.
Деятельность по закупке дает возможность улучшить энергетическую результативность путем использования более эффективной
продукции и услуг, а также для работы с цепочкой поставок и влияния на
энергетическую деятельность внутри цепочки поставок.
78
Применимость спецификаций (технических требований) по закупке
в области энергетики может различаться в зависимости от рынка. Спецификации, касающихся энергетических закупок, могут включать элементы,
связанные с качеством, пригодностью, структурой стоимости энергии, ее
влиянием на окружающую среду, а также возобновляемые источники
энергии.
Когда это целесообразно, организация может использовать спецификацию, предоставленную поставщиком.
Включение энергетических требований в проектирование. Сотрудники отдела энергоменеджмента должны иметь право вносить предложения в технические задания на проекты по строительству и реконструкции
с точки зрения энергоэффективности, также вносить предложения по
правкам существующих положений, если они, по их мнению, не будут
способствовать рациональному использованию энергоресурсов.
Внутреннее информирование. Сотрудники отдела энергоменеджмента должны регулярно, по запросу, предоставлять информацию
представителям других подразделений предприятия, необходимую для их
работы.
В соответствии с требованиями ISO 50001 внутренние обсуждения
и информирование являются обязательными и имеют тесное отношение к
информированию персонала о СЭнМ. Внешнее обсуждение СЭнМ не
является обязательным; однако оно помогает формированию положительного мнения общественности и компании и позитивно сказывается на
корпоративном имидже.
Эффективное внутреннее информирование является важным условием для успешного выполнения вашей СЭнМ. Регулярно информируя
своих сотрудников о СЭнМ, вы повышаете их мотивацию активно
участвовать в этой программе.
Для того чтобы постоянно улучшать СЭнМ, важно не только
информировать своих сотрудников о важности энергоменеджмента, но и
создавать корпоративную культуру, позволяющую сотрудникам
предприятия вносить свои предложения по улучшению, которая будет
мотивировать персонал на всех уровнях.
Все комментарии и предложения по улучшению должны рассматриваться, и на каждый из них должны даваться ответы.
Согласно ISO 50001 должна распространяться информация о
следующих аспектах СЭнМ:
− политика в области энергетики, цели и задачи в области энергетики;
− возможность каждого из сотрудников вносить свой вклад в
энергоменеджмент;
− данные по энергосбережению и тенденции компании относительно использования энергии;
− соответствие юридическим и иным требованиям;
− возможности для улучшения системы;
− финансовые и экологические преимущества энергоменеджмента;
− контактное лицо для получения детальной информации.
79
Кроме обсуждения общих вопросов энергоменеджмента с персоналом, важно проводить регулярные обсуждения важных актуальных
аспектов функционирования СЭнМ. Необходимо интегрировать результаты измерений и энергетические показатели с аспектами функционирования системы. Таким образом, все результаты работы СЭнМ будут регулярно обсуждаться всеми сотрудниками вплоть до высшего руководства.
Решение о внешнем информировании. Решение о внешнем информировании о результатах внедрения, работы и другой информации о
СЭнМ на предприятии принимает руководство предприятия в лице
директора или главного инженера.
Внешнее обсуждение деятельности предприятия по энергоэффективности является очень важным. При проведении внешнего информирования, во-первых, нужно назначить на это сотрудника, во-вторых, выяснить,
какая информация будет обсуждаться и какое СМИ будет привлечено для
этого. Необходимо четко и внятно информировать о проводимых мероприятиях и наблюдающихся улучшениях благодаря применению ISO 50001.
Проверка СЭнМ
Мониторинг, измерения и анализ ключевых характеристик.
Организация должна обеспечить через запланированные интервалы
времени проведение мониторинга, измерения и анализа ключевых характеристик своих операций, которые определяют энергетическую результативность. Как минимум, ключевые характеристики должны включать:
− режимы значительного использования энергии и другие выходные данные энергетического анализа;
− соответствующие параметры, относящиеся к режимам значительного использования энергии;
− показатели энергетической результативности;
− эффективность планов мероприятий в достижении поставленных
целей и задач;
− оценку фактического потребления в сравнении с ожидаемым
потреблением энергии.
Результаты процесса мониторинга и измерения ключевых характеристик должны регистрироваться в виде соответствующих записей. В
качестве основы системы энергоменеджмента можно применить положительно зарекомендовавший себя во всем мире метод целевого энергетического мониторинга (ЦЭМ), который разработан и широко применяется на
крупных промышленных предприятиях Западной Европы и США в
качестве одной из частей общей структуры управления предприятием.
Согласно оценкам Британского агентства по энергоэффективности, внедрение ЦЭМ снижает текущие затраты на энергоресурсы в денежном
выражении на 10–20 % без дополнительных расходов на модернизацию
технологии. Чаще всего внедрение ЦЭМ рекомендуется в качестве
первоочередного мероприятия в комплексной программе по повышению
энергоэффективности.
Метод ЦЭМ требует четкой организационной структуры, ответственной за его функционирование. Ядром такой структуры выступает
80
чаще всего отдел энергетического менеджмента, а периферийными
звеньями – центры энергетического учета.
Общие принципы построения ЦЭМ таковы. Предприятие разбивается на отдельные центры энергетического учета (ЦЭУ). Приведем
примеры отдельных центров учета:
− крупные энергопотребители (печи, котлы, технологические линии
и установки);
− подразделения предприятия (цехи, отделения, участки);
− отдельно стоящие здания;
− системы (отопления, вентиляции, кондиционирования; подготовки сжатого воздуха, освещения);
− предприятие в целом.
Деление предприятия на отдельные ЦЭУ может проводиться
различными способами, однако от правильности организации этого этапа
зависит общая эффективность работы ЦЭМ. Слишком большое количество ЦЭУ сделает систему ЦЭМ громоздкой и малооперативной, а
чрезмерное укрупнение ЦЭУ приведет к большой погрешности в оценке
параметров энергопотребления. Каждый из выделенных ЦЭУ является
обособленным потребителем, основной характеристикой которого служит
количество потребленного энергоресурса данного вида за учетный
период. Эти сведения регулярно собираются со всех ЦЭУ в конце каждого
учетного периода и поступают в отдел энергоменеджмента.
Однако данных по энергопотреблению еще недостаточно для
проведения анализа энергоэффективности. В дополнение по каждому
ЦЭУ собираются данные по факторам, влияющим на энергопотребление.
Такими факторами могут быть:
1) объем произведенной продукции или услуг в физическом выражении (для таких ЦЭУ, как производственные линии, цехи, отдельные
предприятия);
2) выход вторичного энергоресурса (для котельных, компрессорных, насосных);
3) количество градусо-дней (для систем отопления, вентиляции,
кондиционирования).
Поверки измерительного оборудования. Для адекватной оценки
потребления энергоресурсов необходимы средства измерения, работающие в соответствии со своими первоначально заложенным производителями характеристиками. Поверка средств измерения позволяет отслеживать соответствие характеристик работы прибора заводским характеристикам. Периодичность поверки средств измерения устанавливается
нормативными актами.
Оценка выполнения законодательных и иных требований. Применимыми к деятельности предприятия законодательными требованиями могут
быть международные, национальные, региональные требования или требования на местах производственной деятельности, которые применяются для
области применения системы энергетического менеджмента в отношении
энергии. Примеры законодательных требований могут включать государственный регламент или закон, обязывающий экономить энергию.
81
Планирование и проведение внутренних аудитов. Внутренние
аудиты системы энергетического менеджмента предприятия могут
выполняться персоналом самой организации или внешними лицами,
выбранными организацией и работающими по ее поручению. В любом
случае лица, проводящие аудит, должны быть компетентны, беспристрастны и объективны. В небольших организациях независимость аудитора может подтверждаться отсутствием ответственности аудитора за
проверяемую деятельность.
В случае, если предприятие желает объединить проведение аудитов
системы энергетического менеджмента с другими внутренними аудитами,
цель и область каждого из них следует четко определить.
Анализ конструкторской и проектной документации. Руководство
предприятия должно рассматривать возможности, связанные с улучшением энергетической результативности, и управление рабочими операциями
при проектировании новых, модифицированных и реконструированных
сооружений, оборудования, систем и процессов, которые могут оказывать
значительное влияние на энергетическую результативность.
Результаты, относящиеся к оценке энергетической результативности, где это целесообразно, следует объединить с действиями по описанию технических требований, проектированию и обеспечению необходимыми средствами соответствующего проекта (проектов). Результаты
деятельности по проектированию должны регистрироваться в виде
соответствующих записей.
Поиск свидетельств корректного функционирования СЭнМ. В
отношении фактических и потенциальных несоответствий предприятие
должно осуществлять коррекции, применять корректирующие и предупреждающие действия, включая следующее:
− анализ несоответствий или потенциальных несоответствий;
− определение причин несоответствий или потенциальных несоответствий;
− оценку необходимости принятия мер, направленных на исключение появления или повторного возникновения несоответствий;
− определение и внедрение необходимых мероприятий;
− поддержание в рабочем состоянии записей о корректирующих и
предупреждающих действиях;
− анализ эффективности предпринятых корректирующих или
предупреждающих действий.
Корректирующие и предупреждающие действия должны быть
соразмерны масштабу выявленных и потенциальных проблем и последствий, касающихся энергетической результативности.
Руководство предприятия должно обеспечить внесение любых
необходимых изменений, касающихся системы энергетического менеджмента.
Особенности поддержания и совершенствования СЭнМ
Актуализация энергоанализа, осуществление внутренних энергоаудитов. Предприятие должно разработать, осуществлять на постоянной основе и вести записи, касающиеся энергетического анализа. Методо-
82
логия и критерии, используемые для разработки энергетического анализа,
должны быть задокументированы. Для разработки энергетического анализа необходимо [8]:
− анализировать использование и потребление энергии, основанные
на измерении и других данных, то есть идентифицировать имеющиеся
источники энергии и проводить оценку использования и потребления
энергии в настоящий момент и за прошедшие периоды времени;
− на основе анализа использования и потребления энергии идентифицировать области значительного использования энергии;
− идентифицировать здания, оборудование, системы, процессы и
персонал, работающий для организации или по ее поручению, которые
существенно влияют на использование и потребление энергии;
− определять текущую энергетическую результативность функционирования зданий, оборудования, систем и процессов, связанных с идентифицированными режимами значительного использования энергии;
− оценивать будущее использование и потребление энергии.
Энергетический анализ должен осуществляться через определенные интервалы времени в целях обеспечения своевременной актуализации, а также в случае существенных изменений, касающихся зданий, оборудования, систем или процессов.
Ежегодная актуализация энергосберегающих программ. Программы энергосбережения предприятия должны периодически пересматриваться и корректироваться по следующим причинам: совершенствование
энергосберегающих технологий и появление разнообразных новинок, не
всегда можно спрогнозировать состояние установленного на предприятии
оборудования, появление новых идей и возможностей энергосбережения
на предприятии.
Сбор информации для анализа со стороны руководства. Высшее
руководство предприятия должно анализировать систему энергетического
менеджмента через запланированные интервалы времени в целях обеспечения ее постоянной пригодности, достаточности и эффективности.
Записи результатов анализа со стороны руководства должны поддерживаться в рабочем состоянии.
Входные данные для анализа со стороны руководства должны
содержать следующую информацию [8]:
– действия, вытекающие из предыдущих анализов со стороны руководства; анализ энергетической политики; анализ энергетической результативности и связанных с ними показателей энергетической результативности;
– результаты оценки соответствия законодательным требованиям с
учетом их развития и изменения, а также другим требованиям, которые
организация обязалась выполнять;
– степень достижения поставленных целей и выполнения задач в
области энергетики;
– результаты аудитов системы энергетического менеджмента;
– состояние выполнения предупреждающих и корректирующих
действий;
83
– планируемая энергетическая результативность для последующего
периода;
– рекомендации по улучшению.
Проведение анализа со стороны руководства (аналитический обзор
СЭнМ руководством предприятия). Выходные данные анализа СЭнМ со
стороны руководства должны включать в себя все решения и действия,
относящиеся к изменениям результативности энергетической деятельности организации, энергетической политики, показателей энергетической
результативности, целей, задач или других элементов системы энергетического менеджмента в соответствии с обязательствами организации относительно постоянного улучшения, а также к изменениям, касающимся
выделения и распределения ресурсов.
Гарантирование непрерывного совершенствования. Гарантирование высшим руководством непрерывного совершенствования СЭнМ на
предприятии должно быть внесено в энергетическую политику и другие
нормативные документы, использующиеся на предприятии.
Контроль и улучшение. Высшее руководство предприятия должно
предоставлять свидетельства своих обязательств по содействию развития
и обеспечению функционирования СЭнМ и постоянному улучшению ее
эффективности посредством [8]:
− разработки, внедрения и поддержания в актуальном состоянии
энергетической политики; назначения представителя руководства и
создания группы по энергетическому менеджменту;
− определения области применения и границ, относящихся к системе энергетического менеджмента;
− доведения до сведения персонала предприятия важности и значения энергетического менеджмента;
− обеспечения ресурсами, необходимыми для разработки, внедрения, поддержания в рабочем состоянии и улучшения системы энергетического менеджмента и результативности энергетической деятельности;
− обеспечения разработки целей и задач в области энергетики;
− обеспечения соответствия показателей энергетической результативности предприятия поставленным целям и задачам в области энергетики;
− обеспечения долгосрочного планирования энергетической результативности;
− обеспечения измерения и регистрации результатов через определенные интервалы времени;
− проведения анализов со стороны руководства.
1.5 .Руководство по СЭнМ предприятия
1.5.1. Структура и схема управления
Область и границы применения СЭнМ. Стандарт ISO 50001 предлагает предприятию самому «определить и документально подтвердить
масштабы и границы своей системы энергоменеджмента». Однако в практике создания СЭнМ в развитых странах обычно вводятся определенные
84
ограничения: в сферу СЭнМ включаются только те объекты (системы) и
субъекты (лица), которые существенно влияют на энергопотребление и
соответственно на энергоэффективность организации.
Такой подход значительно упрощает структуру СЭнМ, удешевляет
процессы ее создания и функционирования без особого ущерба для ее
эффективности. Из системы управления удаляются несущественные
элементы (уменьшается число необходимых узлов учета и каналов передачи информации, снижается количество документов и соответствующих
потоков документооборота, в том числе отчетов и др.). Конечно, не
исключаются предложения по повышению энергоэффективности, исходящие от какого-либо лица, не включенного в структуру СЭнМ. Но для
объектов и субъектов, включенных в сферу СЭнМ, это является предметом каждодневной работы, обязанностей и ответственности.
Дискуссии по вопросу границ действия СЭнМ обычно возникают в
начале работы, но по мере создания элементов СЭнМ большинство
специалистов предприятия принимают предложение о необходимости
выделения такой сферы в общей структуре предприятия.
Границами применения СЭнМ будет всѐ предприятие, т.е. все цехи,
подразделения и участки предприятия (станции, ремонтные участки, УКЦ
и др.). Областью применения СЭнМ являются все параметры, влияющие
на энергетическую результативность, которые предприятие может отслеживать посредством мониторинга и на которые она в состоянии повлиять.
Организационная структура СЭнМ. Создание организационной
структуры СЭнМ рекомендуется начинать после принятия энергетической политики посредством формирования и организации работы энергетической комиссии предприятия, введения должностей энергоменеджеров
и создания локальных производственных групп по энергоменеджменту.
Если на предприятии сложились так называемые линейные вертикально
ориентированные структуры управления производственными объектами
со слабыми горизонтальными связями, то для усиления координации действий по горизонтали как раз и нужны такие структуры, как энергетические комиссии.
Энергоменеджеры предприятия подчиняются начальнику отдела
энергетического менеджмента, который в свою очередь подчиняется
главному инженеру предприятия. На начальном этапе организационная
структура СЭнМ для предприятия, например, может выглядеть следующим образом:
 энергетическая комиссия предприятия;
 энергоменеджеры (начальник и два подчиненных);
 локальные энергогруппы под руководством начальников цехов
(тепловых станций).
Элементы и управленческие процедуры СЭнМ. Основным исполнительным элементом СЭнМ на предприятии является отдел энергоменеджмента, сотрудники которого обеспечивают выполнение большинства
задач, обеспечивающих функционирование СЭнМ на предприятии. Руководящим элементом СЭнМ предприятия является энергетическая комиссия в составе директора, главного инженера и начальника отдела энерго-
85
менеджмента (если требуется, другими сотрудниками предприятия из
руководящего состава).
Основными функциями отдела энергоменеджмента на предприятии
являются: контроль за потреблением ТЭР подразделениями и по всему
предприятию, контроль значений индикаторов энергоэффективности и их
постепенное уменьшение, проведение внутренних энергоаудитов с целью
выявления новых возможностей энергосбережения, разработка и внедрение энергосберегающих мероприятий, обучение персонала и просветительская деятельность в области энергоэффективности.
Управленческими процедурами СЭнМ являются система стимулирования и ответственности персонала в области рационального использования энергоресурсов, курирование разработки и реализации проектов по
энергосбережению, курирование внутренних аудитов, если для этого привлекаются другие организации, участие сотрудников отдела энергоменеджмента в принятии решений по инвестированию проектов по энергосбережению и др.
Схема управления СЭнМ. Энергетической комиссией принимаются
решения о внедрении проектов по энергосбережению, инвестированию
данных проектов, привлечению других организаций для проведения внутренних энергоаудитов, моральном и материальном стимулировании или
наказании сотрудников предприятия в области энергоэффективности и др.
Энергетическая комиссия также анализирует данные по результатам
работы системы энергоменеджмента в целом по предприятию и принимает решения по возможным изменениям и улучшениям. Основным исполнительным элементом в СЭнМ предприятия является отдел энергоменеджмента. Начальник отдела энергоменеджмента руководит отделом и
несет полную ответственность за результаты его работы, подчиняется
главному инженеру предприятия.
Положение о энергетической комиссии. Энергетическая комиссия
предприятия − специальный коллегиальный орган управления энергоменеджментом [8]. Ее основная задача – решение сложных вопросов управления потреблением энергоресурсов с использованием поддержки высшего руководства предприятия (главного инженера предприятия).
Поддержка высшего руководства должна выражаться не только в
виде поощрения персонала и стимулирования, но и официально, через
орган, объединяющий разные отделы, службы и подразделения, все
старшие менеджеры которого обязуются принять на себя обязательства, а
также обязать своих сотрудников работать в соответствии с лучшей
практикой энергоменеджмента. Без этой поддержки со стороны высшего
руководства энергетический менеджмент останется на низком уровне.
Возглавлять энергетические комиссии (комитеты) на предприятии
должны руководители, обладающие достаточными полномочиями в области управления предприятия в целом.
Персональный состав энергетической комиссии устанавливается
приказом директора предприятия. Обычно в нее включаются руководители или заместители руководителей служб и отделов, а также руководители самых энергоемких производственных подразделений предприятия
86
(например, начальники тепловых станций), которые участвуют в создании
СЭнМ и обеспечивают ее функционирование.
Председатель энергетической комиссии является представителем
высшего руководства (главный инженер предприятия) и главным ответственным лицом на предприятии за проведение в жизнь энергетической
политики предприятия.
По результатам проверки комиссия должна определять объемы
рационального и нерационального использования энергоресурсов на
основании действующих нормативных документов по учету затрат ТЭР.
Основные направления деятельности и компетенции. Основные
направления деятельности энергетического менеджмента предприятия
заключаются в следующем [6]:
– участие в составлении карты потребления энергии на предприятии;
– сбор данных по потреблению ТЭР с использованием счетчиков и
контрольно-измерительной аппаратуры;
– составление плана установки дополнительных счетчиков и
контрольно-измерительной аппаратуры;
– сбор данных по потокам сырья, ТЭР (угля и мазута) и готовой
продукции (тепловой энергии);
– расчет ключевых данных по повышению эффективности использования энергии в целом и по отдельным производствам;
– определение, локализация и внедрение мер по экономии энергии,
не требующих инвестиций или с минимальными инвестициями;
– локализация, оценка и определение приоритетности мер по экономии энергии, требующих более крупных инвестиций;
– участие в составлении схемы остановок оборудования и вариантов энергообеспечения для случаев аварийного прекращения энергоснабжения;
– информирование персонала предприятия о деятельности по
энергетическому менеджменту и предпринимаемых мерах, направленных
на экономию энергии;
– внедрение новых технологий на существующих и новых энергоносителях для повышения энергоэффективности производства;
– участие в разработке бизнес-планов и производственной стратегии предприятия наравне с другими руководителями.
Пример основных направлений деятельности службы энергоменеджмента показан в табл. 1.7.
Положение о СЭнМ предприятия. Положение о службе энергоменеджмента предприятия должно содержать [24]:
− цели и задачи службы энергоменеджмента и ее подчиненность;
− бюджет службы энергоменеджмента, в том числе систему поощрения сотрудников предприятия в экономии энергоресурсов;
− основные положения контракта с главным энергоменеджером и
его заместителями;
− распределение полномочий между цехами и службами предприятия с одной стороны и службой энергоменеджмента – с другой.
87
Ниже представлена характеристика «Основных положений системы энергоменеджмента» для предприятия.
Общие положения. Отдел энергоменеджмента (далее ОЭМ) является самостоятельным структурным подразделением предприятия. ОЭМ
находится в прямом подчинении главного инженера предприятия. Операционное руководство деятельностью отдела энергоменеджмента
осуществляет начальник отдела, который назначается на должность и
освобождается от занимаемой должности директором предприятия.
Работники отдела ОЭМ назначаются на должности и освобождаются от
занимаемых должностей директором предприятия. Все работники отдела
энергоменеджмента осуществляют свою деятельность в соответствии с
должностными инструкциями, разработанными на основе настоящего
Положения, определяющими функции, обязанности, права и ответственность каждого работника. В своей деятельности ОЭМ руководствуется
действующими процедурами, инструкциями, законодательными актами,
нормами, приказами и распоряжениями корпорации, правилами внутреннего трудового распорядка.
Целями деятельности отдела энергоменеджмента являются: поддержание в рабочем состоянии системы энергоменеджмента по требованию ISO 50001; обеспечение предприятия структурированным и всеобъемлющим руководством по оптимизации процесса потребления энергетических ресурсов и системным управлением данным процессом.
Основными задачами деятельности отдела являются: анализ и
оценка существующей системы энергоменеджмента для определения
областей для улучшения, установление целей улучшения, поиск возможных решений, оценивание и выбор решений, выполнение выбранных
решений, оценка результатов выполнения достигнутых целей; непрерывное улучшение показателей энергоэффективности работы предприятия;
постоянное обучение персонала в области энергоэффективности; внедрение современных энергосберегающих и энергоэффективных технологий;
сокращение воздействия на окружающую среду в результате внедрения
современных энергосберегающих и энергоэффективных технологий.
В состав отдела входят начальник и специалисты отдела. Штатная
численность работников отдела соответствует утвержденному в установленном порядке штатному расписанию с указанием количества должностей и профессий, категорий персонала и размера оплаты труда.
На отдел возложены следующие функции и обязанности:
− проведение внутренних энергетических аудитов на предприятии;
− разработка, экономический расчет и выполнения мероприятий по
повышению эффективности использования ТЭР;
− внедрение в производство современного энергоэффективного
оборудования, дополнительных средств учета;
− проведение обучений персонала энергетической службы в области энергоэффективности;
− доводить до сведения эколога и главного технического руководителя по ОТ информацию о любых изменениях, которые могут повлиять на
идентифицированные экологические аспекты, опасности и риски;
88
Основные направления деятельности службы энергоменеджмента
Направление
деятельности
1
Энергоаудит
Внешний
Внутренний
Энергосбережение
Снижение энергоемкости
Этапы/мероприятия
2
Подготовка к проведению обязательного энергоаудита
Проведение обязательного
энергоаудита
Получение энеропаспорта, проведение его экспертизы и регистрация
Подбор и обучение специалистов по
энергоаудиту
Создание системы постоянного внутреннего энергоаудита
Разработка мероприятий, комплексных программ, инвестиционных
проектов по энергосбережению
Оценка фактического эффекта от
энергосбережения
Разработка системы мотивации по
энергосбережению
Ретроспективный расчет и анализ
энергоемкости за несколько последних лет (по месяцам)
Проведение ежемесячного расчета и
анализа энергоемкости (предприятие/подразделение)
Определение целевого показателя по
ежегодному снижению энергоемкости
Сроки
реализации
(ориентировочные)
3
1 кв.
2–3 кв.
4 кв.
1–6 кв.
7–8 кв.
Постоянно
Постоянно
Таблица 1.7
Эффект от реализации
4
Соблюдение требований Закона Украины «О
энергосбережении», получение объективных
данных о состоянии энергохозяйства предприятия, разработка инвестиционных программ и
мероприятий по энергосбережению
Устранение «узких» мест, выявленных внешним энергоаудитом. Постоянный мониторинг
состояния энергохозяйства предприятия и
эффективности использования энергоресурсов.
Разработка инвестиционных программ и мероприятий по энергосбережению. Поддержание
энергопаспорта в актуальном состоянии
Создание «копилки идей» по энергосбережению. Обоснование и внедрение наиболее перспективных мероприятий. Реальное снижение
энергозатрат предприятия
3–6 кв.
1 кв.
Постоянно,
начиная
с 2 кв.
Постоянно,
начиная
с 2 кв.
Реальное снижение энергозатрат в целом по
предприятию. Определение потенциала энергосбережения. Проведение анализа влияния изменения технологии, оборудования, загрузки
производственных мощностей и т.д. на уровни
энергоемкости
89
90
Продолжение табл. 1.7
1
Учет
Планирование
Работа на ОРЭ
2
Разработка мероприятий по оптимизации величины энергоемкости
Бенчмаркинг родственных предприятий
Введение единых стандартов учета
ТЭР на предприятии (Положение по
учету, методики и т.д.)
Разработка и утверждение схем учета
и распределения энергоресурсов по
подразделениям предприятия
Разработка программ автоматизации
энергоучета
Развитие и актуализация «Мониторинга энергоресурсов»
Формализация и автоматизация процесса подготовки отчетов о потреблении энергоресурсов подразделениями
предприятия
Введение единых стандартов планирования ТЭР на предприятии (Положение, методики и т.д.)
Создание единой системы планирования и нормирования ТЭР
Автоматизация процесса расчета
энергобалансов
Разработка системы почасового планирования электропотребления
Разработка системы почасового учета
электропотребления (оперативный/
коммерческий)
Разработка системы регулирования
почасового электропотребления
Разработка системы мотивации на
сокращение отклонений от базовых
значений
3
Постоянно,
начиная с 2 кв.
Постоянно,
начиная с 2 кв.
2–3 кв.
2–3 кв.
3–4 кв.
4
Приведение учета энергоресурсов в соответствие с требованиями НТД РК. Предупреждение потенциальных замечаний аудиторов.
Исключение влияния «человеческого» фактора
на учет и распределение энергоресурсов по
подразделениям
1–2 кв.
4 кв.
2– 3 кв.
Формализация и оптимизация процесса планирования ТЭР
4 кв.
4 кв.
1 кв.
1 кв.
2 кв.
3–4 кв.
Сокращение оплаты за электроэнергию
− определение результативности и пригодности системы энергоменеджмента.
Обязанности по безопасности и охране труда. Персонал отдела
энергоменеджмента обязан соблюдать правила внутреннего трудового
распорядка, должен знать перечень (реестр) опасностей предприятия,
степень риска этих опасностей (опасные и вредные производственные
факторы, воздействующие на работника), неукоснительно соблюдать
правила техники безопасности на рабочем месте, в помещениях и на территории предприятия.
Персонал отдела энергоменеджмента должен знать перечень
(реестр) экологических аспектов предприятия, воздействие их на окружающую среду. Выполнять мероприятия по улучшению экологического
состояния на производстве.
Работники отдела энергоменеджмента несут ответственность:
− за некачественное выполнение обязанностей, возложенных на
него настоящей должностной инструкцией;
− несоблюдение трудовой дисциплины;
− несоблюдение требований безопасности и охраны труда, экологической безопасности;
− за контроль и обеспечение выполнения подчиненным персоналом
требований нормативных документов;
− обеспечение сохранности нормативных документов, имущества,
инвентаря, оборудования, используемых в процессе работы;
− за последствия принятых им решений, связанных с деятельностью
предприятия, а также выходящих за пределы его полномочий, установленных законодательством Украины, Положением о предприятии, должностной инструкцией, другими нормативными актами.
Взаимоотношения и связи подразделения. Отдел поддерживает
связи и ведет деловой обмен информацией со всеми структурными
подразделениями, отделами и службами предприятия по всем возникающим в процессе работы вопросам. Взаимоотношения и связи отдела
энергоменеджмента с конкретными структурными подразделениями,
отделами и службами предприятия определены функциями и правами,
установленными Положением, должностными инструкциями работников.
Взаимозаменяемость руководителей разного уровня, специалистов, служащих и рабочих отдела устанавливается их должностными инструкциями.
Квалификационная характеристика энергоменеджера. Для того
чтобы успешно работать в области энергетического менеджмента, специалист должен обладать: инженерным образованием; опытом управления
производством и рабочими группами; опытом руководства проектами;
организаторскими способностями; способностью убеждать и понимать
мотивацию поступков людей.
Кроме того, ему необходимо:
− отслеживать решения местных властей, касающиеся данного производства, экологии, потребления энергии и т.д.;
− знать компании-производители энергетических услуг и оборудования;
− знать технологию производства, торговые и сбытовые организации;
91
− хорошо понимать концепцию энергетического менеджмента и
энергетической эффективности;
− обладать экономическими знаниями, знать принципы формирования бюджета предприятия и методы разработки бизнес-планов в области
энергетической эффективности.
Энергетический менеджер обязан следить за изменениями в
области энергетической политики и сопутствующих аспектах, например,
нового законодательства по налогообложению, субсидий, технологического
присоединения, защиты окружающей среды и т.д. СЭнМ предприятия
должна соблюдать требования действующего законодательства и других
нормативно-правовых документов, а также правил энергоменеджмента.
Первое правило энергоменеджмента: нельзя думать об инвестициях в высокие технологии, пока не исчерпаются все возможности рационального использования топливно-энергетических и других ресурсов и
уменьшения расходов на них посредством мер правильного ведения
хозяйства и контроля со стороны руководства.
Реализация именно организационных мероприятий, которые
зачастую беззатратны и малозатратны, является предпосылкой успеха
программы энергоресурсосбережения и, следовательно, снижения себестоимости производства.
Второе правило: энергоменеджер обязан анализировать (подвергать сомнению) целесообразность всех без исключения действий персонала предприятия, связанных с использованием энергоресурсов.
Третье правило: инвестировать следует именно те проекты, которые имеют лучшие экономические показатели (период окупаемости или
внутреннюю норму рентабельности).
Четвертое правило: при привлечении инвестиций (внешних или
внутренних) следует принимать к реализации только те проекты, экономические показатели которых превосходят другие возможные варианты
вложения средств с учетом возможных рисков.
Пятое правило: СЭнМ должна быть построена по так называемому
«горизонтальному» принципу построения и функционирования производства, основанному на балансе прав и обязанностей отдельных подразделений и минимизации уровней их подотчетности и подчиненности. При
этом отдельным подразделениям (цехам, бригадам) ставятся конкретные
задачи (увеличение объемов производства продукции и ее качества, а
также сроки достижения плановых показателей). Одновременно предоставляются также широкие полномочия для реализации этих задач
(вплоть до определения количественного и качественного состава исполнителей и размера их заработка в пределах установленного для подразделения фонда оплаты труда).
Пример расписания работы службы энергоменеджмента предприятия приведены в табл. 1.8 [8].
Система реализации энергосберегающих мероприятий. В программы энергосбережения предприятия должны входить организационные
мероприятия [9–11, 17]: создание и введение системы стимулирования
энергосбережения; повышение осведомленности персонала по вопросам
92
энергоэффективности; маркетинговые мероприятия; проведение энергоаудита; отключение неиспользуемого оборудования и др.
В программу должны входить также технические мероприятия:
а) малозатратные мероприятия (например, совершенствование
(оптимизация) режимов работы технологических, энергетических и
вспомогательных установок; установка компенсирующих устройств в
электроустановках);
б) мероприятия, требующие значительных затрат (перевод работы
установок на другие виды энергии или энергоносители; модернизация или
реконструкция технологических и энергетических установок; внедрение
новых производств и технологий; реконструкция систем энергоснабжения
установок или предприятия; повышение качества потребляемых энергоресурсов и др.);
в) устройство или модернизация систем коммерческого и технического контроля и учета энергоресурсов, а также продукции, на выработку
которой они расходуются.
Отдельно должны выделяться финансовые мероприятия: совершенствование структуры потребляемых ТЭР; оптимизация договорных отношений с поставщиками и потребителями ТЭР и др.
Система мотивации персонала. Премирование за рациональное и
эффективное использование энергоресурсов производится при условии,
если в целом по предприятию есть экономия от снижения затрат, издержек предприятия на энергоресурсы.
Таблица 1.8
Расписание работы службы энергоменеджмента предприятия
Вид деятельности
Начало работы
Получение необходимой информации у диспетчера предприятия
Совещание (селекторное) с работниками службы энергоменеджмента предприятия
Подготовка информации для руководства предприятия к
утреннему селекторному совещанию
Решение текущих вопросов с руководителями цехов и
служб предприятия
Утреннее селекторное совещание предприятия
Планирование работы и выдача текущих задач сотрудникам службы энергоменеджмента
Работа по заданиям руководства предприятия, выполнения
текущих обязанностей и задач в соответствии с годовым
планом службы энергоменеджмента. Обед.
Окончание работы
Участие в совещаниях и других мероприятиях, проводимых
на предприятии
Время
8.00
8.00 – 8.15
8.20 – 8.40
8.40 – 9.00
9.00 – 9.30
9.30 – 10.10
10.10 – 10.30
10.30 – 17.00
17.00
Согласно
распоряжениям
руководства
93
Вознаграждение за рациональное и эффективное использование
энергоресурсов сотрудники получат даже если не получают премию по
результатам производственной деятельности.
Размер вознаграждения за рациональное и эффективное использование энергоресурсов зависит только от суммы сэкономленных ТЭР и не
имеет «потолка».
Сотрудники получат фиксированный процент от суммы сэкономленных ТЭР, которая выплачивается ежеквартально.
Размер премиального фонда за рациональное и эффективное
использование ресурсов составляет определенный процент от суммы
премиального фонда за экономический эффект от факторов, подконтрольных менеджменту предприятия, и распределяется по службам пропорционально экономическому эффекту.
Для предприятия можно выделить следующие способы нематериального стимулирования:
− награждение грамотой за успехи в энергосбережении;
− объявление благодарности перед коллективом сотрудников предприятия за особые успехи в энергосбережении;
− размещение фотографий сотрудников предприятия, награжденных за особые успехи в энергосбережении на корпоративном сайте и на
Доске Почета;
− публикация статей о сотрудниках предприятия, награжденных за
особые успехи в энергосбережении (с фотографиями) в корпоративных
СМИ;
− проведение конкурса «Лучший энергосберегающий цех» с вручением по результатам конкурса грамот и призов как руководителям подразделений-победителей, так и сотрудникам, внесшим наиболее ощутимый вклад в энергосбережение цеха в данный период;
− проведение конкурса «Самый бережливый сотрудник» с вручением по результатам конкурса грамот и призов;
− внесение сотрудников предприятия, награжденных за особые
успехи в энергосбережении в кадровый управленческий резерв с возможностью профессионального и карьерного роста;
− информирование коллектива об успехах в энергосбережении.
Тренинги по СЭнМ. Рекомендации по проведению консультаций
(тренинга) по вопросам энергоаудита и энергоменеджмента приведены
далее:
1. Консультирование по энергетическому аудиту и энергоменеджменту выполняют по следующим программам:
− энергетический аудит;
− определение удельного энергопотребления;
− экономическое обоснование энергосберегающих мероприятий;
− бизнес-планирование в сфере энергоресурсосбережения;
− вступление в энергоменеджмент;
− создание службы энергоменеджмента с одновременным проведением самоэнергоаудита;
94
2. Программа предоставления консультаций по энергетическому
аудиту содержит:
− положение о порядке организации энергетических обследований;
− рекомендации по заключению контракта с энергоаудиторскими
фирмами;
3. Программа по экономическому обоснованию энергосберегающих мероприятий включает современную методологию ведения экономических расчетов и примеры ее использования;
4. Программа по вступлению в энергоменеджмент содержит:
− цели и задачи службы энергоменеджмента;
− правила энергоменеджмента;
− место службы энергоменеджмента в организационной структуре
предприятия;
− особенности контракта энергоменеджера с руководством предприятия;
− ориентировочную структуру службы энергоменеджмента;
− необходимые предпосылки для создания службы энергоменеджмента;
− методологию создания службы энергоменеджмента;
− типичное «Положение о службе энергоменеджмента предприятия»;
− задача подразделения по энергосбережению в составе органов
исполнительной власти в центре и в регионах;
− пример создания службы энергоменеджмента;
5. Программа создания службы энергоменеджмента с одновременным проведением внутреннего энергоаудита содержит:
− порядок проведения работ;
− отличие энергоаудита от внутреннего энергоаудита;
− порядок разработки беззатратных (организационных) энергосберегающих мероприятий;
− типовые формы для получения первичной информации;
− требования к программному обеспечению энергоменеджмента.
Выводы
Оценка состояния дел «До» и «После» внедрения СЭнМ приведена
в табл. 1.9.
Современная СЭнМ имеет следующие преимущества:
− концентрирует основное внимание на управлении;
− имеет системный подход;
− помогает определить и сконцентрироваться на наиболее
существеных энергоаспектах;
− помогает определить и уделить особое внимание персоналу,
наиболее сущетвенному с точки зрения энергопотребления;
− фокусируется на данных и численных методах;
− достигается интегрированный подход;
− достигается преемственность при смене персонала;
95
− непрерывность усовершенствований.
Таблица 1.9
Оценка состояния дел «До» и «После» внедрения СЭнМ
До внедрения СЭнМ
После внедрения СЭнМ
Решение вопросов энергосбережения на основе технических мероприятий и документов узконаправленного действия
Отсутствие четкого документирования наилучших практик и обмена опытом
Избирательный
(несистемный)
подход, основанный лишь на собственном опыте и счѐте отдельных
аспектов
Ответственность за энергосбережение сосредоточена лишь на
уровне руководителей линейных
подразделений
Труднопроверяемый (неаудируемый) процесс энергосбережения с
не всегда объективными результатами проверки
Введение широкого управленческого подхода на основе организационных мероприятий
Возможность тиражирования документированных «наилучших практик» внутри и вне организации
Системный и комплексный подход
ко всем аспектам и факторам, влияющим на энергосбережение
Вовлечение персонала и высшего
руководства (энергополитика + периодический анализ с его стороны)
Аудируемый и сертифицируемый
процесс с объективными и непредвзятыми результатами проверки,
которые могут быть продемонстрированы любой стороне
Процесс создания СЭнМ на предприятии должен включать: подготовку кадров, организацию структуры службы энергоменеджмента, формирование и утверждение политики и программы энергосбережения;
организацию постоянного контроля за энергопотреблением и эффективностью использования ТЭР, организацию системы стимулирования
энергосбережения и рационального использования ТЭР.
96
Список использованной литературы
1. Бернер М.С. Зарубежный опыт мотивации энергосбережения /
М.С. Бернер, А.В. Лоскутов, Д.Б. Понаровкин, А.Н. Тарасова // ЭСКО. –
2008. – № 6.
2. Бернер М.С. Зарубежный опыт мотивации энергосбережения /
М.С. Бернер, А.В. Лоскутов, Д.Б. Понаровкин, А.Н. Тарасова // Энергосбережение. – 2008. – № 3. – С. 44–48.
3. ГОСТ Р ИСО/ТО 19011:2002. Руководящие указания по проведению аудитов систем менеджмента качества и/или систем менеджмента
окружающей среды.
4. ГОСТ Р ИСО/ТО 10013–2007. Менеджмент организации. Руководство по документированию системы менеджмента качества.
5. Еремеева Г.А. Опыт ООО «ГЦЭ–Энерго» по разработке и внедрению Системы энергоменеджмента (стандарт ISO 50001) на промышленных предприятиях»: В кн.: «Повышение эффективности энергетического хозяйства предприятий горно-металлургического комплекса», 2010.
6. Организация энергосбережения (энергоменеджмент). Решения
ЗСМК – НК МК–НТ МК – ЕВРАЗ: уч. пособ. // Под ред. В.В. Кондратьева. – М.: ИНФРА, 2010. – 108 с.
7. Пашик Ю.А. СТБ 1777-2009. Системы управления энергопотреблением / Ю.А. Пашик, А.В. Петрусевич // Das Management. – 2009. – № 1
(11-12). – С. 101–103.
8. Пособие по курсу «Основы целевого энергетического мониторинга». – М.: ЭНИЗАН, АСЭнМ, 1997 – 38 с.
9. Синицын С.А. Организация системы энергоменеджмента на
предприятии / С.А. Синицын, В.И. Бабич // Энергобезопасность и энергосбережение. – 2009. – № 6.
10. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям
обеспечения энергоэффективности. – Женева: Европейское бюро по комплексному предотвращению и контролю загрязнений (КПКЗ), 2009. – 489
с.
11. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям
обеспечения энергоэффективности (ISBN 978-5-902194-37-8). – 2012. –
520 с.
12. Стандарт ЕС – EN 16001: 2009, Система энергоменеджмента. –
Требования с руководством по использованию.
13. Стандарт США – ANSI/MSE 2000:2005, Система энергоменеджмента.
14. Стандарт Ю. Кореи – KSA 4000:2007, Система энергоменеджмента.
15. Сюсюкин А.И. Концепция создания системы рационального потребления и энергосбережения на предприятии / А.И. Сюсюкин, В.Г. Тарасовский // Электрика. – 2009. – № 6. – С.33–39.
16. Хохлявин С.А. Стандарт ISO 50001: системный подход к энергоменеджменту / С.А. Хохлявин // ЭнергоАудит. – 2009. – № 3 (11). – С. 39.
97
17. Хохлявин С.А. Внедрение системы энергоменеджмента (ISO
50001): ключевые шаги / С.А. Хохлявин, Т.Л. Сакаева, Н.Г. Локтеев //
ЭнергоАудит. – 2010. – № 3 (15). – С. 36–41.
18. Хохлявин С.А. ISO 50001 – глобальный стандарт в области
энергоменеджмента / С.А. Хохлявин, С.В. Хоробрых, А.А. Воробьев, Д.В.
Скляров // ЭнергоАудит. – 2010. – № 2 (14). – С. 36–38.
19. Benchmarking & Evaluation. http://www.bmkcop.com/.
20. Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению : ГОСТ Р ИСО 50001:2011 – ГОСТ Р ИСО
50001:2011. – М. : Стандартинформ, 2012. – 60 с.
Основные сокращения в главе 1
ИЭ
СЭнМ
ТЭР
ЦЭМ
ЦЭУ
98
– индикаторы энергоэффективности
– система энергетического менеджмента
– топливно-энергетические ресурсы
– целевой энергетический мониторинг
– центр энергетического учета
ГЛАВА 2
НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ
БАЗА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
2.1. Законодательное обеспечение правового регулирования
энергосбережения
Основной задачей законодательства в сфере эффективного энергоиспользования является создание благоприятных условий для его эффективного использования, избегая непосредственное вмешательство в
хозяйственную деятельность субъектов хозяйствования. Для реализации
этой задачи, прежде всего, необходима согласованная действенная и
прозрачная система законодательства в сфере энергоэффективности.
Такая система должна содержать правовые нормы, предусматривающие
адекватное сочетание инструментов государственного регулирования и
поощрения субъектов хозяйствования и населения к эффективному
использованию топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).
Инструменты государственного управления энергосбережением:
 тарифы, цены;
 налоговые и таможенные льготы;
 льготное кредитование;
 экспертиза по энергосбережению;
 лицензирование;
 стандарты, нормативно-правовые документы;
 государственное регулирование деятельности естественных
монополий;
 государственный энергонадзор.
Государственная политика по энергосбережению и энергоэффективности в Украине направлена на создание условий, которые позволят
обеспечить постоянно растущие общественные потребности в ТЭР и рост
валового внутреннего продукта (ВВП) при минимальных их расходах. В
основу этой политики заложены законы Украины, указы Президента
Украины, постановления и распоряжения КМУ, а также другие нормативно-правовые акты (рис. 2.1).
Законодательство в сфере эффективного использования энергии
было основано принятием Закона Украины «О энергосбережении» по
стимулированию рационального использования ТЭР [1].
На сегодня действуют в Украине более 50 национальных стандартов, отнесенных к группе «Энергосбережение». В частности, в соответствии с Директивой Совета ЕС 92/75/ЕЕС разработаны национальные
стандарты по энергетической маркировке. С целью внедрения системы
эффективного управления использования ТЭР на промышленных предприятиях Украины разрабатываются национальные стандарты по внедре-
99
нию системы энергетического менеджмента (СЭнМ), энергетического
аудита и сертификации промышленных предприятий.
Рис. 2.1. Структура государственного управления энергосбережением
Закон Украины «О энергосбережении» (от 01.07.1994 №74/94-ВР).
Закон [1] определяет правовые, экономические, социальные и экологические основы энергосбережения для всех предприятий, объединений и
организаций, расположенных на территории Украины, а также для граждан. Законом определены основные термины в сфере энергосбережения, а
именно: энергосбережение, энергоэффективная продукция, энергоэффективный проект, вторичные энергетические ресурсы (ВЭР), нетрадиционные и возобновляемые источники и др.
Основные статьи Закона Украины «О энергосбережении», которые
определяют управление энергоресурсами:
Статья 3. Основные принципы государственной политики энергосбережения.
Статья 7. Образование и воспитание в сфере энергосбережения.
Статья 11. Экономические меры обеспечения энергосбережения.
Статья 14. Направления использования фондов энергосбережения.
Статья 20. Нормы и нормативы расходов ТЭР.
Раздел III. Государственная експертиза по энергосбережению и
энергоаудит.
Раздел IV. Международные отношения в сфере энергосбережения.
100
Рис. 2.2. Уровни управления в сфере энергосбережения
Далее рассмотрим другие нормативные и законодательные документы, которые определяют политику энергосбережения.
Закон Украины «О теплоснабжении» (от 02.06.2005 № 2633-IV).
Закон [2] регулирует отношения, возникающие в связи с производством,
транспортировкой, снабжением и использованием тепловой энергии,
государственным надзором за режимами потребления тепловой энергии,
безопасной эксплуатацией теплоэнергетического оборудования и
безопасным выполнением работ на объектах в сфере теплоснабжения
субъектами деятельности независимо от форм собственности.
Закон Украины «О электроэнергетике» (от 16.10.1997 №575/97ВР). Закон [3] определяет правовые, экономические и организационные
основы деятельности в электроэнергетике и регулирует отношения,
связанные с производством, передачей, снабжением и использованием
энергии, обеспечением энергобезопасности Украины, конкуренцией и
защитой прав потребителей и работников отрасли.
На рис. 2.3 схематически представлено становление национальной
нормативной базы в сфере энергоменеджмента.
101
Рис. 2.3. Становление национальной нормативной базы в
сфере энергоменеджмента
В Украине дейстувет большая база нормативних документов относительно энергосбережения [8–13], энергетического аудита [7, 14],
альтернативных и нетрадиционных источников энергии [4–6, 15]. Для
разных отраслей промышленности разработаны методики расчета нормативных показателей потребления энергии и топлива [16–20].
Стандарт ISO 50001 предназначен для создания СЭнМ, а также
для сертификации таких систем. На основе стандарта появляются инструменты для оценки, анализа и верификации результатов управленческой
деятельности в области энергопотребления. Стандарт ISO 50001:2011 в
значительной степени совпадает с европейским стандартом EN
16001:2009, принятым в большинстве стран Европы. ISO 50001 по сравнению с EN 16001 содержит дополнительные требования, которые касаются следующих аспектов: назначение представителя руководства по
энергоменеджменту, идентификация энергетических характеристик организации, наличие плана деятельности организации в области управления
энергоресурсавми, наличие процедур закупки оборудования и энергоресурсов. В ближайшей перспективе ISO 50001:2011 заменит EN
16001:2009, а также североамериканский стандарт ANSI MSE 2000:2008.
Структура требований ISO 50001:2011 аналогична структуре требований
ISO 14001:2004, а также ISO 18001:2007. Таким образом, возникает возможность создания интегрированной системы менеджмента, поскольку
применимы общие процедуры проведения внутренних аудитов, анализа
со стороны руководства, корректирующих и предупреждающих действий,
управления документами и записями и т.п. Суть внедрения и поддержания этих требований стандартов в том, что исходя из собственных возможностей, потребностей и целей организация сама определяет конкретные планы действий и процедуры. Требования стандартов сформулированы как предписывающие то, что должно быть сделано, но не определяющие конкретного плана действий.
Функционирование и роль службы энергоменеджмента в соответствии с ISO 50001:2011, как указывалось в главе 1, приведены на рис. 2.4 и
2.5.
102
Рис. 2.4. Роль службы энергетического менеджмента
Рис. 2.5. Функционирование системы энергоменеджмента
Основная идея внедрения ISO 50001:2011 состоит в том, что внедряется не программа мероприятий, а СЭнМ с механизмами проведения
мониторинга, анализа, корректирующих действий, что перекликается с
основными положениями Закона Украины «О энергосбережении».
103
2.2. Нормативные документы, регламентирующие энергопотребление ТЭР на предприятии
Нормативно-правовые акты Украины классифицируют:
 по юридической силе: законы и подзаконные акты, заключающие компетентными органами в соответствии с законами, не должны им
противоречить;
 по содержанию;
 объему и характеру действия: акты общего действия и ограниченного действия;
 по субъектам, которые их выдают: общие (указы Президента,
постановления КМУ и т.д.), местные, ведомственные (приказы, инструкции), внутриорганизационные.
Нормативный документ (НД) – документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики разного вида деятельности или
ее результатов.
Нормативно-правовая документация рассматривается на нескольких уровнях:
1) международные: ISO и другие;
2) межгосударственные, действующие в Украине;
3) национальные нормативно-технические ДБН, ДСТУ и др.;
4) отраслевые НАПБ, НПАОП, ДСТУ-П. и др.;
5) ведомственные нормативы, стандарты предприятий, технические
условия.
Организационно-методические документы:
 охватывают документы в сферах: стандартизации, нормирования, сертификации;
 регламентируют деятельность: инженерные изыскания, проектирование, производство, эксплуатация, надзор;
 имеют различный характер действия: обязателен, справочный,
рекомендован.
Нормативные документы охватывают любую деятельность: инженерные изыскания, проектирование, сдачу в эксплуатацию, контроль,
проверки (надзор). Перечень основных НД, регламентирующих вопросы
энергосбережения, приведен ниже.
Определение терминов нормативных документов.
Руководство, свод правил (правила) – практические методы
проектирования, изготовления, монтажа, эксплуатации или утилизации
оборудования, конструкций, изделий.
Методика – НД о преподавании методов, способов проведения
измерений и расчетов.
Методические указания – НД о порядке (содержания и последовательности) работ и операции; регламентация проведения мероприятий.
Номенклатура – НД, в котором подается систематизированный
перечень видов (типов, марок) изделий, документов и других с их характеристикой.
104
Нормы – НД, который устанавливает значения технологических
параметров, технико-экономических показателей, затрат (запаса, отходов)
материалов, допустимого содержания компонентов вещества, параметров
промсанитарии и др.
Типовая инструкция – НД, в котором установлены требования,
соблюдение которых необходимо при эксплуатации, ремонта однотипных
энергоустановок (систем, сооружений).
Типичная характеристика – НД, в котором установлены показатели серийной установки при различных нагрузках.
Типовая технологическая карта – НД, в котором описаны организации труда, технологии выполнения работы, состав бригад, требования
по технике безопасности, перечень необходимых защитных средств,
материалов, инструментов для выполнения работ.
Типовая технологическая схема – НД, в котором приведено описание или изображение определенного технологического процесса/объекта
в обобщенных чертах.
Типовое положение – образец оформления положения о конкретном
объекте (производственный коллектив или отдельное должностное лицо) с
преподаванием правового статуса объекта (субъекта) и регламентированием его деятельности, включая производственные взаимоотношения.
Реестр документов промышленного предприятия для анализа показателей энергоэффективности:
 формы статистической отчетности предприятия (формы 1-ТЕП,
4-МТП, 6-ТП, 11-МТП, 23-Н Минстата Украины);
 энергетический паспорт предприятия;
 нормы удельных расходов топлива, тепловой и электрической
энергии на производство продукции;
 проектная документация на системы энергетического обеспечения предприятия и на отдельных потребителей ТЭР;
 техническая и эксплуатационная документация на оборудование, которое потребляет ТЭР: паспорта, формуляры, инструкции, спецификации, технологические регламенты, режимные карты, кабельные
журналы и т.п.;
 техническая документация по расчетному и техническому учету
расхода ТЭР;
 графики нагрузки потребления ТЭР;
 акты по контролю электрической мощности;
 предписания инспекции по энергосбережению;
 отчеты предыдущих энергетических аудитов;
 перспективные программы и проекты реструктуризации или модернизации предприятия и пр.
Нормативные показатели энергоэффективности. Основные
термины согласно проекту Закона Украины «О эффективном использовании ТЭР» (редакция 20.08.12 г. на замену Закона Украины «О энергосбережении»:
105
 показатель энергоэффективности – абсолютная или удельная
величина расходов ТЭР, установленная национальными стандартами
(техническими регламентами, паспортными данными оборудования);
 сертификат по энергоэффективности – выданный центральным
органом исполнительной власти по вопросам реализации государственной
политики … . Документ, подтверждающий данные, содержащиеся в заявлении о достижении субъектами хозяйствования экономии энергоносителей в результате осуществления мероприятий по эффективному использованию ТЭР.
Можно выделить три основные группы показателей (индикаторов)
реализации энергосбережения:
 нормируемые показатели энергетической эффективности
продукции, которые вносятся в государственные стандарты, технические
паспорта продукции, техническую и конструкторскую документацию и
используются при сертификации, экспертизе и энергетических обследованиях);
 показатели энергетической эффективности производственных
процессов, которые вносятся в стандарты и энергопаспорта предприятий и
используются в ходе осуществления государственного надзора за эффективным использованием ТЭР и проведения энергообследований органами
государственного надзора;
 показатели (индикаторы) реализации энергосбережения (отражаются в статотчетности, нормативных правовых и программнометодических документах, контроль – структурами государственного
управления и надзора).
В ДСТУ 4714:2007 «Топливно-энергетические балансы промышленных предприятий» в приложении Б приведены рекомендации относительно определения основных энергоэкономических показателей
промышленных предприятий.
Перечень действующих в Украине национальных стандартов в
сфере энергосбережения приведен в приложении Б.
2.3. Особенности энергетических обследований промышленных
предприятий
Энергетическим аудитом (энергоаудитом) будем называть обследование предприятий, организаций и отдельных производств по их инициативе с целью определения возможностей экономии потребляемой энергии
и помощи предприятию в осуществлении экономии на практике путем
внедрения механизмов энергетической эффективности, а также с целью
внедрения на предприятии СЭнМ [21].
Предметом энергетического аудита является система обследования
потребления топлива и энергии, анализа и выдачи рекомендаций по
эффективному использованию энергоресурсов.
106
Главной целью энергетического аудита является поиск возможностей энергосбережения и помощи субъектам хозяйствования в определении направлений эффективного энергоиспользования.
Объектом энергетического аудита может быть любое предприятие,
энергетическая установка, здание, агрегат, вырабатывающий, преобразующий, передающий или потребляющий энергию.
Назначением энергетического аудита является решение следующих
задач:
– составление карты использования объектом ТЭР;
– разработка организационных и технических мероприятий,
направленных на снижение потерь энергии;
– определение потенциала энергосбережения;
– финансовая оценка энергосберегающих мероприятий.
Энергетический аудит проводится энергосервисными компаниями
или независимыми экспертами (энергоаудиторами), которые уполномочены субъектами хозяйствования на его проведение.
Энергоаудитором может быть гражданин Украины, который получил профессиональную подготовку и имеет соответствующий документ.
Эффективность и полнота энергетического обследования зависят от
квалификации и опыта энергоаудитора.
Философия энергоаудита основывается на следующих основных
посылках:
– энергоаудиторы должны не фиксировать ошибки, а обнаруживать факты;
– результаты, предоставляемые заказчику – это, прежде всего,
отчет об энергетическом аудите, в котором определяются конкретные
пути повышения эффективности использования ТЭР [21].
2.3.1. Основные этапы энергетического аудита
I этап. Получение информации об объекте энергоаудита.
 Сбор первичных данных о потреблении топлива, воды и электроэнергии за предыдущий и текущий годы. Это дает возможность судить о
направлениях в использовании топлива и энергии, определить тенденции
в использовании ТЭР, что является базой для определения техникоэкономических показателей по объекту в целом.
 Анализ структуры энергопотребления.
Это позволяет определить структуру энергоиспользования по
объекту. Анализ структуры позволяет сформулировать стратегию энергоиспользования на перспективу.
 Анализ структуры затрат на энергию.
Анализ долевых затрат различных видов энергии в общих затратах
позволяет наметить предварительное направление энергетического аудита,
обратив внимание на виды энергии с наибольшими долевыми затратами.
 Определение расхода энергоносителей на единицу выпускаемой
продукции по предприятию и отдельным подразделениям.
107
Это позволяет оценить удельный расход энергии на единицу
выпускаемой продукции основного и вспомогательных производств по
сравнению с аналогичными передовыми производствами, оценить долю
стоимости энергоносителей в себестоимости продукции.
II этап. Изучение топливно-энергетических потоков по объекту в
целом и по отдельным подразделениям.
 Изучение схемы технологического производства основного и
процессов.
В состав схемы входят исходная сырьевая база, последовательность
отдельных технологических операций, их взаимосвязь для получения
основной и вспомогательной продукции. Схема необходима для последующего учета на каждом уровне энергетических ресурсов и дальнейшей
оценки правильности принятых технологических операций.
 Составление схемы потребления энергетических ресурсов объектом.
На технологическую схему наносятся места потребления и передачи на разные уровни схемы различных ТЭР.
 Составление карты использования энергетических ресурсов.
Карта использования энергетических ресурсов представляет собой
нанесение на план объекта в соответствующем масштабе потребление
различных видов энергии по отдельным подразделениям. Позволяет оценить транспортные потоки разных видов энергии и оценить наиболее
энергоемкие подразделения.
 Составление баланса предприятия по отдельным видам энергоресурсов.
Баланс по отдельным энергоресурсам объекта позволяет в целом
оценить эффективность использования различных энергоносителей,
акцентировать внимание на отдельных потребителях энергии для углубленного их изучения.
 Составление топливно-энергетического баланса (ТЭБ) предприятия.
ТЭБ объекта является основой для оценки правильности выбора
энергоносителей, прогнозной оценки потребления энергоносителей.
 Выявление наиболее энергоемких потребителей и сбор данных по
ним.
Определение наиболее энергоемких потребителей объекта, для
которых устанавливаются как исходные данные каталожного характера,
схемы энергоиспользования, а так же определяются с помощью соответствующих измерений режимные параметры их работы для последующей
оценки эффективности использования энергоносителей.
 Определение удельных норм потребления энергии по отдельным
потребителям.
Удельные нормы потребления энергии по отдельным потребителям
и объекту в целом дают возможность сравнить с аналогичными нормами
высокопроизводительных производств и выявить отдельных потребителей с низкими нормами для дальнейшего обследования.
108
 Составление энергетического баланса по отдельным энергоемким
потребителям.
Энергетический баланс по отдельным энергоемким потребителям
позволяет оценить эффективность использования при различных видах
энергии, выявить участки нерационального использования энергии, наметить пути экономии энергии.
ІІІ этап. Анализ эффективности использования топливноэнергетических ресурсов объектом.
 Анализ эффективности использования отдельных технологических процессов.
На основании анализа дается заключение в правильности принятых
в условиях действующего объекта отдельных технологических решений
или о замене некоторых из них на более прогрессивные, при этом определяются затраты на изменение технологии и дается заключение о целесообразности инвестиций.
 Анализ эффективности использования ТЭР подразделениями объекта.
На основании анализа дается заключение о целесообразности
использования того или иного энергоносителя на различных уровнях
технологического процесса в подразделениях объекта, в случае замены
энергоносителя дается соответствующее технико-экономическое обоснование. Особое внимание должно быть уделено также вопросам транспортирования энергоносителей в условиях объекта. Это касается в первую
очередь сети теплоснабжения и пневматической. Также должно быть уделено внимание специфическим вопросам, например, обоснования использования того или иного вида тарифа на электроэнергию в условиях объекта.
 Анализ энергоиспользования отдельными потребителями.
Подраздел является наиболее объемным, и большинство организаций, проводящих энергетический аудит, ограничиваются лишь рассмотрением данного вопроса, при этом рассмотрение ведется не всесторонне, а
при ограниченном времени энергоаудита принимаются к рассмотрению
лишь те потребители энергии, которые дают явно видимый эффект.
 Определение технологически допустимых потерь топлива и энергии.
 Определение приоритетов для углубленного энергетического
аудита.
На отдельных объектах имеют место специфические энергопотребители, эффективность работы которых сложно определить без дополнительного энергетического аудита. Дополнительный энергетический аудит
включает специальные обследования с использованием специфического
измерительного оборудования или проведения научных исследований.
Что касается специфических энергопотребителей, то к ним можно отнести
холодильные, компрессорные установки, электрические печи нагрева и
др. Исследовательские разработки проводятся при решении специфических вопросов, отмеченных в договоре на энергетический аудит.
109
IV этап. Углубленный энергетический аудит отдельных технологических процессов и энергопотребителей.
 Проведение дополнительных замеров промежуточных параметров
и определения рабочих режимов.
 Выявление эффективности работы потребителей.
 Решение специфических вопросов по договоренности с руководством.
V этап. Подведение итогов энергетического аудита.
 Разработка энергосберегающих мероприятий.
 Технико-экономический анализ эффективности внедрения мероприятий.
 Сравнительный анализ полученных результатов.
 Выбор новых приоритетов и постановки задач на дальнейшее
снижение энергоемкости продукции и потребления энергоресурсов.
 Составление отчета по энергетическому аудиту.
Существует множество факторов, определяющих важность и целесообразность проведения энергетического обследования, объясняющих,
почему энергопользователю следует доверять его результатам. Особенно
важным аспектом при проведении энергоаудита является дополнительная
выгода от того, что исследование проводится квалифицированным специалистом, а не случайным работником компании. Чаще всего большим
доверием у руководителей пользуются рекомендации профессионального
консультанта, а не советы персонала.
Энергопользователь получает отчѐт по энергоаудиту и может самостоятельно решать следующие проблемы:
– определить, как потребляется энергия внутри объекта, и сформулировать приоритеты по перечню энергосберегающих рекомендаций;
– сравнить энергопотребление на данном объекте с величинами
потребления энергии на других аналогичных объектах, определяя, таким
образом, объект как «плохой» или «хороший» потребитель энергии;
– показать необходимость инвестиций для приобретения и освоения
нового более экономичного оборудования;
– обосновать предложенный проект, который не был бы утверждѐн
без поддержки внешнего консультанта [21].
2.3.2. Производственная система как объект энергоаудита
Произвольную производственную систему можно разбить на три
основные составляющие (см. рис. 2.6):
– собственно система, будь-то компрессор, насос, электрический
двигатель или генератор;
– система распределения, преобразования и передачи – трубопроводы, ремни и т.д.;
– нагрузка, т.е. тот элемент, ради которого работает все остальное.
110
Таким последним может быть некий технологический процесс, где
используется тепло, произведенное системой, или это может быть вентилятор, вращаемый электрическим двигателем через систему передач.
потери
W1
Подсистема
выработки
энергии (котел,
компрессор,
насос и т.д.)
потери
W2
Подсистема
распределения,
преобразования
и передачи
энергии
потери
W3
Нагрузка
Рис. 2.6. Элементы производственной системы
На рис. 2.6 изображены основные элементы (или компоненты) всей
системы или установки. Методика определения возможностей экономии
энергии, особенно экономии энергии, не требующей затрат или требующей минимальных затрат, заключается в оценке нагрузки или потерь в
нагрузке с последующей оценкой сети распределения. Внесение технических изменений непосредственно в саму систему часто требует более
значительных инвестиций.
Потери энергии происходят во всех компонентах системы, однако
стоимость устранения этих потерь из различных элементов системы, как
правило, очень сильно различается.
Рассуждая о возможностях энергоснабжения, необходимо подходить к таким системам комплексно. И очень мудро начать рассмотрение
не сначала (замена электродвигателя или компрессора обойдется недешево), а с конца: как правило, самые дешевые возможности экономии
кроются именно в нагрузке.
Например, не стоит менять пусть и не самый современный, но
работающий компрессор холодильной камеры, если он обслуживает
холодильную камеру с многочисленными утечками холодного воздуха из
нее. Сначала нужно устранить эти утечки (это практически ничего не
будет стоить, и поэтому финансовая эффективность такой операции будет
огромной). Затем нужно устранить потери из системы передачи, и только
после того, как это будет сделано, можно будет рассмотреть возможности
устранения недостатков системы или замены ее новой.
Перед началом работ по повышению эффективности использования
энергии на отдельных установках и производственных системах перечислим наиболее типичные из них [21]:
– котлы;
111
– сушильное оборудование;
– оборудование для подачи тепла, технологические линии;
– отопление помещений и водоснабжение;
– резка, измельчение материалов;
– плавка;
– отливка;
– холодильные установки;
– сжатый воздух;
– вентиляция;
– освещение;
– насосы;
– другое оборудование с электроприводом.
Основное внимание должно быть уделено наиболее энергоемким
производственным системам, которые, как правило, характеризуются
следующими показателями:
– высокими или низкими температурами (по сравнению с температурой окружающего воздуха);
– интенсивностью производства;
– высоким уровнем потребления воды, пара, сжатого воздуха и т.д.
Обычно экономия энергии непосредственно связана с ответами на
следующие вопросы:
− Оправдана ли нагрузка данной установки? (Примеры: насос
работает круглый год, а его работа реально требуется только в течение 8 ч
в день; небрежное отношение пользователя системы; неудовлетворительная работа или отсутствие управляющего оборудования).
− Можно ли обеспечить нагрузку путем использования другой
системы? (Примеры: древесная пыль транспортируется на большое
расстояние с помощью сжатого воздуха.) Можно продумать использование механического транспорта (например, шнекового конвейера) как
альтернативный вариант. Пневмоинструмент может быть заменен на
инструмент с электроприводом. Что в данном случае больше подходит:
конвективный или лучистый теплообмен, водяное или испарительное
охлаждение и т.д.).
− Можно ли снизить нагрузку? (Примеры: потери тепла можно
уменьшить путем улучшения изоляции и уменьшения потока вентилирующего воздуха. Нагрузку компрессора можно уменьшить используя
пневмоинструмент, который не имеет утечек воздуха, сократив время
работы с этим инструментом; небрежное отношение пользователя,
неудовлетворительная работа и отсутствие устройств автоматического
управления, улучшение теплоизоляции, оптимизация аэродинамики и т.д.).
− Существуют ли потери в сети? (Утечки сжатого воздуха в
системах, потери тепла через поверхности разогретых трубопроводов,
потери на газопроводах, снижение давления в трубопроводах из-за утечек).
− Существуют ли потери при передаче? (Неудовлетворительное
состояние ременных передач, неудовлетворительное состояние или
отсутствие смазки).
112
− Насколько мощность производительной системы отвечает
нагрузке? (Работа систем большой мощности при малой нагрузке характеризуется низкой эффективностью; мощность системы была рассчитана
на другую нагрузку; и с другой стороны, если мощность системы слишком мала, то это снижает срок эксплуатации системы и может быть
источником опасности).
− Насколько хорошо система обслуживается? (Запыленные фильтры, грязная поверхность теплообменников значительно снижают эффективность работы системы).
− Каков уровень подготовки персонала, инженеров, руководства
цехом и всем предприятием?
− Контролируется ли работа вспомогательного оборудования?
(При отключении котла или холодильной установки по причине нулевой
нагрузки вспомогательные насосы и вентиляторы иногда могут быть также отключены).
− Возможна ли рекуперация тепла для этой системы или тепла,
вырабатываемого данной системой? (Использование тепла компрессоров
и холодильных установок для систем горячего водоснабжения).
Путем тщательного анализа всех перечисленных выше аспектов для
каждой установки и системы можно добиться хороших результатов по
экономии энергии, даже если некоторые из них кажутся на первый взгляд
неэффективными.
2.3.3. Оценка потенциала энергосбережения и разработка мероприятий по энергосбережению
Методология ведения энергоаудита зависит от той информации,
которую стремится получить и за которую желает платить клиент, а также
от состава используемого в ходе обследования контрольноизмерительного оборудования. С одной стороны, энергоаудит может быть
простым обзором энергопотребления, основанным на данных счѐтчиков
предприятия. С другой стороны, энергоаудит может быть комплексным и
трудоемким процессом по определению и идентификации всех направлений расходования энергии и предусматривать установку нового постоянного измерительного оборудования, тестирование и измерение в течение
длительного периода времени, и в результате детальной проверки выдаст
детальные рекомендации. Естественно, последний тип аудита будет
значительно дороже, чем первый.
Профессиональный энергетический аудитор должен иметь возможность провести обследование предприятия, выпускающего любую
продукцию. Это означает, что методика проведения аудита не должна
зависеть ни от вида выпускаемой предприятием продукции, ни от применяемой технологии. Не должна она также зависеть от формы организации
обследуемого предприятия.
Методика проведения аудита должна основываться на определенном стандартном (типовом) алгоритме, который, во-первых, обеспечит
как можно более эффективную работу самого аудитора (не надо «изобре-
113
тать велосипед» – что, как и в какой последовательности обследовать,
надо просто быстро выполнять пункты стандартной программы), а вовторых, поскольку программа стандартная, обеспечить возможность столь
же эффективного подключения других аудиторов на определенных
(стандартных) этапах работы.
Практически все энергоаудиты можно разделить на следующие
типы: простой энергоаудит (обход), предварительный энергоаудит (местный, упрощенный, мини-аудит), комплексный энергоаудит (детальный,
макси-аудит) [21].
Существует множество способов проведения энергоаудита, и выбор
одного из них зависит от следующих факторов:
– квалификация энергоаудитора;
– имеющиеся измерители (стационарные и переносные);
– понимание, чего требует и за что желает платить клиент.
Простой энергоаудит влечет за собой меньше всего затрат и позволяет определить общие возможности для энергосбережения. В ходе аудита проводится визуальное обследование объекта для определения потенциалов энергосбережения за счет оптимизации эксплуатации и работы
оборудования, так же происходит сбор информации для определения
потребности проведения более детального анализа.
Таким образом, простой энергоаудит обеспечивает общее представление об объекте энергоаудита; делает общие выводы о потреблении
энергии; позволяет подготовить коммерческое предложение для проведения более детального анализа.
Для проведения предварительного аудита необходимо использование измерительных средств и оборудования для тестирования с целью
дать количественную оценку потребителей энергии и потерь, а также
определить экономический эффект от внедрения энергосберегающих
мероприятий.
Составив несколько первых отчѐтов по энергоаудиту, энергоаудитор будет сознавать актуальность и важность рекомендаций по экономии
энергии, таких, например, как использование светильников с низким
потреблением энергии, улучшенный тепловой контроль и изоляция.
После этого аудитор может без труда исследовать другие аналогичные
объекты и определить возможности для применения тех технологий энергосбережения, которые он уже с успехом использовал. Этот технический
приѐм часто используется компаниями, продающими энергосберегающее
оборудование, для нахождения рынков сбыта. Кроме того, приѐм может
использоваться «внутренними» энергоменеджерами компании, в которой
все объекты имеют аналогичные энергетические проблемы. Например,
энергоменеджер компании, владеющей сетью гостиниц, мог бы определить перечень энергосберегающих мероприятий, которые можно применить ко всем гостиницам сети.
Этот метод рекомендуется также применять профессиональным
консультантам по энергетическим вопросам.
Таким образом, предварительный энергоаудит обеспечивает базовое энергетическое обследование; дает карту распределения энергии;
114
уделяет особое внимание стандартным мерам по экономии энергии;
позволяет определить экономический эффект от внедрения энергосберегающих мероприятий.
Комплексный энергоаудит идет на один шаг дальше, чем предварительный энергоаудит. Здесь проводится оценка того, сколько энергии
расходуется в каждом процессе, таком как освещение, технологические
нужды и т.д. Необходимо проведение анализа модели, например компьютерное моделирование, для выявления тенденций энергопотребления и
разработки прогнозов на год вперед, учитывающих различные переменные (погодные условия и т.д.).
Этот метод основан на подсчѐте количества использованной
энергии и сравнении этой величины с промышленными нормативами и
теоретическим энергопотреблением. Метод помогает выявить потенциальную экономию энергии. Первым делом следует подсчитать количество
энергии, потреблѐнной всеми основными видами оборудования и сравнить данную величину с общим энергопотреблением на предприятии.
Проделав эту работу, аудитор выявляет пути экономии энергии, основанные на модернизации оборудования, новом техническом обслуживании и
режиме эксплуатации, реструктуризации потребления энергии на объекте
(децентрализованное электроснабжение, использование альтернативных
процессов производства, комбинированная выработка тепловой и электрической энергии (когенерация) и др.). Данная методология позволяет провести
высококачественный энергоаудит, основанный на научном подходе, исследовании и измерении различных параметров, а также на опыте эксперта.
Таким образом, комплексный энергоаудит обеспечивает детальное
энергетическое обследование; для точного определения энергопотребления использует такие приѐмы, как регрессионный анализ и энергетический баланс; рассматривает широкий круг возможностей энергосбережения, включая структурные изменения, такие как когенерация, децентрализация или использование альтернативных источников топлива.
В реальной жизни чаще встречается сочетание первого и второго
методов проведения энергетического обследования. Такой подход подразумевает использование сложных аудиторских приѐмов, но, вместо
поиска широкого круга возможностей по экономии энергии, он фокусируется на небольшом количестве технологий энергосбережения. Третий
метод ориентирован на создание автоматизированного рабочего места
энергоменеджера.
Все объекты, на которых проводится энергоаудит, должны иметь
измерительное оборудование, пусть это лишь коммерческие счетчики
предприятия. Некоторые предприятия могут иметь обширную сеть
дополнительных счетчиков, и всегда есть возможность использовать
временное переносное измерительное оборудование. Портативные аудиторские комплекты, способы, которыми могут осуществляться измерения
при аудиторской проверке, а также полная характеристика измерительного оборудования энергосервисной компании будут рассмотрены далее.
В коммерческих отношениях для энергоаудитора очень важно дать
клиенту то, что он хочет, но не больше того, за что он желает заплатить.
115
Вдобавок к общему объѐму требуемой клиентом информации, аудитор
также должен учитывать то, каким образом эта информация должна быть
представлена.
Осуществляя энергоаудит, аудитор всегда должен помнить о том,
что требует клиент и об имеющихся ресурсах (время и деньги). Эти
моменты окажут влияние на следующее [21]:
– детальность энергоаудита;
– количество используемых измерителей;
– акцент на определѐнном оборудовании или на мерах по энергосбережению;
– деление энергии по центрам проведения проверки;
– виды используемых показателей работы;
– метод расчѐта энергопотребления.
Описание рекомендаций по энергосбережению – действия, которые
должны быть сделаны, новые процедуры, установка нового оборудования.
Оценка энергосбережения – расчет энергии и средств, которые
будут сэкономлены.
Эффект от экономии энергии – как рекомендация влияет на показатели работы объекта, а именно: на показатели эффективности в условиях сокращения подачи энергии, расходы по ремонту оборудования, на
необходимые изменения технологии производства.
Вычисление стоимости проекта – расчет общей стоимости мероприятий по внедрению рекомендаций по энергосбережению относительно
стоимости оборудования, рабочей силы, потерь производства.
Жизнеспособность проекта – определение, насколько жизнеспособно внедрение рекомендаций по энергосбережению при данных
ограничениях, а именно: при необходимых остановках производства,
чувствительности цен на топливо, жизнеспособности капитала.
Выявление менее очевидных мер по энергосбережению – важно
учитывать, что перечисленные рекомендации по экономии энергии – это
не только очевидные перестройки, например, модернизация энергетического оборудования. Должно быть уделено внимание менее очевидным
возможностям достижения энергетической эффективности. Примерами
менее очевидных возможностей энергосбережения является изменение
систем энергоснабжения, а именно применение когенерации или использования отходов в качестве топлива или изменение методов производства
для использования дешевых энергетических ресурсов.
Возможности энергосбережения можно разбить по категориям
применения или с альтернативными решениями одной и той же энергетической проблемы. Распространенным является разделение рекомендаций
энергосбережения по их стоимости [21].
Беззатратные рекомендации:
– экономное использование имеющихся ресурсов;
– надлежащее техническое обслуживание;
– закупка топлива из дешевого источника.
Малозатратные рекомендации:
– установление эффективного оборудования;
116
– установление новых (автономных) устройств управления;
– улучшение теплоизоляции цехов;
– обучение персонала;
– контроль и оперативное планирование энергопотребления.
Высокозатратные рекомендации:
– замена большинства энергетических установок;
– установление комплексных систем управления;
– когенерация;
– рекуперация теплоты.
Каждая рекомендация по энергосбережению должна быть описана
по следующим пунктам:
Необходимые изменения:
– модификация завода и зданий;
– замена оборудования;
– модернизация оборудования/систем управления/изоляции;
– техническое обслуживание оборудования;
– новая процедура управления.
Как эти меры помогут сэкономить энергию (и/или средства):
– сокращение потерь;
– сокращение лишних операций;
– повышение эффективности использования энергии;
– применение дешевых энергетических ресурсов.
Финансовые затраты и выгоды:
– капитальные затраты;
– амортизация оборудования предприятия;
– расходы на техническое обслуживание;
– энергетические затраты;
– анализ эффективности финансовых расходов.
2.3.4. Требования к аудиту в соответствии со стандартом ISO
50001
В соответствии со стандартом ISO 50001 необходимо оценивать не
только техническую сторону энергосбережения, но и чисто управленческие стороны, а также менеджмент предприятия. Результатом проведенного энергоаудита является отчет, определяющий степень соответствия
организации международным требованиям к энергоменеджменту по стандарту ISO 50001.
Для проведения анализа энергоэффективности на предприятие
должны приехать эксперты. Это энергетическое обследование проводится
в соответствии со следующим порядком проведения работ:
– предварительный выезд экспертов на место с целью анализа
документации и получения данных об энергообъектах организации;
– первичная обработка и систематизация данных;
– проведение комплексной аналитики и определение основных
направлений энергосбережения;
117
– проведение обследования и осмотр предприятия на месте силами экспертов;
– проведение измерений на месте портативным измерительным
оборудованием;
– предоставление аналитики и отчета c выводами.
Результатом работы по этому виду энергоаудита будет являться
отчет в формате .pdf, в котором будут приведены возможные мероприятия
по энергосбережению, их ранжирование по следующим параметрам:
– комплексность/сложность;
– сроки окупаемости.
Отчет предоставляет возможность клиенту выбирать для начала
самые простые и малозатратные с точки зрения реализации мероприятия с
коротким сроком окупаемости, а также планировать остальные мероприятия на более длительный период времени.
Требования к энергетическому аудитору включают три составляющие: квалификация, виды деятельности и профессиональные знания.
Под квалификацией понимается:
– образование (хорошая теоретическая подготовка на уровне инженера);
– подготовка в области аудита;
– практический опыт в области энергосбережения;
– должен быть скорее специалистом широкого профиля, чем узким
специалистом;
– коммуникабельность (умение работать с руководством предприятия и с инженерно-техническими работниками);
– умение составлять отчѐты.
Под видами деятельности понимается:
– сбор ключевых данных по потреблению энергии;
– создание карты потребления энергии;
– составление перечня возможной экономии;
– оценка сроков окупаемости;
– реализация программ энергосбережения;
– внедрение СЭнМ на предприятии.
Под профессиональными знаниями понимается:
 знание принципа работы энергопроизводящих установок:
– котлов;
– оборудования центрального отопления;
– местных теплоэлекроцентралей;
 принципа работы энергопотребляющих установок:
– холодильные установки;
– компрессорные станции;
– вентиляционные системы;
– системы освещения;
– насосы;
– электропривод;
 сущности технологических процессов:
– сушка;
118
–
–
–
–
–
–
–
плавка;
литьѐ;
термообработка, обжиг изделий;
подача тепла для производственных нужд;
система отопления;
водоснабжение и водоподготовка;
резка (дробление) материалов.
2.3.5. Инструментальный энергоаудит (теплотехнические и
электрические измерения)
Для определения параметров потребленной электроэнергии могут
применяться следующие типы измерительных приборов:
– амперметры, вольтметры, фазометры, ваттметры, варметры и др.;
– счетчики электроэнергии.
Существует много типов комплексных приборов, которые позволяют осуществлять измерения и регистрацию тока, напряжения, активной и
реактивной мощностей и т.д. Необходимо помнить о существовании такого
инструмента, как автоматизированные системы учета электроэнергии.
Хотя проведение измерений электроэнергии может на первый
взгляд показаться легким делом, возможность сделать ошибку в подсчетах очень большие. Все параметры режима электросистем базируются на
двух определяющих измерениях – измерений тока и электрического
напряжения (рис. 2.7). Многие производители разработали приборы для
проведения одного или двух типов этих измерений. Известным методом
измерения электрического тока является измерение с помощью трансформатора тока (ТТ).
Трансформаторы тока выполняют в тороидальных конфигурациях.
Тороид обычно является более экономичным по сравнению с ТТ в форме
расщепленных сердечников, но требует кратковременного отключения
нагрузки в течение времени его подключения. Для ТТ в форме расщепленных сердечников нужно отсоединять нагрузку. Оба типа ТТ работают
с погрешностью более одного процента. Измерительные трансформаторы
напряжения (ТН) служат для преобразования измеряемого напряжения к
величине близкой к 100 В.
Для контроля горячей воды, которая имеет высокую температуру
(или горячей воды, которая имеет низкую температуру), рекомендуется
использовать теплосчетчик (рис. 2.8). Измерение только одной переменной – расхода, температуры подводимой воды или перепада температур –
может рассматриваться в тех случаях, когда другие переменные остаются
постоянными и полный объем измерений не может быть оправданным.
Надежные данные особенно важны при измерении производительности котельной или в случае импорта или экспорта услуг.
119
Рис. 2.7. Схема измерения электрических параметров
Тепломеры обеспечивают прямое измерение количества энергии,
которая переносится потоком. Для бытовых и офисных помещений носителем обычно выступает горячая вода, которая используется для отопления помещений. Однако на промышленных предприятиях возможно
использование горячих масел или жидкостей для переноса тепла на одном
конце температурного диапазона и охлажденной воды или рассола
вторичного хладагента на другом конце этого диапазона.
120
Рис. 2.8. Система сбора информации и измерения тепловой энергии
2.3.6. Структура, объем и порядок представления результатов
энергетического обследования
Отчет по энергетическому аудиту является документом, в котором
отражены результаты обследования объекта. Порядок и полнота изложения должны соответствовать договоренностям между заказчиком и
исполнителем.
Типичный отчет по энергоаудиту состоит из пяти основных разделов [21].
Вводный раздел:
– короткая экспертиза;
– перечень рекомендаций;
– управление производством и энергоменеджмент.
Описание промышленного предприятия и зданий:
– существующие здания, установки и оборудование;
– режим работы оборудования;
– оценка эффективности производства.
121
Проведение энергоаудита:
– измерения потребления энергии;
– анализ информации;
– комментарии по количеству и стоимости потребленной энергии.
Рекомендации по энергосбережению:
– описание предложенных рекомендаций;
– объяснение того, как предлагаемые действия могут сэкономить
энергию;
– технико-экономическое обоснование предложенных рекомендаций.
Выводы:
– обобщенный анализ рекомендаций по энергосбережению;
– прогноз дальнейших шагов.
Представим методику оформления содержательной части отчета.
Относительно рекомендаций по вступительному и завершающему
разделам, то они сводятся к следующему.
Цель вступительного раздела – информировать читателя о подготовке и ходе исследований на объекте, а также об ожидаемых результатах.
Введение должно описывать методику проведения аудита и параметры отчета, а именно выявить особенности энергопотребления.
Введение, как правило, содержит следующие пункты:
– подготовка отчета по энергоаудиту (отчет формируется
компанией/консорциумом, которые готовят отчет, или проводят проверку
на объекте);
– короткая экспертиза и обоснование энергоаудита (является ли
данный энергоаудит одним из нескольких проектов для различных
подразделений компании, есть ли он частью новой кампании энергоменеджмента);
– цель энергоаудита (выявить потенциальные возможности
энергосбережения);
– параметры отчета (имеет ли отчет намерения подчеркнуть
особые аспекты энергопотребления или исключить некоторые из них,
поскольку они являются частью отдельного исследования);
– методы проведения проверки (использование измерителей,
визуальное исследование оборудования, анализ энергетических данных,
полученных в течение определенного времени).
Выводы из энергоменеджмента объясняют ситуацию прошлых
периодов, выявленную энергоаудитом, и определяют важные пункты,
касающиеся использования энергии. Заключение должно указывать рекомендованное направление действий, направленных на улучшение эффективности использования энергии на объекте, а также показывать выгоды,
к которым может привести экономия. Кроме этого, данный раздел должен
быть написан ясно и кратко, без чрезмерного употребления технической
лексики.
Заключение по энергоменеджменту обычно охватывает следующие
моменты:
122
– существующее положение дел на исследуемом объекте
(использование энергии – как слабое, удовлетворительное, хорошее
энергопотребление в сравнении с другими объектами);
– основные пункты исследования энергопотребления (высокий/
низкий уровень использования энергии);
– обоснование необходимых изменений (рекомендуемое направление деятельности, альтернативные действия);
– прогнозируемый результат (получение экономических выгод в
будущем при условии, что рекомендации будут реализованы).
Пункты, содержащиеся в разделе выводов, сфокусированы на
действиях, предпринятых энергоаудитором в ходе работ. Поэтому выводы содержат данные об исследовании объекта и источники получения
необходимой информации. Вывод показывает общий потенциал энергосбережения и приводит обоснованные аргументы в пользу одних рекомендаций по сравнению с другими. Наконец, выводы обосновывают
необходимость дальнейших исследований и/или действий, которые должны быть выполнены объектом и указывают общую рассчитанную выгоду
от этих действий.
Раздел выводов обычно охватывает следующие моменты:
– решения и выводы энергоаудита (разделение энергии на различные категории, выявленные несоответствия (например, с «Правилами
технической эксплуатации электроустановок потребителей») или
нерациональное энергопотребление, сравнение энергопотребления на
объекте с другими аналогичными объектами);
– вывод из рекомендаций по энергосбережению (стоимость и
выгоды от реализации беззатратних, высоко- и низкозатратных рекомендаций, альтернативные возможности энергосбережения);
– рекомендуемые действия и прогноз (рекомендации, по которым
могут внедряться энергосберегающие мероприятия, прогнозы последствий принятия мер по энергосбережению на объекте);
– следующий шаг (дальнейшие необходимые детальные исследования, работа, которую необходимо выполнить самой компании, проведение тендера и т.д.).
2.3.7. Технические средства для проведения энергетических
обследований
Энергосервисной компании при проведении энергетического
обследования объекта, а также для разработки мероприятий по энергосбережению довольно часто приходится проводить измерения, выбирая и
применяя для этого необходимые методы и средства (рис. 2.9).
Чаще всего проводятся измерения:
– расхода жидкости, пара, газа и потребления тепловой энергии;
– количества и качества электрической энергии;
– значений параметров технологических процессов, таких как
температуры, уровня освещенности, уровня жидкости, скорости воздуха,
состава отработавших газов, влажности и т.д.;
123
– продолжительности и времени работы оборудования, систем
освещения, момента возникновения определенных событий и др.
Рис. 2.9. Матрица измерений при энергоаудите
Для выполнения таких работ существует много средств, которые
условно можно разделить на следующие группы:
– мобильные передвижные устройства, выполняющие непосредственные измерения необходимых параметров;
– стационарные автоматизированные системы: коммерческого и
технического учета энергопотребления, управления технологическими
процессами (направленные исключительно на технологию производства),
управления режимами энергопотребления (направленные на оптимизацию энергопотребления без ухудшения качества производства);
– косвенные средства, которые позволяют определить значения
необходимых параметров в случае их недоступности для измерения через
другие параметры.
124
Рассмотрим основные термины и определения.
Диапазон измерений прибора может быть обозначен как эффективный или полный диапазон измерений. Этот параметр определяет границы
измерений, в которых данный измеритальный прибор способен работать с
указанными погрешностями и достоверным отображением результатов.
Например, если какой-то измерительный прибор способен измерять
расход потока в пределах от минимального уровня 1,25 кг/с до максимального уровня 12,5 кг/с, то полный диапазон или диапазон измерений
равен 10:1.
Обычно для расходомеров, например турбинных, в паспортах приводятся несколько значений расходов:
– Qmax – наибольший расход, при котором счетчик может работать
кратковременно, например, не более часа в сутки, сохраняя при этом
метрологические характеристики;
– Qном – номинальный расход – обычно равен половине наибольшего, при этом счетчик может работать непрерывно в течение срока службы;
– Qmin – наименьший расход, при котором и выше которого погрешность нормируется классом точности, а ниже погрешность не нормируется.
Погрешность характеризует качество измерительного прибора и
«достоверность» его показаний.
Производители аппаратуры могут представлять погрешность своих
измерительных приборов одним из двух следующих способов:
– относительная погрешность прибора в процентах. Если измеритель имеет погрешность ± 4 % от действительной расхода потока и дает
показания 6,75 кг/с, то настоящий расход потока будет находиться в
пределах от 6,48 до 7,02 кг/с;
– приведенная погрешность прибора как процент от отклонения
полной шкалы прибора. Если измеритель имеет погрешность ± 4 % и
максимальный расход потока, который способен измерять данный
прибор, составляет 12,5 кг/с, тогда при фиксированном расходе потока
6,75 кг/с истинное значение находится в диапазоне от 6,25 до 7,25 кг/с, то
есть 6,75 ± 4 % от 12,5.
Измерительные приборы характеризуются классом точности –
обобщенной характеристикой средства измерений.
Основной погрешностью средства измерений называется его
погрешность при использовании в нормальных условиях.
Дополнительная погрешность – погрешность средства измерений,
возникающая дополнительно при его применении в условиях отклонения
хотя бы одной из величин, вызывающих определенное влияние, от
нормального значения.
Пользователи должны выяснить, какой из указанных видов погрешностей использован для конкретного измерительного прибора, поскольку это существенно влияет на интерпретацию показаний расходомера.
Под отображением результатов измерительного прибора понимают его способность давать одинаковые показания для идентичных
125
расходов потока, измеряемого при двух или нескольких последовательных измерениях.
Косвенные измерения. Иногда дешевле измерять, например,
потребление воды вместо потребления топлива, которое затрачено на
нагрев воды (при хранении приемлемой точности получаемых результатов). Такая ситуация может возникнуть, если будет невозможно оправдать
проведение измерений расхода пара на основе экономической оценки и
ожидаемых выгод. Это справедливо иногда в тех случаях, когда затраты
на энергию на объекте малые или когда требования к диапазону измерений такие, что система измерения расхода пара становится очень дорогой.
Топливные расходомеры (например, расходомеры для нефтепродуктов, газовые счетчики, счетчики электроэнергии) дешевле, чем
измерители энергии на последующих этапах ее преобразования, например
паромеры. В некоторых случаях потребление энергии можно оценить на
основании дешевых измерителей продолжительности работы оборудования (например, потребление электроэнергии воздушным компрессором).
2.3.8. Программное обеспечение энергетического обследования
Для определения энергетической эффективности деятельности
предприятия, а также оценки энергосберегающего потенциала необходимо проведение энергетического обследования (www.patriot-nrg.ua,
www.esouz.ru).
Для оценки потенциала энергосбережения необходимо:
– определить нормативное потребление энергоносителей и воды;
– осуществить сбор данных характеризующих фактические объемы
потребления энергоносителей и воды;
– провести сравнительный анализ данных нормативного и фактического потребления энергоносителей и воды.
Оценка потенциала энергосбережения подразделяется на следующие этапы:
– осуществляется сбор и обобщение сведения об объекте энергопотребления (перечне отапливаемых зданий и их геометрические характеристики, перечень технологического оборудования и режим его эксплуатации, подсобные энергопотребляющие объекты и т. д.). Значение этого
этапа очень велико, некорректное или неполное предоставление первичных данных может значительно исказить итоговый результат;
– проводится расчет нормативного энергопотребления объектом за
отчетный период или же за отчетный год;
– производится сбор данных о фактическом потреблении энергоносителей и воды, полученных за отчетный период или отчетный год;
– для каждого вида энергоносителя и воды сравнивается величина
фактического расхода с нормативным расходом, полученным за анализируемый период. Разность между указанными расходами характеризует
потенциал экономии для каждого вида энергоносителя и воды.
126
2.3.9. Энергетический паспорт предприятия
Энергетическое обследование проводится с целью получения
объективных данных об объеме используемых энергоресурсов, определения показателей и потенциала повышения энергоэффективности. Энергетическое обследование может проводиться в отношении продукции,
технологического процесса или услуг. Деятельность по проведению
энергетического обследования вправе осуществлять только лица, являющиеся членами саморегулируемых организаций в области энергетического обследования.
Энергетическое обследование проводится в добровольном порядке
(за исключением случаев с участием государства или муниципального
образования, организаций, осуществляющих регулируемые виды
деятельности, организаций, осуществляющих производство или транспортировку энергоресурсов, или их добычу в качестве природных ископаемых, и т.д.).
По результатам энергетического обследования проводившее его
лицо составляет энергетический паспорт (www.ligazakon.ua, www.patriotnrg.ua, www.energypassport.com.ua) и передает его лицу, заказавшему
проведение энергетического обследования. Паспорт, составленный по
результатам энергетического обследования, подлежит передаче лицом,
его составившим, собственникам объекта или лицу, ответственному за его
содержание.
2.4. Методологические основы контроля эффективности использования энергетических ресурсов
2.4.1. Энергосбережение и проблема контроля эффективности
энергоиспользования
Одной из наиболее актуальных, жизненно важных проблем практически для всех стран Восточной Европы, в том числе и для стран СНГ
является обеспечение рационального, эффективного использования ТЭР,
то есть решение задач энергосбережения во всех отраслях и сферах национальной экономики. В экономически развитых странах мира, в частности
в Западной Европе, этим вопросам уделяется большое внимание.
Решение задач энергосбережения требует немалых денежных
расходов, а также значительных затрат времени на создание и широкое
внедрение альтернативных источников энергии, энергосберегающего
оборудования и технологий. Однако в этой связи не менее важно обратить
внимание также на ряд «сопутствующих» проблем, без решения которых
достижение заметных практических результатов в сфере энергосбережения может оказаться просто невозможным. Наличие неразрешенных
«сопутствующих» проблем, а также их влияние на результаты энергосбережения можно проиллюстрировать на примере Украины.
Из многочисленных публикаций известно, что интегральный показатель энергетической эффективности экономики – энергоемкость ВВП в
127
Украине на протяжении многих десятилетий в три – пять раз превышает
значения аналогичного показателя, достигнутые в экономически развитых
странах мира. В Украине имеется огромный потенциал энергосбережения,
который по оценкам специалистов составляет 42…48 % от общего объема
ТЭР, ежегодно потреблявшихся в конце 90-х годов ХХ ст. Использование
этого потенциала позволило бы практически полностью снять проблему
внешней энергетической зависимости Украины. Низкая эффективность
энергоиспользования существенно снижает конкурентоспособность
отечественных товаро-производителей на внешних рынках, а также отрицательно сказывается на всей экономике Украины [22-25]. Таким образом,
необходимость практического решения задач энергосбережения в
Украине ни у кого не вызывает сомнения, по крайней мере, на протяжении последних 15 лет. Необходимость эта давно осознавалась и на всех
уровнях государственного управления. Об этом, в частности, свидетельствуют такие факты, как принятие в 1995 году Закона Украины
«О энергосбережении», создание Государственного комитета и Государственной инспекции по энергосбережению, разработка Комплексной
государственной программы по энергосбережению и Государственной
программы поддержки нетрадиционных и возобновляемых источников
энергии, формирование многочисленных региональных и отраслевых
программ энергосбережения.
Начиная с 1995 года в Украине были созданы различные нормативно-правовые и методические документы в сфере энергосбережения. В
стране имеются многочисленные собственные научно-исследовательские
и опытно-конструкторские разработки в области создания энергосберегающего оборудования и технологий, разработки энергосберегающих
мероприятий, внедрение которых позволило бы существенно повысить
эффективность использования ТЭР во многих отраслях отечественной
экономики. Еще не утерян значительный теоретический и практический
опыт в этой сфере, накопленный в бывшем СССР. Достаточно хорошо
известен в Украине также и современный зарубежный опыт решения
задач энергосбережения.
Тем не менее нельзя сказать, что в стране за последние 15 лет были
достигнуты значительные практические результаты в этой сфере. Напротив, начиная с 1990 года в Украине происходило значительное повышение
энергоемкости ВВП (более чем на 40 %), пик которого приходился на
1995–1996 годы. Только в 1997–1999 годах этот показатель несколько
стабилизировался и даже наметилась некоторая тенденция к его снижению (в 2000 году было зафиксировано снижение энергоемкости ВВП
на 6 %). Очевидно, что считать такое повышение эффективности энергоиспользования сколько-нибудь существенным нельзя [24, 25].
Причины такого состояния дел были самыми разными и многочисленными. Однако одну из них, без сомнения, следует считать основной.
Это – недостаточный уровень экономической заинтересованности
потребителей ТЭР во внедрении энергосберегающего оборудования,
мероприятий и технологий, а также недостаточная заинтересованность
как государства, так и других потенциальных инвесторов во вложении
128
средств в энергосбережение (хотя в экономически развитых странах мира
эта деятельность считается хорошим бизнесом).
Следствием этой причины явилось практическое отсутствие денежных средств, необходимых на внедрение энергосберегающего оборудования, мероприятий и технологий, что было и есть одним из наиболее
серьезных препятствий для достижения в Украине заметных результатов в
этой сфере. С одной стороны, на предприятиях, в учреждениях и организациях, где непосредственно есть необходимость и реальные возможности
энергосбережения, как правило, «не находится» собственных средств на
эти цели. С другой стороны, финансирование энергосбережения со стороны государственного бюджета, как и привлечение для этих целей заемных
средств, также является крайне недостаточным для достижения значительных результатов.
Существенно усложняет сложившуюся ситуацию несовершенство
украинского законодательства, которое, в частности, не позволяет привлекать для целей энергосбережения средства, полученные в результате
экономии затрат на ТЭР, достигнутой за счет уже внедренных энергосберегающих мероприятий.
В Украине в свое время было разработано значительное количество
предложений относительно возможных и вполне реальных путей экономического стимулирования энергосбережения. К ним, в частности, следует отнести [25]:
− широкое применение принятого в 2000 году Положения о материальном стимулировании коллективов и отдельных работников предприятий, организаций и учреждений за экономию ТЭР в общественном
производстве;
− применение экономических санкций за нерациональное использование ТЭР (соответствующее Постановление Кабинета Министров
Украины было принято еще в 1998 году);
− стимулирование рационального использования ТЭР путем
осуществления государственного регулирования цен и тарифов на топливо и энергию;
− внедрение системы оплаты труда на предприятиях – поставщиках топлива, энергии и воды с учетом экономии ТЕР;
− внедрение льготного (50 %) налогообложения дополнительной
прибыли предприятий, полученной в результате осуществления энергосберегающих проектов;
− создание субъектами хозяйственной деятельности специальных
фондов энергосбережения, в которых должны аккумулироваться средства,
полученные в результате внедрения энергосберегающих проектов;
− создание условий для использования средств фондов энергосбережения на финансирование новых энергосберегающих проектов, на
возвращение кредитных ресурсов, привлеченных на эти проекты, на
материальное стимулирование повышения эффективности использования
ТЭР и т.п.
Использование этих предложений позволило бы в значительной
степени решить задачу экономического стимулирования повышения
129
эффективности использования ТЭР в Украине, а также существенно
улучшить состояние дел с финансированием энергосберегающих проектов.
Однако большинство этих предложений не было законодательно закреплено, немногочисленные же принятые документы по разным причинам
вплоть до сегодняшнего дня практически используются крайне редко.
Таким образом, в Украине в сфере энергосбережения сложилась
своеобразная ситуация. С одной стороны, на всех уровнях управления
государством, экономикой ни у кого не вызывает сомнений необходимость и экономическая целесообразность решения задач энергосбережения.
Однако, с другой стороны, разработка и широкое внедрение энергосберегающего оборудования, мероприятий, технологий до сих пор не находят
необходимой государственной поддержки: ни финансовой, ни законодательной. Очевидно, что такая ситуация ни в коей мере не способствует
достижению значительных практических результатов в этой области.
Основой успешного решения проблемы повышения энергетической
эффективности национальной экономики должны стать формирование и
последовательная практическая реализация государственной политики
энергосбережения. Кроме того, для достижения требуемых результатов в
сфере энергосбережения необходимо систематическое управление этими
процессами, прежде всего, на государственном, региональном и отраслевом уровнях. Очевидно, что в условиях рыночной экономики государственное управление энергосбережением должно осуществляться исключительно экономическими методами.
Управление эффективностью использования ТЭР должно
осуществляться не только соответствующими государственными органами, но также и самими потребителями топлива и энергии (предприятиями,
учреждениями, организациями). Только при выполнении этого условия
можно ожидать, что в стране постепенно начнется столь необходимый
процесс целенаправленного повышения эффективности энергоиспользования. Без систематического контроля и управления энергосбережением
как со стороны государства, так и со стороны потребителей ТЭР, напрасно
надеяться на достижение желаемого результата в этой сфере [26].
Как уже было сказано, для создания действенной системы управления энергосбережением на всех уровнях хозяйствования предстоит
решить многочисленные вопросы экономического, организационного и
законодательного характера.
Однако среди множества нерешенных проблем в этой области особого внимания сейчас требует еще один принципиальный вопрос, без
решения которого не могут быть созданы и не могут корректно применяться ни административные, ни экономические механизмы управления
энергосбережением.
Речь идет о необходимости решения задачи объективной количественной оценки, контроля и анализа уровня эффективности использования ТЭР как для технологического и энергетического оборудования
(отдельных машин, установок, агрегатов, технологических процессов), так
и для производственно-хозяйственных объектов (предприятий, организаций, их подразделений, отраслей экономики, регионов государства).
130
Задача эта впервые возникла еще в 30-е годы ХХ ст. в бывшем
СССР. Вплоть до середины 80-х годов ее решению (в том числе и в Украине) уделялось достаточно большое внимание. Специалистами в этой
области в свое время были предложены различные подходы и пути решения данной задачи, которые в той или иной степени соответствовали
актуальным на тот период целям и методам управления эффективностью
использования ТЭР.
За последние 20 лет в Украине произошли коренные изменения во
всех сферах общественной жизни, экономики. Изменились формы
собственности, характер взаимоотношений между субъектами производственно-хозяйственной деятельности и государством и т.п. Очевидно, что
в связи с этими изменениями давно назрел вполне закономерный вопрос:
необходимо ли вообще решать задачу оценки, контроля и анализа эффективности использования топлива и энергии в условиях современных
рыночных отношений в Украине? Или в рыночных условиях вполне
достаточно того, что потребители своевременно, в полном объеме платят
за израсходованные ими энергоресурсы и контролировать эффективность
использования этих ресурсов не надо?
Мнения по данному вопросу как среди отечественных, так и зарубежных специалистов зачастую встречаются диаметрально противоположные. На наш взгляд, государство обязательно должно контролировать
эффективность использования ТЭР во всех отраслях и сферах общественного производства, не зависимо от цели и объема потребления энергоресурсов, форм собственности или каких-либо иных соображений. В
подтверждение этого мнения можно привести целый ряд аргументов.
Прежде всего, необходимо понимать, что обществу просто не
может быть безразлично, с какой целью, для чего потребляются энергоресурсы. И если потребление топлива или энергии в каком-либо направлении с точки зрения общества нерационально, неэффективно, то простое
возмещение их стоимости по сегодняшним ценам и тарифам едва ли можно
считать достаточной компенсацией. Ведь очевидно, что, в силу ограниченности энергоресурсов, не только следующим поколениям, но и нынешнему
обществу уже в самом ближайшем будущем придется платить гораздо
большую цену за использование того же топлива или энергии.
Кроме того, известно, что для решения практических задач энергосбережения на любом конкретном объекте (на предприятии, в его структурных подразделениях, в технологических процессах или на отдельных
агрегатах), прежде всего, необходимо провести энергетический аудит.
При этом одной из целей энергоаудита является получение ответа на
вопрос, насколько эффективно или неэффективно используются на
данном объекте ТЭР. Очевидно, что ответ на этот вопрос нужно получить
количественный и как можно более объективный.
От ответа на данный вопрос существенно зависит, будет ли вообще
технически возможным и экономически целесообразным решение задач
энергосбережения на том или ином объекте. Только ответ на данный
вопрос позволяет оценить существующий на объекте потенциал энергосбережения, определить, какие направления и конкретные проекты
131
энергосбережения являются для него приоритетными. Планирование
энергосбережения на уровне предприятий, организаций, учреждений
непременно должно базироваться на объективной количественной оценке
и анализе эффективности использования топлива и энергии на соответствующих объектах.
Аналогичные рассуждения вполне уместны и для более высоких
уровней управления экономикой (государственного, регионального,
отраслевого). И на этих уровнях также было бы весьма целесообразным
решать вопросы планирования энергосбережения (в том числе и стратегического) на основе оценки и анализа объективных количественных
показателей эффективности энергоиспользования.
Оценка и анализ таких показателей, в частности, для регионов и
отраслей общественного производства позволили бы определить их
реальный потенциал энергосбережения. На этой основе могли бы быть
определены приоритетные регионы государства и отрасли экономики, для
которых в первую очередь необходимо разрабатывать и внедрять энергосберегающие проекты. Это, в свою очередь, дало бы возможность систематизировать процесс формирования и выполнения государственных,
региональных и отраслевых программ энергосбережения, позволило бы
сделать более рациональным и обоснованным распределение средств на
их финансирование.
Таким образом, определение и анализ объективных количественных показателей эффективности использования ТЭР на всех уровнях
управления экономикой являются необходимым условием выработки
оптимальной стратегии энергосбережения в Украине.
Кроме того, на государственном или региональном уровне оценка и
анализ эффективности энергоиспользования обязательно должны осуществляться также с целью создания соответствующих нормативноправовых и экономических условий, способствующих реализации
государственной политики в сфере энергосбережения. В частности,
объективная оценка количественных показателей эффективности использования ТЭР крайне необходима для создания и корректного использования современных (прежде всего, экономических) механизмов управления
энергосбережением. Действительно, возможно ли, например, правильное
применение Положения о материальном стимулировании за экономию
ТЭР или корректное применение экономических санкций за нерациональное использование ТЭР, если количественные критерии оценки эффективности (или неэффективности) энергоиспользования не установлены
вообще или определены недостаточно объективно?
Очевидно, что в процессе выполнения программ энергосбережения
(государственных, региональных, отраслевых и т.д.) не менее важно
периодически убеждаться в том, что эффективность использования
топлива или энергии в результате реализации тех или иных энергосберегающих проектов на соответствующих объектах действительно повысилась, что запланированное энергосбережение действительно систематически достигается [25].
132
Именно по этой причине, как уже отмечалось выше, решение задач
энергосбережения требует постоянного (в том числе и оперативного)
управления как на государственном, региональном или отраслевом
уровне, так и на уровне предприятий, их подразделений и даже отдельных
энергоемких технологических процессов или установок. Неотъемлемой
частью процесса управления является выполнение функции контроля, в
данном случае – контроля эффективности использования ТЭР. Осуществление же такого контроля обязательно предполагает необходимость
определения как фактических показателей эффективности энергоиспользования на соответствующих объектах, так и их «эталонных» или «нормативных» значений [26].
Приведенные выше рассуждения позволяют сделать вывод, что
одним из необходимых условий достижения заметных практических
результатов энергосбережения в Украине является решение задачи
объективной количественной оценки, контроля и анализа уровня
эффективности использования топлива и энергии для различных технологических и производственно-хозяйственных объектов. Только на основе
корректного решения этой задачи на всех уровнях управления
общественным производством могут успешно выполняться, в частности,
такие функции управления энергосбережением:
− обеспечение систематического контроля (в том числе и оперативного) эффективности использования ТЭР в государстве, в регионах, в
отдельных отраслях экономики, на конкретных предприятиях, в организациях и учреждениях;
− создание и правильное применение системы экономического
стимулирования эффективного использования ТЭР, внедрения энергосберегающего оборудования, технологий и мероприятий;
− корректное применение штрафных санкций за нерациональное,
расточительное использование ТЭР;
− определение потенциала энергосбережения, экономической
целесообразности и приоритетности осуществления энергосберегающих
проектов на конкретных предприятиях, в отраслях общественного производства, в регионах государства;
− создание и функционирование действенного механизма привлечения инвестиций в сферу энергосбережения;
− осуществление мониторинга реально достигнутого энергосбережения и обеспечение возврата инвестированных средств [26].
Следовательно, корректное решение задачи количественной
оценки, контроля и анализа эффективности использования ТЭР является
объективно необходимой основой успешного решения практически всех
вопросов, возникающих в процессе управления энергосбережением. То
есть для обеспечения систематического и целенаправленного повышения
энергетической эффективности отечественной экономики задачу оценки и
контроля эффективности использования топлива и энергии необходимо
решать и в современных рыночных условиях на всех уровнях управления
общественным производством, независимо от форм собственности и т.п.
133
Как уже отмечалось, данная проблема и раньше решалась в Украине на протяжении многих десятков лет. Опыт прошлых десятилетий
убедительно свидетельствует, что количественная оценка, контроль и
анализ эффективности энергоиспользования далеко не всегда осуществлялись достаточно корректно и объективно. Однако на сегодняшний день
нельзя считать, что данная проблема решается в Украине, по крайней
мере, удовлетворительно.
2.4.2. Существующие показатели и подходы к определению
уровня энергоэффективности
Несмотря на разнообразие видов ТЭР, потребителей топлива и
энергии (машин, агрегатов, установок, технологических процессов и т.п.),
производственно-хозяйственных объектов, для которых необходимо
определять и контролировать уровень эффективности использования ТЭР,
круг показателей энергоэффективности и подходов к их расчету достаточно ограничен.
Теоретически можно сказать, что существуют только две основные
разновидности показателей эффективности энергоиспользования, которые
широко известны и практически используются [26]:
− показатели типа коэффициента полезного действия (КПД);
− показатели удельного расхода топлива или энергии.
Реальный круг известных и возможных для применения подходов и
методов оценки и контроля эффективности использования ТЭР несколько
шире. В частности, существуют менее известные в Украине подходы к
контролю энергоэффективности, базирующиеся на использовании не
удельных, а абсолютных (непосредственно регистрируемых приборами
учета) показателей расхода топлива или энергии. К таким подходам можно отнести, например, способ контроля эффективности энергоиспользования, который основан на построении так называемых систем контроля и
планирования энергопотребления (КиП) [27].
Кроме того, определенный практический интерес представляет
собой подход к контролю эффективности использования топлива и
энергии, базирующийся на определении и анализе их прямых потерь,
имеющих место на том или ином объекте (в технологических и энергетических установках, в сетях и т.п.).
Контроль энергоэффективности на основе показателей типа
КПД. Показатели энергоэффективности этого типа наиболее известны и
широко распространены. К этой группе показателей, в частности, относят
собственно КПД различных машин, агрегатов, установок, технологических процессов, а также коэффициент удельных потерь энергии в оборудовании или в энергетических сетях [28].
КПД какой-либо технологической или энергетической установки
представляет собой отношение полезной мощности или энергии (Епол.) к
подведенной к этой установке мощности или энергии (Еподв.):
КПД = Епол/Еподв.
134
(2.1)
Подобным же образом определяется другой показатель этой группы
– коэффициент удельных потерь энергии в агрегате, установке, технологическом процессе или в сети. С той лишь разницей, что этот показатель
определяется как отношение потерянной мощности или энергии (Епот.) к
подведенной мощности или энергии. Таким образом, сумма коэффициента удельных потерь энергии в агрегате или сети и соответствующего
показателя КПД равна единице (или 100%).
Показатели КПД первоначально применялись в термодинамике для
оценки энергетической эффективности различных тепловых машин. При
этом проблем с вычислением значений этого показателя в этом случае
практически не возникало, поскольку для таких машин экспериментальным или расчетным путем достаточно просто может быть определена как
подведенная, так и полезная энергия.
Со временем этот простой, но информативный показатель начали
применять также для оценки энергетической эффективности других,
более сложных энергетических установок – парогенераторов, паровых и
газовых турбин, генераторов электрической энергии различного типа и
назначения. Однако для таких установок при расчете КПД, как правило,
уже возникают определенные трудности, связанные, как минимум, с
проблемами соизмерения различных видов энергии.
Необходимо понимать, что абсолютные значения КПД сами по себе
еще не позволяют ответить на вопрос, насколько эффективно или не
эффективно используется топливо или энергия той или иной установкой.
Эти показатели характеризуют определенный достигнутый уровень
эффективности энергоиспользования в данной установке, но не дают
представления о том, насколько высок или низок этот уровень энергоэффективности, есть ли возможность для его дальнейшего повышения. Для
получения ответа на эти вопросы показатели КПД надо сравнивать с
некоторыми их «эталонными» значениями.
В теплотехнике, термодинамике давно и достаточно успешно
используют в качестве такого эталона различные термодинамические
циклы (Карно, Ренкина, Отто и др.), т.е. некоторые идеализированные
аналоги реальных тепловых машин и установок [28]. В этом случае
степень энергетического совершенства реальных установок или процессов
определяется относительным значением КПД, которое определяется
таким образом:
КПД относительный = КПД реальный / КПД идеальный.
(2.2)
Принимая во внимание простоту и универсальность показателей
типа КПД, неоднократно делались попытки применить их для оценки
энергетической эффективности технологических процессов, установок,
агрегатов различного производственного назначения. Однако эти попытки, как правило, оказывались неудачными.
Проблема состоит в том, что для технологических объектов лишено
смысла соотношение «полезная энергия/подведенная энергия», поскольку
конечным результатом их функционирования является не энергия или
135
работа, а определенная продукция. Для таких установок, агрегатов или
процессов очень сложно (а зачастую просто невозможно) определить
полезную энергию, затраченную на выпуск продукции, или выразить
объем ее производства в единицах энергии. Поэтому для технологических
объектов при определении их КПД некоторые ученые рекомендуют
вместо полезной энергии использовать минимально необходимый ее
расход (Еmin) на производство продукции. Однако расчет величины Еmin
также представляет собой весьма сложную задачу. Ее решение тоже
связано с необходимостью нахождения для определенного реального
технологического объекта или процесса некоторого идеализированного
его аналога, расход энергии которым в дальнейшем рассматривается как
минимально необходимый. Найти же такой идеализированный аналог для
большинства технологических объектов просто не возможно.
Таким образом, показатели эффективности энергоиспользования
типа КПД в большинстве своем имеют практическое значение и более или
менее успешно применяются для отдельных энергетических установок и
сетей. Для технологических же объектов (установок, агрегатов, процессов) показатели энергоэффективности типа КПД имеют в основном теоретическое значение и практически применяются крайне редко. Что касается
производственно-хозяйственных объектов (предприятий, организаций,
учреждений, их подразделений), то для них показатели типа КПД вообще
лишены смысла и не могут применяться для контроля эффективности
энергоиспользования. Очевидно, что для регионов Украины или отраслей
промышленности по тем же причинам невозможно применение показателей типа КПД для контроля эффективности использования ТЭР.
Контроль эффективности использования топлива и энергии на
основе показателей их удельного расхода. Для технологических
процессов, машин, агрегатов, установок чаще всего бывает крайне сложно
или даже практически невозможно определить величину полезной мощности или полезного расхода энергии, а также ее потерь. Тем более это
абсолютно невозможно для производственно-хозяйственных объектов.
С другой стороны, для любого технологического или хозяйственного объекта достаточно просто может быть организован учет таких «входящих» и «исходящих» показателей их функционирования, как подведенная мощность и энергия (Рподв.; Еподв.), объем выпущенной продукции или
выполненной работы (Q), или производительность соответствующего
объекта (А).
Поэтому в реальных производственных условиях эффективность
использования ТЭР значительно чаще оценивают с помощью показателей
удельного расхода топлива или энергии. Показатели энергоэффективности этого типа, пожалуй, наиболее широко известны в производственнохозяйственной сфере и в течение многих десятилетий активно используются как в отечественной, так и в зарубежной практике.
Величина удельного расхода (d) топлива или энергии определяется как
d = Eподв./Q = Pподв./A.
136
(2.3)
По своему содержанию показатели удельного расхода топлива или
энергии являются своеобразными обратными величинами по отношению
к КПД [29, 30].
В процессах передачи и преобразования параметров одного и того
же вида энергии «входящие» и «выходящие» величины измеряются в одинаковых единицах. Поэтому для таких процессов показатели удельного
расхода энергии, как и КПД, также являются безразмерными величинами.
Для генерирующих установок «продукцией» также является
энергия. Но в таких установках, как правило, происходит преобразование
одного вида энергии в другой. Поэтому для генерирующего оборудования, как и для энергопотребляющих технологических установок и процессов, показатели удельного расхода топлива и энергии являются размерными величинами.
Таким образом, показатели удельного расхода ТЭР, в принципе,
также определяются достаточно просто, даже проще, чем показатели
эффективности энергоиспользования типа КПД, поскольку составляющие
для расчета удельного расхода, как правило, могут быть получены на
основании данных учета потребления энергоресурсов и производства
продукции (выполнения работы) на соответствующем объекте. Определенные трудности, однако, возникают для производств, имеющих сложную технологию и выпускающих большое количество видов или сортов
продукции, а также при определении отраслевых или региональных показателей удельного расхода ТЭР. Эти трудности связаны с выбором единиц
измерения выпускаемой продукции, на которые следует устанавливать
показатели удельного расхода топлива и энергии.
Так же, как и для показателей типа КПД, необходимо принимать во
внимание, что показатели удельного расхода ТЭР сами по себе не позволяют судить, насколько высоким или низким является уровень эффективности энергоиспользования, достигнутый на том или ином технологическом или производственно-хозяйственном объекте. Для этого нужен некоторый дополнительный показатель, своеобразный «эталон», с которым
можно было бы сравнивать фактический удельный расход топлива или
энергии. Однако в отличие от КПД, показатели удельного расхода
энергии не имеют даже идеального значения, с которым их можно было
бы сравнивать.
Для оценки и контроля эффективности использования ТЭР, кроме
их фактических удельных расходов, необходимо устанавливать дополнительные показатели – так называемые нормы удельного расхода топлива и
энергии [29, 30].
Процесс определения таких норм, называемый нормированием или
нормализацией энергопотребления, достаточно сложен и трудоемок.
Однако в случае использования показателей удельного расхода ТЭР,
установление таких норм является принципиально важным этапом
контроля энергоэффективности.
137
2.4.3. Основы нормализации энергопотребления
Под нормализацией расхода энергии понимается процесс установления плановой величины ее расхода на единицу продукции или выполнения единицы работы (т.е. установление плановой величины удельного
расхода энергии).
Значение нормализации энергопотребления в промышленности
очень велико. Во-первых, определяя научно обоснованные нормы удельного расхода энергии, мы создаем базу для расчета потребности в энергии
различных производственных объектов: предприятий, их подразделений,
отдельных агрегатов и технологических процессов. С другой стороны,
нормы удельного расхода энергии позволяют объективно оценивать
эффективность энергоиспользования в условиях изменяющего объема и
ассортимента продукции, выпускаемой отдельными агрегатами, цехами
или предприятиями.
Таким образом, целью нормализации потребления энергии в промышленности являются [29, 30]:
− обеспечение рационального и экономного расхода энергии в
производстве;
− установление исходных величин для планирования энергопотребления.
При этом основной задачей нормализации энергопотребления (т.е.
способом достижения поставленных целей) являются разработка и
использование в производстве технически и экономически обоснованных,
прогрессивных норм удельного расхода энергии.
Под нормой удельного расхода энергии понимается объективно
необходимая величина ее потребления на производство единицы продукции или выполнение единицы работы установленного качества в конкретных, прогрессивных условиях производства. Иными словами, норма
удельного расхода энергии является максимально допустимой величиной
потребления энергии в данных условиях производства [31, 32].
Нормализация энергопотребления органически связана с совершенствованием как производства, так и самого энергохозяйства предприятия.
Вместе с тем установление норм удельного расхода энергии основано
также на энергетическом учете, контроле и анализе энергоиспользования
и образует совместно с ними комплексную систему планомерно и
систематически проводимых работ, обеспечивающих эффективное
использование энергоресурсов. Схематически такая система работ
представлена на рис. 2.10. Впервые подобная система была разработана в
1933 году и тогда же практически внедрена на тепловых электростанциях
бывшей энергосистемы Ленэнерго. Эта система вполне оправдала себя и
была широко распространена на электростанциях других энергосистем [29].
Однако разработка и внедрение подобной системы для энергохозяйства промышленных предприятий встречает значительные
трудности. Это связано, прежде всего, с многообразием технологических
процессов, разнотипностью оборудования и разнообразием режимов его
работы, с обилием технологических, организационных и других внутрен-
138
них и внешних факторов, влияющих на удельные расходы энергии, с
недостатками энергетического учета на предприятиях и др.
Рис. 2.10. Комплексная схема работ по учету, контролю, анализу и
нормализации энергоиспользования
Виды норм удельного расхода энергии и требования к ним.
Классификация норм удельного расхода энергии осуществляется по трем
основным признакам [31, 32]:
− степени агрегации;
− составу расходов энергии;
− периоду действия норм.
В зависимости от степени агрегации (укрупнения, объединения)
нормы расхода энергии подразделяются на индивидуальные и групповые
нормы. Традиционно этот принцип классификации предусматривал два
уровня агрегации расходов энергии, которые отождествлялись с уровнями
планирования: индивидуальные нормы устанавливались на уровне
промышленных предприятий, их подразделений, отдельных мощных
агрегатов, а групповые – на более высоких уровнях планирования
(производственное объединение, отрасль промышленности и др.). Однако
практика решения задач нормализации энергопотребления показала, что
деление норм расхода энергии в зависимости от уровня планирования
нельзя считать удачным, и выработала иной принцип деления норм – в
зависимости от объекта их формирования. При таком подходе индивидуальные нормы расхода энергии формируются по технологическим объектам, а групповые – по хозяйственным.
Индивидуальной нормой называется норма расхода энергии на
производство единицы продукции (работы), которая устанавливается по
типам или отдельным энергопотребляющим агрегатам, установкам,
машинам, технологическим процессам применительно к определенным
условиям производства.
139
Групповой нормой называется норма расхода энергии, которая
устанавливается по хозяйственным объектам различных уровней планирования на производство единицы одноименной продукции (работы) в
планируемых условиях производства.
Состав технологических объектов формирования норм расхода
энергии не установлен и должен определяться в каждом конкретном
случае отдельно. Следует также сказать, что задача установления индивидуальных норм удельного расхода энергии по ряду причин является
наиболее сложной во всем процессе нормализации энергопотребления.
Проще всего индивидуальные нормы расхода энергии определяются в
конкретных условиях производства. Однако, зачастую, возникает потребность иметь технически обоснованные нормы по типам агрегатов на более
высоких уровнях планирования. В связи с этим в отдельных случаях
разрабатываются индивидуальные отраслевые нормы, формируемые для
средних по отрасли условий производства.
Состав хозяйственных объектов однозначно определен типовыми
схемами управления экономикой. При этом по каждому хозяйственному
объекту любого уровня планирования групповая норма включает расходы
энергии, связанные с производством данной продукции (работы), группой
технологических объектов, что и определяет ее название.
В зависимости от состава расходов энергии нормы подразделяются
на технологические и общепроизводственные.
Технологической называется норма расхода энергии, которая учитывает затраты и потери энергии, связанные с осуществлением основных
или вспомогательных технологических процессов производства данного
вида продукции или работы.
Общепроизводственной называется норма расхода энергии, которая
учитывает не только затраты энергии на технологические процессы, но
также расход энергии на вспомогательные нужды производства, и потери
энергии в процессах ее преобразования, передачи и распределения, отнесенные на производство данной продукции или работы.
Таким образом, индивидуальные нормы удельного расхода энергии
по своей природе являются технологическими, а групповые могут быть
как технологическими, так и общепроизводственными.
Как индивидуальные, так и групповые нормы удельного расхода
энергии (соответственно и технологические, и общепроизводственные)
могут быть дифференцированными или укрупненными. Дифференцированные нормы относятся к отдельным видам продукции, ее сортам или
типоразмерам. Укрупненные нормы устанавливаются в виде осредненных
величин по группам продукции различного сорта или типоразмера.
В зависимости от того, к какой продукции они относятся (к продукции цеха или готовой продукции предприятия) и какие расходы энергии в
себя включают, как технологические, так и общепроизводственные нормы
(и дифференцированные, и укрупненные) подразделяются на цеховые и
заводские.
Достаточно очевидно, что поскольку общепроизводственные нормы включают расходы и потери энергии, в той или иной степени условно
140
отнесенные на производство данной продукции, они не могут иметь столь
высокую научную обоснованность, как технологические нормы.
В зависимости от периода действия нормы расхода энергии принято подразделять на годовые и квартальные. Период действия норм
расхода энергии в один год связан с традиционным периодом планирования, применяемым на всех уровнях управления экономикой. Расход
энергии у потребителей существенно зависит от климатических условий,
которые изменяются в течение года. Поэтому определяются также нормы
удельного расхода энергии, период действия которых составляет один
квартал. Однако на предприятиях могут устанавливаться нормы удельного расхода энергии и на более короткие периоды времени (например, на
месяц), могут применяться также нормы удельного расхода энергии,
период действия которых не связан с определенными плановыми или
календарными периодами времени. Такие нормы устанавливаются с
целью оперативного управления энергопотреблением.
Приведенная выше классификация норм удельного расхода энергии
для большей наглядности может быть представлена в виде схемы, показанной на рис. 2.11.
Рис. 2.11. Виды норм удельного расхода энергии
141
Несмотря на разнообразие видов норм расхода энергии, ко всем без
исключения нормам предъявляются практически одинаковые требования.
Основные из этих требований гласят, что нормы удельного расхода энергии должны [31, 32]:
− быть технически и экономически обоснованными;
− разрабатываться на единой методической основе для всех уровней планирования и по всей номенклатуре производимой продукции,
видов работ, выполняемых в той или иной отрасли;
− учитывать конкретные условия производства, достижения
научно-технического прогресса, а также планы организационнотехнических мероприятий, направленных на повышение эффективности
использования энергии;
− систематически пересматриваться с учетом изменения техники,
технологии и организации производства, технического состояния технологического и энергетического оборудования и других факторов, влияющих на потребление энергии;
− способствовать максимальной мобилизации внутренних резервов экономии энергии и повышению эффективности ее использования.
Состав норм удельного расхода энергии. Под составом норм
понимают перечень статей расхода энергии, которые необходимо учитывать при формировании норм удельного расхода энергии на производство
данной продукции или выполнение работы [31, 32].
При установлении норм энергопотребления нужно точно знать,
какие расходы энергии следует включать в их состав, а какие не следует.
В связи с этим, прежде всего, необходимо помнить, что нормализации
подлежат все виды расхода энергии, не зависимо от объема ее потребления и источников энергоснабжения. Кроме того, не менее важно обеспечить, чтобы состав норм расхода энергии устанавливался на единой методической основе и отражал действительную энергоемкость производства
(что уже было указано в требованиях к нормам удельного расхода
энергии, перечисленных выше). Поэтому, несмотря на «индивидуальный»
подход к решению задачи нормализации энергопотребления на каждом
отдельном предприятии, нужно отдавать себе отчет, что произвольное
изменение состава норм удельного расхода энергии в процессе их установления недопустимо, т.к. это приводит к искажению объективной
оценки эффективности энергоиспользования на предприятии и тем самым
не позволяет принять правильные решения по ее повышению.
Состав норм расхода энергии специфичен для разных отраслей
промышленности. Поэтому состав норм должен регламентироваться,
прежде всего, отраслевыми методиками и инструкциями по нормализации
энергопотребления. Тем не менее существуют определенные межотраслевые правила, на основе которых может быть установлен укрупненный
состав норм удельного расхода энергии, соответствующий любой отрасли
промышленности [33].
Состав технологических норм удельного расхода энергии (цеховых
или заводских) может быть представлен в виде следующей формулы:
142
dТ 
н
WТ.П.  WПУСК.Т.  WПОТ.Т.
Q
,
(2.4)
где d Тн – технологическая норма удельного расхода энергии (цеховая или
заводская); WТ.П. – расход энергии на основные и вспомогательные технологические процессы производства продукции или работы (соответственно по цеху или предприятию в целом); WПУСК.Т. – расход энергии на
поддержание энергоиспользующих агрегатов в горячем резерве, на их
разогрев и пуск после плановых текущих ремонтов и холодных простоев;
WПОТ.Т. – технически неизбежные потери энергии в технологической и
энергетической частях энергоиспользующих агрегатов; Q – объем выпуска продукции (соответственно по цеху или предприятию в целом).
В свою очередь, состав общепроизводственных цеховых норм расхода энергии можно представить зависимостью
d О.Ц. 
н
WТ.  WВСП.Ц.  WПОТ.Ц.
QЦ
,
(2.5)
н
где d О.Ц.
– общепроизводственная цеховая норма удельного расхода энергии; WТ. – расходы энергии, входящие в состав цеховой технологической
нормы; WВСП.Ц. – расход энергии на вспомогательные нужды цеха (на отопление, освещение, вентиляцию, на внутрицеховой транспорт, цеховые
ремонтные
мастерские,
хозяйственно-бытовые
и
санитарногигиенические нужды цеха); WПОТ.Ц. – технически неизбежные потери
энергии во внутрицеховых сетях и преобразователях; QЦ – объем выпуска
продукции по цеху.
Состав общепроизводственных заводских норм удельного расхода
энергии может быть представлен в виде следующей формулы:
d О.З. 
н
WО.Ц.  WОБЩ.З.  WПОТ.З.
QЗ
,
(2.6)
н
где d О.З.
– общепроизводственная заводская норма удельного расхода
энергии; WО.Ц. – расходы энергии, входящие в состав общепроизводственных цеховых норм; WОБЩ.З. – расход энергии на вспомогательные нужды
предприятия (на производство сжатого воздуха, холода, кислорода, азота
и др.; на водоснабжение, производственные нужды вспомогательных и
143
обслуживающих подразделений, ремонтных, инструментальных цехов,
заводских лабораторий, складов, административных зданий, включая их
освещение, отопление и вентиляцию, на внутризаводской транспорт,
наружное освещение территории и др.); WПОТ.З. – технически неизбежные
потери энергии в заводских сетях и преобразователях (до цеховых пунктов учета); QЗ – объем выпуска продукции по предприятию.
При решении задачи нормализации энергопотребления нужно учитывать, что на промышленных предприятиях, кроме норм расхода
энергии на производство продукции, необходимо устанавливать также
нормы удельного расхода энергии отдельно на отопление, освещение,
вентиляцию, производство сжатого воздуха, кислорода, подачу воды и
другие вспомогательные нужды производства.
При определении норм расхода энергии необходимо помнить также, что в их состав не включаются затраты энергии, вызванные отступлением от принятой технологии производства, от установленных режимов
работы оборудования, связанные с несоблюдением требования к качеству
сырья и материалов, и прочие варианты нерационального расхода энергии. В нормы не включаются также расходы энергии на строительство и
капитальный ремонт зданий и сооружений, на монтаж, пуск и наладку
нового технологического оборудования, на научно-исследовательские и
экспериментальные работы, а также отпуск энергии сторонним потребителям (поселкам, столовым, клубам, детским дошкольным учреждениям и
т.п.). Кроме того, если предприятие, помимо основной продукции, выпускает полуфабрикаты для реализации другим организациям или товары
народного потребления, расход энергии на их производство также не
включается в нормы расхода энергии на производство основной
продукции или работы. Затрата энергии на каждую из этих потребностей
должна быть нормализована отдельно.
Таким образом, на любом промышленном предприятии для всесторонней и полной оценки эффективности потребления энергии необходимо
установить нормы удельного ее расхода не только на выпуск основной
продукции, но также и на вспомогательные нужды производства, на капитальное строительство и ремонт зданий, сооружений, на производство
полуфабрикатов для реализации, товаров народного потребления и т.п.
Иными словами, требуемый уровень эффективности энергоиспользования
должен быть установлен практически по всем видам производственнохозяйственной деятельности предприятия. Естественно, что проведение
такого огромного объема работ по нормализации энергопотребления
связано с определенными методическими трудностями, а также с
большими затратами времени и труда работников энергетической и
других служб предприятия.
Выбор единиц для расчета и нормализации удельного расхода
энергии. Выбор единицы измерения произведенной продукции или работы является очень важным вопросом при определении и нормализации
удельного энергопотребления. От правильности выбора этих единиц во
144
многом зависит возможность контроля выполнения норм удельного
расхода энергии, а также анализа эффективности энергоиспользования.
Определяя единицу измерения удельного энергопотребления, необходимо учитывать следующие рекомендации [33]. Показатель выпуска
продукции, по отношению к которому устанавливается норма удельного
расхода энергии, должен соответствовать единицам измерения, используемым при планировании и учете объемов производства продукции. Он
должен быть достаточно простым (т.е. просто вычисляться), но в то же
время наиболее точно отражать энергоемкость продукции.
При выборе единицы для расчета удельного расхода энергии предпочтение следует отдавать натуральным показателям выпуска продукции,
поскольку на практике, как правило, наблюдается некоторая более или
менее устойчивая зависимость между объемом продукции в натуральном
измерении и затратами энергии на ее производство. Таким образом, дифференцированные нормы удельного расхода энергии следует определять
только по отношению к натуральным показателям выпуска продукции.
Для установления индивидуальных норм расхода энергии такое требование вполне выполнимо. Значительно сложнее дело обстоит с групповыми
нормами удельного расхода энергии.
В отраслях промышленности, выпускающих однородную продукцию при небольшом количестве технологических операций, учет выпуска
продукции в натуральном измерении на всех уровнях планирования не
вызывает затруднений (например, на предприятиях горнорудной или
электрометаллургической промышленности). Здесь групповые нормы
удельного расхода энергии также легко могут быть определены на единицу конечной продукции в натуральном измерении (например, на тонну
угля, руды, алюминия и т.п.).
Не вызывает значительных затруднений отнесение расходов энергии к готовой продукции в натуральном измерении и на предприятиях,
выпускающих несколько видов продукции при небольшом числе технологических операций (производство чугуна, стали, цветных металлов,
нефтепродуктов, цемента, бумаги, а также на предприятиях текстильной и
частично пищевой промышленности). На таких предприятиях, а также в
производствах, выпускающих однородную продукцию, но различных
сортов или типоразмеров, целесообразно использовать так называемые
приведенные (условные) единицы измерения выпуска продукции, которые выражаются в натуральном измерении, но приведены по энергоемкости к какому-либо одному ее сорту или типоразмеру (например, условная
пара обуви или условная банка консервов).
В некоторых случаях расход энергии бывает целесообразно относить не к единице готовой продукции, а к единице исходного сырья или
материала (например, к тонне перерабатываемой руды, нефти или металла). Иногда более целесообразным оказывается отнесение расходов
энергии к весу основного сырья или материала, входящего в состав
готовой продукции (например, к весу меди в кабельной продукции).
В производствах, выпускающих продукцию широкого и неустойчивого ассортимента, при большом разнообразии технологических опера-
145
ций (предприятия машиностроения, приборостроения, легкой промышленности и др.), применение натуральных единиц продукции при расчете
и нормализации удельного расхода энергии, как правило, вызывает большие затруднения. Поэтому в машиностроительных отраслях промышленности, в строительстве, ремонтных и экспериментальных производствах, а
также на уровне производственных объединений, министерств и
ведомств, когда практически невозможно выбрать единый измеритель
продукции в натуральных или условных единицах, нормы удельного
расхода энергии устанавливаются на единицу продукции, выраженную в
стоимостном измерении. При этом на таких предприятиях для энергоемких процессов (литье, ковка, термообработка, электросварка, производство сжатого воздуха, водоснабжение и др.) одновременно должны
устанавливаться нормы удельного расхода энергии на производство соответствующей единицы продукции (работы) в натуральном выражении.
Практика нормализации энергопотребления свидетельствует, что
нормы расхода энергоресурсов, отнесенные к выпуску продукции в
стоимостном измерении, имеют гораздо более низкую обоснованность по
сравнению с нормами, установленными по отношению к натуральным
показателям производства, и зачастую не способствуют решению задач
энергосбережения. Поэтому нормы удельного расхода энергии, установленные на единицу продукции в стоимостном выражении, следует
использовать в крайнем случае. Однако даже такое приближенное решение задачи нормализации энергопотребления лучше, чем полное его
отсутствие.
2.4.4. Нормализация удельных расходов энергии технологическими объектами
Алгоритм установления дифференцированных индивидуальных норм удельного расхода энергии. Нормализация энергопотребления технологических объектов имеет ряд особенностей, прежде всего, в
зависимости от режима работы энергоиспользующих агрегатов. Индивидуальные нормы удельного расхода энергии устанавливаются на единицу
натуральной продукции на основе нормализации режимов работы оборудования, построения, анализа и нормализации энергетических балансов, а
также на основе построения в необходимых случаях нормализованных
энергетических характеристик агрегатов.
Расход энергии на выполнение технологических операций состоит
из следующего:
− расхода энергии стационарного режима, включающего полезную составляющую и потери энергии стационарного режима (потери
холостого хода и нагрузочные потери);
− дополнительных пусковых расходов и потерь энергии нестационарного режима, связанных с остановками, простоями и пусками оборудования.
Соответственно и индивидуальная норма удельного расхода энергии
состоит из тех же двух составляющих. Первая из них определяется норма-
146
лизованным энергетическим балансом или нормализованной энергетической характеристикой агрегата, а вторая нормализуется отдельно.
Процесс установлений дифференцированных индивидуальных
норм удельного расхода энергии можно представить в виде следующего
алгоритма [33]:
1. Анализируется структура полученных фактических энергобалансов агрегата (технологической операции). Производится оценка расхода
энергии стационарного режима (полезной составляющей, безвозвратных
потерь энергии по их элементам, возможных к использованию вторичных
энергоресурсов). Выявляются факторы, влияющие на величину каждой
статьи энергобаланса (производительность агрегата, технологические и
энергетические параметры операции, вид и качество сырья или обрабатываемого материала, длительность вспомогательного времени – для оборудования циклического действия и др.).
2. Устанавливается функциональная зависимость между элементами энергобаланса агрегата (операции) и показателями, характеризующими
действие каждого из установленных факторов.
3. На основе оценки потерь энергии и плана организационнотехнических мероприятий по совершенствованию производственного
процесса и экономии энергии нормализуются на технически обоснованном, прогрессивном уровне производительность агрегата, технологические и энергетические параметры операции, элементы вспомогательного времени (для оборудования циклического действия) и др.
4. Соответственно принятым нормализованным значениям параметров технологической операции корректируются статьи фактического
энергобаланса, как правило, для максимальной производительности
агрегата. На этой основе формируется нормализованный энергобаланс, а
по нему устанавливается первая из составляющих норм удельного расхода энергии – составляющая стационарного режима работы оборудования.
5. Если предполагается возможность работы агрегата с переменной
нагрузкой, то на основе получения ряда нормализованных энергобалансов, установленных для различной производительности агрегата,
строятся нормализованные характеристики его подведенной мощности и
удельного расхода энергии. В этом случае первая составляющая нормы
устанавливается по нормализованной характеристике удельного расхода
для средней производительности, заданной программой выпуска продукции на соответствующий период времени.
6. Для установления второй составляющей нормы удельного расхода энергии анализируется величина дополнительных пусковых расходов и потерь энергии нестационарного процесса за один цикл остановки,
простоя и пуска агрегата, на основе оценки возможного снижения этих
расходов и потерь устанавливают их нормализованные значения (нормы)
для различной длительности простоя оборудования.
7. Устанавливается график работы агрегата в сменном, суточном и
месячном разрезах. На этой основе определяется нормализованное число
циклов остановки, простоя и пуска агрегата в данном календарном перио-
147
де времени (раздельно по циклам с различной длительностью простоя
оборудования).
8. По нормам дополнительных расходов и потерь энергии на один
цикл остановки, простоя и пуска агрегата (п. 6 алгоритма) рассчитываются
суммарные нормализованные пусковые расходы и потери энергии нестационарного режима работы оборудования, относя которые к суммарному
выпуску продукции за соответствующий период времени, определяют их
удельную величину – вторую составляющую нормы удельного расхода
энергии агрегата.
9. Полная норма удельного расхода энергии агрегата на данную
технологическую операцию определяется сложением обеих ее составляющих, установленных согласно п. 4 и 8 алгоритма.
Установление укрупненных индивидуальных норм удельного
расхода энергии. По каждому агрегату может быть установлено столько
дифференцированных индивидуальных норм удельного расхода энергии,
сколько сортов или типоразмеров продукции он выпускает. Поэтому при
обширной номенклатуре и неустойчивом ассортименте выпускаемой продукции пользоваться большим количеством дифференцированных норм
становится неудобно. В таких случаях для оценки и анализа эффективности
энергопотребления агрегата целесообразно применять укрупненные нормы
удельного расхода энергии. Такие нормы могут устанавливаться [33]:
− на единицу приведенной продукции;
− по группам продукции различной энергоемкости.
Для установления укрупненных норм удельного расхода энергии на
единицу приведенной продукции нужно выявить такие показатели, которые однозначно характеризовали бы энергоемкость каждого сорта или
типоразмера продукции (такие показатели носят название показателей
ассортимента). При этом удельный расход энергии по каждому сорту
продукции должен находиться в прямой или обратно пропорциональной
зависимости от численного значения принятого показателя ассортимента.
Иногда этому условию могут удовлетворять показатели, используемые
непосредственно для учета производства продукции (например, номер
пряжи в текстильном производстве). В других случаях показатели ассортимента продукции могут быть установлены на основе технологических
параметров (например, средний вес поковок в кузнечном производстве
или средний вес меди в 1 км кабеля в кабельном производстве). Аналогичные, вполне пригодные для указанных целей, показатели ассортимента
могут быть установлены по многим видам продукции в химической, бумажной, пищевой и других отраслях промышленности.
Условие прямо пропорциональной зависимости удельного расхода
энергии от численных значений выбранного показателя ассортимента
продукции выражается следующим равенством:
d 01
S1
148

d 02
S2
 ... 
d 0n
Sn
 const  d 0пр ,
(2.7)
где d ,..., d – среднекалендарный удельный расход энергии на единицу
каждого сорта или типоразмера продукции; S1,…,Sn – числовые значения
показателя ассортимента продукции; d – удельный расход энергии на
единицу наименее энергоемкого сорта или типоразмера продукции.
Условие обратно пропорциональной зависимости удельного расхода энергии от значений принятого показателя ассортимента выражается
таким образом:
01
0n
0 пр
d 01 S1  d 02 S2  ...  d0n Sn  const  d0пр .
(2.8)
При использовании для нормализации энергопотребления соответствующего показателя ассортимента общий объем выпуска продукции
агрегатом выражают в единицах, приведенных к наименее энергоемкому
ее сорту или типоразмеру. Тогда для оценки и анализа эффективности
использования энергии агрегатом достаточно иметь только одну укрупненную норму удельного расхода энергии на единицу наименее энергоемкого сорта продукции. При этом объем выпускаемой агрегатом продукции всех сортов или типоразмеров определяется в приведенных единицах,
которые вычисляются как произведение или частное от деления количества продукции каждого сорта в натуральном измерении на значения принятого показателя ассортимента (соответственно при прямо пропорциональной или обратно пропорциональной зависимости между удельным
расходом энергии и значениями показателя ассортимента продукции).
Укрупненные индивидуальные нормы удельного расхода энергии
по группам продукции различной энергоемкости устанавливают в тех
случаях, когда не удается подобрать соответствующий показатель ассортимента, который удовлетворял бы условиям (2.7) или (2.8). При
использовании данного способа определения укрупненных индивидуальных норм удельного расхода энергии вся номенклатура выпускаемой
агрегатом продукции разбивается на несколько интервалов по энергоемкости. Для каждого интервала (т.е. группы видов или сортов продукции)
устанавливается среднее значение удельного расхода энергии. Это дает
возможность определить величину средневзвешенного удельного расхода
энергии на единицу общего выпуска агрегатом продукции всех видов или
сортов.
При этом удельный расход энергии взвешивается не по выпуску
каждого сорта или типоразмера продукции отдельно, а по выпуску установленных для агрегата групп продукции:
d 0ср  а1 d 01  а2 d 02  ...  аn d 0n
,
(2.9)
где d ,..., d – средние удельные расходы энергии, установленные для
каждой группы видов или сортов продукции; а1,...,аn – удельный вес
01
0n
149
выпуска продукции каждой из групп, сортов или типоразмеров продукции
в общей производственной программе агрегата.
При использовании данного метода установления укрупненных индивидуальных норм удельного расхода энергии важное значение имеет
правильная разбивка всей номенклатуры продукции агрегата на группы
(интервалы) по энергоемкости. Установление числа групп и разбивка продукции на группы осуществляются на основе:
− анализа изменения фактического ассортимента продукции агрегата за достаточно продолжительный период времени (полгода, год);
− оценки максимальной погрешности, которая может иметь место
для наибольшей из групп видов или сортов продукции при укрупненном
расчете средневзвешенного удельного расхода энергии.
При этом следует помнить, что уменьшение числа групп продукции
позволяет упростить последующие расчеты, но увеличивает погрешность,
вызываемую осреднением удельных расходов энергии в пределах каждой
группы.
2.4.5. Нормализация удельных расходов энергии на хозяйственных объектах
Особенности нормализации удельных расходов энергии на
вспомогательные нужды производства. Как было сказано раньше, при
установлении групповых норм удельного расхода энергии возникает
необходимость в определении нормализованных расходов энергии не
только по основным, но и вспомогательным процессам производства.
Расходы энергии на вспомогательные нужды по отдельным агрегатам или технологическим процессам, при возможности их выделения из
общецеховых расходов энергии, целесообразно включать в состав соответствующих индивидуальных норм (например, расход энергии по
вспомогательным механизмам прокатного стана включают в состав индивидуальной нормы удельного расхода энергии по стану).
Если затраты энергии на вспомогательные нужды производства
нельзя отнести непосредственно к работе тех или иных агрегатов, то их
следует нормализовать таким же образом, как и расход энергии по основным технологическим агрегатам (за исключением расхода энергии на
освещение, отопление и вентиляцию). В этом случае по каждому вспомогательному механизму или аппарату должен быть составлен и нормализован отдельный энергетический баланс (или энергетическая характеристика), на основании которого устанавливается норма удельного расхода
энергии по данному вспомогательному процессу. При этом определение
нормальных удельных расходов энергии по вспомогательным агрегатам
может основываться либо на непосредственных замерах потребляемой
мощности, либо на расчетах, производимых согласно данным о номинальной мощности агрегатов, коэффициенте их загрузки по мощности и
продолжительности работы за соответствующий период времени.
Определение нормализованной потребности в энергии на освещение, отопление и вентиляцию производится по соответствующим
150
санитарным нормам с учетом площади и объема помещения, а также
необходимых условий производства и тепловых характеристик здания.
Причем нормы удельного расхода энергии на освещение и отопление
устанавливаются отдельно для каждого из месяцев года, т.к. они существенно зависят от сезона.
Определение нормализованной величины потерь энергии в сетях
следует основывать на соответствующих технических расчетах, выполняемых с учетом запланированных мероприятий по снижению этих потерь.
В тех случаях, когда предприятие или его подразделение выпускает
неоднородную продукцию, расходы энергии на вспомогательные нужды
производства необходимо распределять между отдельными видами
(сортами) продукции. Такое распределение может быть осуществлено
пропорционально:
− энергоемкости каждого из видов продукции (т.е. групповым дифференцированным технологическим нормам удельного расхода энергии);
− времени работы основного оборудования в машино-часах,
затрачиваемому на выпуск различных видов (сортов) продукции;
− затратам рабочего времени на выпуск продукции каждого вида
или сорта;
− удельному весу выпуска продукции каждого вида в общем объеме произведенной продукции.
Распределение расходов энергии на вспомогательные нужды
производства между всеми видами (сортами) продукции, выпускаемой
данным хозяйственным объектом, представляет собой достаточно сложную задачу и всегда носит в той или иной степени условный характер.
Поэтому зачастую указанные расходы энергии не относят на отдельные
виды продукции, а учитывают самостоятельными статьями в энергобалансе цеха или предприятия. Такой подход не только позволяет упростить
решение задачи нормализации удельного расхода энергии по хозяйственным объектам, но способствует также усилению контроля над расходом
энергии на вспомогательные нужды производства и за величиной потерь
энергии в цеховых или заводских сетях [33].
Пооперационный метод расчета групповых норм удельного
расхода энергии. Этот метод является основным при определении дифференцированных групповых норм удельного расхода энергии (т.е. норм,
устанавливаемых отдельно по каждому виду выпускаемой цехом или
предприятием продукции). При использовании данного метода расчет
норм осуществляется путем построения групповой (суммарной) нормализованной энергетической характеристики цеха или предприятия, относящейся к процессу производства того или иного вида продукции. Таким
образом, сущность пооперационного метода определения групповых
норм удельного расхода энергии заключается в сложении индивидуальных энергетических характеристик отдельных агрегатов или технологических операций [30, 33].
Суммарные энергетические характеристики хозяйственных объектов могут быть отнесены к различным периодам времени (часу, смене,
суткам, месяцу и т.п.). В общем виде основные суммарные энергетические
151
характеристики процесса производства некоторого вида продукции могут
быть представлены следующими уравнениями:
Wгр  Wгр.пост  d ч.гр Аo ;
d гр 
Wгp.пост
Ао
 d ч.гр .
(2.10)
(2.11)
– суммарный расход энергии по данному хозяйственному объекту (за час, смену, сутки и т.д.); d гр – суммарный удельный расход энергии
на единицу готовой продукции данного вида; Wгр.пост – суммарные постогде Wгр
янные расходы энергии по процессу производства данного вида продукции; d ч.гр – суммарные переменные расходы энергии по данному процессу, отнесенные на единицу соответствующей продукции (суммарный
частичный удельный расход энергии); Аo –среднекалендарная производительность по процессу выпуска данного вида продукции.
В формулах (2.10) и (2.11) суммарные постоянные расходы энергии
по процессу производства некоторого вида (сорта) продукции Wгр.пост .
включают:
− расходы холостого хода по непрерывным технологическим
операциям с переменными режимами нагрузки оборудования;
− пусковые расходы по технологическим операциям;
− расходы энергии на вспомогательные нужды по процессу и
потери энергии в сетях.
Нормализованные значения расходов холостого хода по непрерывным операциям с переменной производительностью оборудования
устанавливаются на основании нормализованных индивидуальных
энергетических характеристик агрегатов. При этом указанные расходы
энергии рассчитываются как произведение мощности холостого хода
соответствующего агрегата на продолжительность непрерывной его
работы в данном календарном отрезке времени.
Пусковые расходы по операциям определяются как произведение
нормализованного пускового расхода энергии агрегата, установленного на
один цикл его остановки, простоя и пуска, на число пусков оборудования
в данном календарном периоде (согласно установленному графику его
работы). Расчет пусковых расходов энергии необходим только по технологическим операциям, для которых указанные расходы энергии имеют
значительную величину (печи, холодильные, сушильные установки и
т.п.). По операциям с небольшими пусковыми расходами энергии последние отдельно не рассчитываются, а входят непосредственно в соответствующие индивидуальные нормы удельного расхода энергии по этим
операциям.
152
Расходы энергии на вспомогательные нужды производства и потери в сетях целесообразно учитывать в составе дифференцированных
групповых норм удельного расхода энергии только при выпуске однородной продукции. В данном случае эти расходы и потери энергии могут
быть полностью отнесены на соответствующий вид продукции. При
выпуске цехом или предприятием разнородной продукции расходы
энергии на вспомогательные нужды и потери в сетях учитываются в
укрупненных групповых нормах, устанавливаемых на единицу приведенной продукции, или по группам продукции разной энергоемкости. В этом
случае указанные расходы и потери энергии могут учитываться также в
виде самостоятельных статей энергобаланса цеха или предприятия и
нормализоваться отдельно.
Суммарные переменные расходы энергии по процессу d ч.гр . (2.11),
отнесенные к единице готовой продукции (иначе говоря, частичный
удельный расход энергий по хозяйственному объекту), включают:
− частичные удельные расходы энергии по непрерывным технологическим операциям с переменной нагрузкой оборудования;
− полные удельные расходы энергии по технологическим операциям с прерывистыми режимами работы агрегатов.
При расчете групповых норм удельного расхода энергии необходимо обратить внимание еще на одну особенность. Индивидуальная
норма частичного или полного удельного расхода энергии по каждой
отдельной операции устанавливается на единицу соответствующего
полуфабриката (т.е. на единицу некоторого промежуточного продукта или
объема работы). Групповой частичный или полный удельный расход
энергии по всему процессу производства устанавливается на единицу
конечной готовой продукции. Поэтому при суммировании удельных расходов энергии по отдельным технологическим операциям необходимо
предварительно привести их к единице измерения готовой продукции
производственного процесса, это осуществляется с помощью специальных коэффициентов приведения. Последние представляют собой «удельные расходы» промежуточной продукции или работы по отдельным
технологическим операциям на единицу готовой продукции по всему
производственному процессу.
Таким образом, пооперационный метод нормализации групповых
удельных расходов энергии в чистом виде может применяться лишь для
тех сравнительно несложных производств, где можно все основные технологические операции охватить дифференцированными индивидуальными
нормами удельного расхода энергии. К таким производствам относятся
предприятия, выпускающие один или несколько видов несложной
продукции при небольшом числе операций производственного процесса
(например, производство черных и цветных металлов, горнодобывающее
производство, производство бумаги, часть отраслей химической промышленности и др.).
В более сложных производствах даже с однородной, но многосортной продукцией, со значительным количеством операций производст-
153
венного процесса, применение пооперационного метода в чистом виде
становится затруднительным. В таких случаях приходится применять
различные приближенные методы расчета групповых норм удельного
расхода энергии.
2.4.6. Приближенные методы определения групповых норм
удельного расхода энергии
Приближенные методы нормализации энергопотребления хозяйственных объектов можно разделить на следующие группы [30, 33]:
− методы, при использовании которых упрощение достигается
путем группирования технологических операций и видов продукции по
интервалам энергоемкости, с последующим расчетом средних величин
удельного расхода энергии по группам операций и группам продукции;
− смешанные приемы, при использовании которых упрощение
достигается путем разделения процесса на энергоемкие и неэнергоемкие
операции, с последующим установлением для энергоемких операций
дифференцированных индивидуальных норм удельного расхода энергии
и установлением укрупненных норм по группе неэнергоемких операций;
− расчетно-статистические методы, базирующиеся на использовании отчетных данных о групповом расходе энергии и групповом выпуске
продукции.
Смешанный прием установления групповых норм удельного
расхода энергии. Часто приходится сталкиваться с производственными
процессами, которые включают большое количество неэнергоемких операций и одну или несколько операций, которые в основном определяют
энергопотребление данного хозяйственного объекта. В этих условиях
основное внимание при установлении групповых норм удельного расхода
энергии, естественно, должно уделяться энергоемким технологическим
операциям. Для этих операций на экспериментальной или расчетной
основе строятся нормализованные дифференцированные индивидуальные
энергетические характеристики (отдельно для каждого из видов или сортов выпускаемой продукции).
По остальной массе неэнергоемких операций можно ограничиться
построением групповых энергетических характеристик по данным об их
суммарном потреблении энергии и о суммарном выпуске продукции (без
разделения ее по видам или сортам). При этом групповые энергетические
характеристики хозяйственного объекта строятся пооперационным методом на основе полученных индивидуальных характеристик энергоемких
операций и групповой энергетической характеристики неэнергоемких
технологических процессов.
Расчетно-статистический метод установления групповых норм
удельного расхода энергии. При невозможности организации необходимых испытаний оборудования и измерения расходов энергии по отдельным операциям, а также когда расчетный метод получения энергетических характеристик не дает достоверных результатов, приходится прибегать в качестве временной меры к статистическим методам нормализации
154
энергопотребления хозяйственных объектов. Как уже было сказано, этот
метод базируется на использовании имеющихся отчетных данных о
фактическом расходе энергии, выпуске продукции, расходе сырья и материалов, а также о значениях других параметров производственного процесса.
Сущность расчетно-статистического метода заключается в исследовании динамики изменения во времени показателей производственного
процесса и их взаимосвязи. Такой анализ, выполненный с использованием
методов теории вероятностей и математической статистики, позволяет
выявить эмпирическую зависимость между энергопотреблением хозяйственного объекта и важнейшими параметрами производственного процесса.
Построение групповых энергетических характеристик по отчетностатистическим данным, в частности, может быть осуществлено с использованием методов регрессионного анализа. При этом необходимо установить уравнение множественной регрессии (т.е. уравнение групповой
энергетической характеристики), которое в общем виде может быть записано в виде следующей зависимости:
Wгр  f ( X 1 , X 2 ,..., X n ),
(2.12)
где Wгр
– общее энергопотребление по хозяйственному объекту;
X 1 , X 2 ,..., X n – значения параметров производственного процесса, влияющих на энергопотребление.
Построенная таким образом групповая энергетическая характеристика отражает средний уровень эффективности энергоиспользования,
фактически достигнутый на данном хозяйственной объекте. Она не может
быть применена непосредственно для установления групповых норм
удельного расхода энергии. Постепенная нормализация такой энергетической характеристики может быть достигнута путем корректировки параметров производственного процесса (технических, технологических,
энергетических, организационных), направленной на снижение расходов
и потерь энергии на данном хозяйственном объекте. Для осуществления
соответствующей корректировки, как правило, необходимы проведение
энергетического обследования объекта (предприятия, цеха и т.д.), а также
организация выборочного испытания оборудования.
Полученные в результате такой корректировки групповые энергетические характеристики, хоть и отражают более прогрессивный уровень
энергопотребления, чем фактически достигнутый, тем не менее не являются нормализованными (такие энергетические характеристики по аналогии с энергобалансами могут быть названы рационализированными).
Поэтому их применение следует ограничить лишь целями планирования
энергопотребления по данному хозяйственному объекту, а также сравнительного анализа изменения во времени эффективности использования
энергии в производстве.
155
2.4.7. Анализ выполнения установленных норм удельного расхода энергии
Анализ выполнения установленных норм удельного энергопотребления на промышленных предприятиях целесообразно проводить ежемесячно. Это связано с периодичностью планирования и учета выпуска продукции, энергопотребления и других параметров производственного процесса.
Такой анализ основан на сопоставлении фактических и плановых
результатов энергоиспользования как по технологическим объектам
(отдельным агрегатам, установкам, технологическим процессам), так и по
хозяйственным объектам (по предприятию в целом и по его
производственным подразделениям). При этом величина расхождения
между указанными результатами энергопотребления с целью предварительного анализа причин возникновения сложившейся ситуации должна
быть разделена на две составляющие: зависящую и независящую от
действия персонала соответствующего объекта [30, 33].
Для проведения анализа выполнения установленных норм удельного энергопотребления по соответствующему объекту необходимо знать:
− сколько продукции за данный месяц должно было быть выпущено по плану (Апл);
− какие коррективы были внесены в план производства продукции
в связи с объективными, независящими от действий персонала данного
объекта изменениями условий производства (Апл.скор);
− сколько фактически было выпущено продукции (Аф) и потреблено энергии (Wф) за данный период времени.
Фактический удельный расход энергии по объекту за соответствующий месяц определяется соотношением:
dф 
Wф
Aф
.
(2.13)
По семейству нормализованных энергетических характеристик
данного технологического или хозяйственного объекта необходимо
определить значение плановой нормы удельного расхода энергии (dпл), а
также норму удельного расхода энергии, называемую нормальным удельным расходом (dнорм), которая соответствует фактическому объему
выпуска продукции и изменениям производственных условий, произошедшим по объективным, независящим от действий персонала причинам
(рис. 2.12).
Уровень эффективности использования энергии на данном объекте
можно оценить, сравнивая между собой величину фактического (dф) и
нормального (dнорм) удельного расхода энергии. При этом очевидно, что
эффективному энергопотреблению должно соответствовать соотношение
dф  dнорм. Однако на основании такой оценки еще рано делать окончательные выводы. Для этого необходимо проанализировать также основные причины полученных результатов энергоиспользования по объекту.
156
Рис. 2.12. Анализ эффективности использования энергии на
производственном объекте
Умножив значения удельного расхода энергии dпл и dнорм, установленные по нормализованным энергетическим характеристикам (рис. 2.12)
на фактический объем выпуска продукции Аф, можно определить соответственно скорректированную плановую величину энергопотребления
(Wпл.скор) и нормальную величину расхода энергии (Wнорм) по данному
объекту:
Wпл.скор  dпл  Аф ;
Wнорм  d норм  Аф .
(2.14)
(2.15)
Тогда общую экономию энергии, имевшую место на данном объекте за соответствующий период (или перерасход энергии), можно вычислить по формуле
W  Wпл.скор  Wф .
(2.16)
При этом экономия энергии, возникшая по причинам, не зависящим
от действий персонала объекта (или перерасход энергии по тем же причинам), определяется выражением
Wнезав  Wпл.скор  Wнорм ,
(2.17)
157
а экономия энергии, связанная с причинами, зависящими от персонала
данного объекта (или перерасход энергии по этим причинам), рассчитывается по формуле
Wзав  Wнорм  Wф .
(2.18)
Если нормы удельного расхода энергии были установлены не дифференцированно по всем видам продукции, выпускаемой данным объектом, а укрупненно (т.е. на единицу приведенной или обобщенной
продукции), подобный расчет необходимо выполнять не только в случае
изменения количества производимой продукции, но также и при изменении ее ассортимента, качества или размера материалов, используемых
для ее изготовления, и т.п.
Анализ результатов энергоиспользования в этих случаях также
осуществляется на основании нормализованных энергетических характеристик соответствующего объекта.
2.4.8. Контроль эффективности использования ТЭР на основе
построения систем контроля и планирования энергопотребления
В течение нескольких последних десятилетий в ряде стран Западной Европы для решения задач управления эффективностью энергоиспользования активно применяется подход, принципиально отличающийся от нормирования удельных расходов топлива и энергии, основанный на построении так называемых систем контроля и планирования
энергопотребления (КиП), известных в зарубежной практике под названием Monitoring and Targeting Systems [27, 34-40].
В соответствии с этим подходом предприятие или организация на
базе разветвленного технического учета создает системы КиП энергопотребления, которые позволяют не только оперативно контролировать
эффективность использования топлива и энергии, но и столь же
оперативно управлять эффективностью энергоиспользования на объекте.
Очевидно, что наиболее реально контролировать эффективность
использования ТЭР может только эксплуатационный персонал предприятия (организации). Исходя из этих соображений, в зарубежной практике
системы КиП энергопотребления строят исключительно для локальных
технологических объектов (для отдельных установок, машин, агрегатов,
технологических линий или процессов и т.п.). По этой причине на любом
производственно-хозяйственном объекте, как правило, создают достаточно большое количество систем КиП. Кроме того, выбор именно таких
локальных объектов для построения систем КиП энергопотребления
оправдан также необходимостью соблюдения условия, чтобы соответствующие объекты имели единый учет расхода топлива или энергии, а
также управлялись, по возможности, минимальным числом операторов.
Очевидно также, что на каком-либо технологическом объекте необходимо создавать столько отдельных, независимых систем КиП энергопотребления, сколько видов топлива и энергии на нем используется.
158
Методология построения традиционных систем КиП универсальна,
что позволяет использовать их для оперативного контроля эффективности
использования любого вида топлива или энергии. Однако при этом необходимо понимать, что система КиП сама по себе не является энергосберегающим мероприятием, то есть не обеспечивает энергосбережения на
соответствующем объекте, а лишь создает условия для поддержания
эффективности использования ТЭР на заданном уровне и периодическое
целенаправленное повышение этого уровня [27, 38, 40].
Множество таких систем КиП, созданных на производственнохозяйственных объектах ряда стран Западной Европы, в частности, в
Великобритании, явились логическим развитием многолетней практики
периодического проведения на этих объектах энергетических аудитов,
результаты которых представляют собой своего рода «моментальную
фотографию» постоянно изменяющейся ситуации в сфере потребления
топлива и энергии.
С этой точки зрения построение и использование систем КиП энергопотребления принято рассматривать как «динамический энергоаудит»,
осуществляемый практически непрерывно на объекте управления. Однако
при этом следует заметить, что системы КиП не являются альтернативой
проведения энергетических аудитов, а лишь необходимым и весьма
полезным дополнением к ним.
Функционирование системы КиП энергопотребления на любом
объекте можно представить в виде определенной последовательности
действий, которая отражает алгоритм контроля эффективности энергоиспользования. При этом основными функциями, которые выполняет
любая система КиП, являются [27, 34-36]:
1. Учет потребления топлива или энергии на соответствующем
объекте.
2. Учет результатов энергопотребления (количества произведенной продукции или выполненной работы), а также условий функционирования объекта контроля (основных параметров технологического процесса, параметров внешних, в том числе климатических условий и т.п.).
3. Определение плановых переменных, то есть некоторого «нормативного» уровня потребления топлива или энергии, который устанавливается для соответствующего объекта контроля в виде так называемых
«стандартов» энергопотребления.
4. Контроль и анализ выполнения установленных «стандартов»
энергопотребления (то есть контроль эффективности использования того
или иного вида ТЭР).
5. Планирование и реализация мероприятий, направленных на
поддержание установленного для данного объекта уровня энергоэффективности или на периодическое повышение этого уровня.
Система КиП способна выполнять такие функции, как оперативный
контроль и анализ достигнутого уровня эффективности использования
топлива или энергии на некотором объекте, оперативное прогнозирование
и планирование объемов их потребления на соответствующую перспективу, постепенная нормализация (то есть повышение эффективности)
159
энергоиспользования, а также косвенный контроль технического состояния
оборудования, правильности ведения технологических процессов и др.
В основу построения таких систем положено определение зависимости объема потребления топлива или энергии на каком-либо объекте от
ряда показателей (факторов), которые оказывают существенное влияние
на процессы энергопотребления. Поэтому создание системы КиП энергопотребления на каком-либо технологическом объекте начинается со сбора
фактических данных о расходе топлива или энергии, о результатах соответствующих технологических процессов и условиях их протекания
(например, объем выпущенной продукции или выполненной работы,
продолжительность работы оборудования, основные параметры технологического процесса, внешних условий и т.п.).
Для того чтобы определить, какие показатели, кроме расхода энергии и объема выпуска продукции, надо принимать во внимание при
построении традиционных систем КиП, в зарубежной практике рекомендуется выяснить заранее, учет каких параметров технологического
процесса, внешних условий систематически осуществляется на данном
объекте, и по возможности, не увеличивать их состав.
В практике зарубежных стран оперативный контроль эффективности использования топлива или энергии в системах КиП, как правило,
осуществляется еженедельно. Сбор исходных данных для построения
такой системы на любом объекте осуществляется как минимум в течение
5…10 недель [40].
Собранные исходные данные в дальнейшем анализируются. Такой
анализ осуществляется в двух аспектах. Прежде всего, анализируется
динамика изменения во времени объемов потребления топлива или энергии на объекте. В зарубежной практике с этой целью по имеющимся
исходным данным принято строить график изменения во времени расхода
соответствующего ТЭР и визуально оценивать степень равномерности его
потребления.
Если энергопотребление на рассматриваемом объекте имеет явно
выраженный неравномерный характер, то дополнительно необходимо
проанализировать, какие именно производственные или технологические
показатели и насколько сильно влияют на изменение расхода топлива или
энергии на объекте. С этой целью в практике зарубежных стран определяют и анализируют значения коэффициентов парной корреляции между
потреблением топлива или энергии и соответствующими параметрами,
влияющими на него.
На основании выполненного таким образом анализа имеющихся
исходных данных необходимо сделать очередной шаг построения системы КиП энергопотребления – определить плановые переменные, то есть
некоторый «нормативный» уровень потребления топлива или энергии на
объекте. С этой целью для данного объекта устанавливается соответствующий «стандарт» энергопотребления.
Такой «стандарт» необходимо иметь, чтобы в дальнейшем в
процессе контроля энергоэффективности сравнивать с ним фактические
значения расхода топлива или энергии. При этом «стандарт» энерго-
160
потребления должен представлять собой некоторый максимально реалистичный прогноз «нормативного» уровня расхода того или иного вида
ТЭР, который необходимо и возможно достичь на рассматриваемом объекте [27, 38].
Необходимо обратить внимание еще на одну особенность систем
КиП: контроль эффективности использования топлива или энергии в
таких системах в отличие, например, от системы нормирования их
удельных расходов осуществляется непосредственно на основании
фактических объемов потребления ТЭР, получаемых с помощью соответствующих приборов учета.
«Стандарт» энергопотребления в системе КиП представляет собой
некоторую математическую модель расхода соответствующего вида
топлива или энергии в зависимости от значений, существенно влияющих
на него производственных и технологических параметров. Как правило, в
традиционных системах КиП «стандарты» энергопотребления ( Wст ) могут
устанавливаться в виде [40]:
− константы: Wст  const;
− однофакторного линейного уравнения регрессии: Wст  c0  c1 X ;
− многофакторного линейного уравнения регрессии: Wст  c0 
 c1 X 1 
 cn X n ;
− одно- или многофакторного нелинейного уравнения регрессии.
Как показывает опыт зарубежных стран, в 99 % случаев построения
традиционных систем КиП потребления топлива или энергии «стандарты» энергопотребления устанавливаются первых трех из приведенных
выше типов.
«Стандарт» энергопотребления может быть установлен только в
виде константы, если ни один из имеющихся производственных и технологических параметров существенно не влияет на расход топлива или
энергии на объекте. Если же на потребление соответствующего вида ТЭР
существенное влияние оказывает один или несколько из имеющихся
параметров, то «стандарт» устанавливают в виде уравнения одно- или
многофакторной, как правило, линейной регрессии. При этом в традиционных методиках построения систем КиП при установлении «стандартов»
не рекомендуется использовать более трех параметров, существенно
влияющих на энергопотребление рассматриваемого объекта.
Методика построения соответствующих уравнений регрессии,
используемая в зарубежной практике, основана на применении метода
наименьших квадратов (метода Гаусса), а также других методов регрессионного анализа, которые хорошо известны отечественным специалистам и
не требуют отдельного описания.
Таким образом, «стандарт» энергопотребления, устанавливаемый в
какой-либо системе КиП, представляет собой некоторую «норму» абсолютного, а не удельного расхода топлива или энергии. Такая «норма» не
является «идеальной», то есть минимально необходимой для данного
161
объекта, как норма удельного расхода энергии в традиционном ее понимании. Тем не менее «стандарт» энергопотребления, как правило, является достаточно хорошо обоснованным, поскольку он вполне соответствует
данному объекту и конкретным условиям его функционирования
(параметрам технологического процесса, внешних условий и т.п.). То есть
«стандарт» энергопотребления достаточно хорошо отражает уровень
эффективности использования топлива или энергии, реально достигнутый
на рассматриваемом объекте.
«Стандарт» энергопотребления в системе КиП устанавливается не в
виде конкретного числового значения, как это обычно делается при
установлении норм удельного расхода энергии, а как уже было сказано,
представляет собой некоторую математическую модель расхода энергии,
своего рода «энергетическую характеристику» объекта, для которого он
установлен. «Стандарт» энергопотребления является не только вполне
обоснованной «нормой» потребления топлива или энергии на данном
объекте, но также и достаточно гибким эталоном эффективного использования соответствующего энергетического ресурса, учитывающим
возможные изменения объемов продукции, параметров технологического
процесса, а также внешних (в том числе и климатических) условий производства.
После того, как «стандарт» энергопотребления установлен в аналитическом и, по возможности, функциональном (например, графическом)
виде, можно считать, что построение системы КиП на рассматриваемом
объекте завершено и данная система может быть применена для оперативного контроля эффективности использования топлива или энергии на
данном объекте.
Однако, как показывает практика, традиционные системы КиП в
большинстве случаев нецелесообразно, да и невозможно успешно применять непосредственно для контроля эффективности использования топлива или энергии на каком-либо объекте. Такие системы чаще всего представляют собой действенный «инструмент» для оперативного контроля
результатов внедрения тех или иных мероприятий по энергосбережению.
Это означает, что прежде чем система КиП начнет функционировать, необходимо не только установить соответствующий «стандарт»
энергопотребления, но также наметить и реализовать на данном объекте
какое-либо энергосберегающее мероприятие. Только в этом случае
эксплуатационному персоналу объекта может быть поставлена в достаточной степени обоснованная задача постоянно обеспечивать такое
использование топлива или энергии, чтобы фактические объемы их
потребления не превышали установленного «стандарта». Очевидно, что
при этом эксплуатационному персоналу вменяется также в обязанность
систематический сбор статистических данных о работе объекта, необходимых для нормального функционирования на нем системы КиП.
Периодический контроль эффективности использования топлива
или энергии на каком-либо объекте, а точнее, как было сказано, контроль
результатов внедрения на нем соответствующего энергосберегающего
162
мероприятия, в традиционных системах КиП может осуществляться поразному [39, 40].
В простейшем случае, когда «стандарт» энергопотребления
установлен в виде константы или в форме однофакторной (линейной или
нелинейной) регрессионной зависимости, контроль выполнения этого
«стандарта» может осуществляться графически, то есть непосредственно с
помощью его графика. При этом на соответствующий график «стандарта»
потребления топлива или энергии на объекте еженедельно наносят значения фактического расхода топлива или энергии. Очевидно, нахождение
фактических значений энергопотребления ниже линии установленного
«стандарта» свидетельствует о его выполнении, а также о том, что на данном объекте в течение соответствующего периода контроля достигнуто
определенное энергосбережение (то есть внедренное на объекте энергосберегающее мероприятие действительно принесло ожидаемый результат).
Появление же фактических значений энергопотребления, находящихся выше линии «стандарта», свидетельствует о том, что за соответствующий период времени (неделю) установленный «стандарт» выполнен
не был, то есть запланированное энергосбережение на объекте достигнуто
не было.
Однако при установлении на каком-либо объекте более сложных
«стандартов» энергопотребления, представляющих собой линейные или
нелинейные многофакторные уравнения регрессии, графический способ
контроля эффективности энергоиспользования уже невозможен. В таком
случае с целью контроля достигнутых результатов энергосбережения в
традиционных системах КиП используется специальных график, который
в зарубежной практике называют графиком CUSUM (графиком кумулятивной суммы). Этот график представляет тенденцию изменения во
времени (накопления) результатов энергосбережения, фактически достигаемых (или не достигаемых) на рассматриваемом объекте [39, 40].
Построение графика CUSUM основано на постепенном определении и накоплении отклонений («дисперсии»), которые возникают между
фактическими и полученными на основании соответствующего «стандарта» объемами потребления топлива или энергии на рассматриваемом
объекте. При этом величина «дисперсии» фактической величины потребления топлива или энергии относительно установленного для данного
объекта «стандарта» энергопотребления для некоторого i-го шага
(периода) контроля определяется таким образом:
Wi  Wфакт i  Wпр i ,
(2.19)
где Wфактi – фактический объем потребления энергии за данный период;
Wпрi – ожидаемая величина энергопотребления на тот же период, определяемая на основании установленного «стандарта».
163
Для определения значения кумулятивной суммы «дисперсий»
фактического расхода топлива или энергии Wi на некотором k-м шаге
контроля выполнения установленного «стандарта» энергопотребления
необходимо вычислить величину:
k
Wk 
 W
i
 W k 1  Wk ,
(2.20)
i 1
где Wk – суммарное отклонение фактических объемов потребления
топлива или энергии от их «стандартных» значений, полученное в течение
прошедших k периодов контроля; Wi – «дисперсия» фактического расхода топлива или энергии на i-м шаге контроля; W k 1 – суммарное
отклонение фактического потребления энергии от «стандартного», полученное в течение прошедших k-1 периодов контроля; Wk – отклонение
фактического расхода топлива или энергии от их «стандартного» значения на последнем k-м шаге контроля.
Таким образом, график кумулятивной суммы представляет собой
некоторую ломаную линию, координаты точек перегиба которой соответствуют вычисленным значениям W k (2.20).
При этом контроль результатов внедрения какого-либо энергосберегающего мероприятия с использованием графика CUSUM также
осуществляется визуально, на основании анализа общей тенденции изменения во времени величины кумулятивной суммы.
Отрицательное значение «дисперсии» фактического расхода топлива или энергии на очередном (например, k-м) шаге контроля свидетельствует о том, что установленный «стандарт» энергопотребления выполнен, а также о том, что на данном объекте в течение соответствующего
периода контроля достигнуто определенное энергосбережение (то есть
внедренное на объекте энергосберегающее мероприятие действительно
принесло ожидаемый результат). Очевидно, что при таком положительном результате контроля вмешательства энергоменеджера в работу
контролируемого объекта не требуется, и в системе КиП может осуществляться очередной шаг контроля энергоэффективности.
Появление же положительного значения «дисперсии» энергопотребления на каком-либо шаге контроля свидетельствует о том, что за
соответствующий период времени установленный «стандарт» выполнен
не был, то есть запланированное энергосбережение на объекте не было
достигнуто. При таком отрицательном результате контроля обязательно
необходимо вмешательство в работу рассматриваемого объекта энергоменеджера, задачей которого является выявление и устранение причины
невыполнения установленного «стандарта» энергопотребления. Как показывает практика, основными причинами могут быть человеческий фактор
164
(то есть невыполнение кем-либо из сотрудников своих обязанностей,
связанных с реализацией энергосберегающего мероприятия на данном
объекте), появление некоторых «временных» объективных причин,
приведших к невыполнению «стандарта» энергопотребления или к
уменьшению объема планируемого энергосбережения (например,
изменение качества сырья или материалов, параметров технологического
процесса или внешних условий производства).
Следует помнить, что одной из причин невыполнения установленного «стандарта» энергопотребления может быть также несовершенство
самого «стандарта», который, начиная с некоторого момента, может не
учитывать стабильных объективных изменений, произошедших на
контролируемом объекте. То есть одним из возможных действий энергоменеджера в случае появления отрицательного результата контроля
энергоэффективности может быть корректировка «стандарта» потребления топлива или энергии, установленного для данного объекта.
Однако необходимость пересмотра установленного «стандарта»
энергопотребления в системе КиП периодически возникает также и при
положительных результатах контроля энергоэффективности. Целью
корректировки «стандарта» расхода топлива или энергии в этом случае
является периодическое целенаправленное повышение эффективности их
использования на рассматриваемом объекте.
Периодический пересмотр установленного «стандарта» энергопотребления возможен и целесообразен при условии, что на рассматриваемом объекте в течение достаточно длительного времени наблюдается
стабильное энергосбережение, т.е. реализованное на данном объекте
мероприятие по энергосбережению систематически приносит ожидаемый
результат. При этом график кумулятивной суммы имеет устойчивую
тенденцию к убыванию.
В этом случае установленный ранее «стандарт» энергопотребления
пересматривается (т.е. устанавливается заново) с учетом фактических
объемов расхода топлива или энергии, достигнутых на объекте в результате внедрения соответствующего энергосберегающего мероприятия.
После этого на данном объекте выявляется и реализуется очередное мероприятие по энергосбережению, и процесс контроля результатов ее
внедрения осуществляется уже по отношению к новому «стандарту»
энергопотребления.
Таким образом, в системе КиП обеспечиваются поддержание на
заданном уровне эффективности использования топлива или энергии на
рассматриваемом объекте, а также постепенное повышение этого уровня.
По аналогии с нормированием удельных расходов ТЭР такой процесс
можно назвать постепенной «нормализацией» энергопотребления.
Приведенная в данном подразделе методология построения и
функционирования систем КиП энергопотребления в определенном
смысле может быть названа традиционной, так как на ней основаны
многочисленные системы КиП, в течение достаточно длительного времени используемые в ряде стран Западной Европы, в частности, в Великобритании.
165
Такие системы зарекомендовали себя в зарубежной практике как
действенный «инструмент» оперативного контроля эффективности
использования топлива или энергии, как указывалось выше, на локальных
технологических объектах.
Зарубежный опыт построения и использования систем КиП энергопотребления на хозяйственных объектах подтверждает, что с практической точки зрения такие системы, несомненно, представляют значительный интерес для отечественных специалистов в области энергосбережения как одно из возможных направлений развития методов контроля
эффективности использования ТЭР.
Методология создания и использования таких систем привлекает,
прежде всего, простотой и незначительными затратами времени на
осуществление контроля энергоэффективности, что позволяет оперативно
решать данную задачу. Причем период контроля эффективности использования топлива или энергии на каком-либо объекте с помощью систем
КиП может быть очень коротким, например, равным длительности одной
рабочей смены или даже одному часу.
Однако в теоретическом, методологическом отношении методики
построения и использования систем КиП, традиционно применяемые в
зарубежных странах, имеют целый ряд существенных недостатков, упрощений, нерешенных вопросов, которые не позволяют «механически»
использовать их в условиях Украины или других стран СНГ для контроля
эффективности энергоиспользования.
2.4.9. Оценка эффективности использования ТЭР на основе
определения их прямых потерь в оборудовании и сетях
Оценка эффективности энергоиспользования на основе определения прямых потерь топлива и энергии в оборудовании и сетях применяется, в частности, работниками Государственной инспекции Украины по
энергосбережению в процессе проведения плановых проверок на
предприятиях, в организациях и учреждениях.
Этот подход более точно можно назвать способом оценки «уровня
неэффективности» энергоиспользования. Он базируется на том, что любого оборудования, а также для энергетических сетей, как правило, заранее
можно определить в каких именно их элементах имеют место технически
неизбежные потери топлива или энергии. При этом расчетноаналитическим или экспериментальным методом с использованием
официально утвержденных методик определяется, какую допустимую
(нормативную) величину могут иметь эти неизбежные потери ТЭР в тех
или иных элементах оборудования и сетей.
Путем соответствующих измерений и расчетов, выполняемых
также на основании утвержденных методик, определяется фактическая
величина потерь топлива и энергии в оборудовании и сетях. В результате
сравнения фактических потерь с нормативными делается вывод относительно эффективности (а точнее, относительно уровня неэффективности)
использования ТЭР на предприятии, в организации или учреждении.
166
Такой подход не может дать достаточно полного представления об
уровне эффективности энергоиспользования на рассматриваемом объекте,
поскольку речь идет об определении и анализе только одной составляющей энергетических балансов оборудования или процессов – прямых
потерь топлива или энергии. При этом вне поля зрения остается эффективность полезного расхода ТЭР. Кроме того, на основании действующих
методик, как правило, определяются и анализируются потери топлива и
энергии в процессах производства, преобразования, передачи и распределения энергии (в котельно-печном оборудовании, в других энергогенерирующих установках, в тепловых и электрических сетях и т.п.).
Фактически неохваченным остается почти все технологическое оборудование предприятия.
Однако с практической точки зрения такой подход к оценке и
контролю эффективности энергоиспользования на уровне отдельных
агрегатов, технологических процессов, предприятий, организаций, их
подразделений представляет определенный интерес. К тому же оценка
энергоэффективности на основе определения прямых потерь топлива и
энергии в оборудовании и сетях на сегодняшний день является, пожалуй,
единственным практически применяемым способом оперативной оценки
уровня эффективности (или неэффективности) использования ТЭР в
общественном производстве.
167
Список использованной литературы
1. Закон України «Про енергозбереження» : Відомості Верховної
Ради України (ВВР), 1994, № 30, ст.283, із змінами від 24.05.2012, ВВР,
2013, № 16, ст.138.
2. Закон України «Про теплопостачання» : Відомості Верховної
Ради України (ВВР), 2005, № 28, ст.373., із змінами від 16.10.2012, ВВР,
2013, № 48, ст. 682.
3. Закон України «Про електроенергетику» : Відомості Верховної
Ради України (ВВР), 1998, № 1, ст.1, із змінами від 05.07.2012, ВВР, 2013,
№ 28, ст.301.
4. Закон України «Про альтернативні джерела енергії» : Відомості
Верховної Ради України (ВВР), 2003, № 24, ст.155, із змінами, внесеними
згідно із Законом № 601-VI (601-17) від 25.09.2008, ВВР, 2009, № 13,
ст.155.
5. Закон України «Про альтернативні види палива» : Відомості
Верховної Ради України (ВВР), 2000, № 12, ст. 94, із змінами № 4970-VI
(4970-17) від 19.06.2012, ВВР, 2013, № 19-20, ст.177.
6. Закон Украины «О комбинированном производстве тепловой и
электрической энергии (когенерации) и использовании сбросного потенциала» : Відомості Верховної Ради України (ВВР), 2005, № 20, ст.278, із
змінами № 3610-VI (3610-17) від 07.07.2011, ВВР, 2012, № 7, ст.53.
7. Проект Закона України «Про діяльність у сфері енергетичного
аудиту».
8. ДСТУ 4472:2005 «Енергозбереження. Системи енергоменеджменту. Загальні вимоги».
9. ДСТУ 4715:2007 «Енергозбереження. Системи енергетичного
менеджмента промислових підприємств. Склад і зміст робіт на стадії
розробки та впровадження».
10. ДСТУ 5077:2008 «Енергозбереження. Системи енергетичного
менеджменту промислових підприємств. Перевірка та контроль ефективності функціонування».
11. ДСТУ 3755-98 «Енергозбереження. Номенклатура показників
енергоефективності та порядок їх внесення у нормативну документацію».
12. ДСТУ 3401-96 «Енергозбереження. Методи та засоби
вимірювання теплових величин. Загальні положення».
13. ДСТУ 3682-98 (ГОСТ 30583-98) «Енергозбереження. Повна
енергоємність продукції робіт та послуг. Методи визначення».
14. СОУ 10.1.00174094.001-2004 «Энергобаланс угольных предприятий. Аудит энергопотребления. Инструкция» НИИГМ им. М.М.
Федорова, 2004.
15. Энергетическое право Украины. Краткое руководство. Традиционные источники энергии. Альтернативная энергетика. – К. : Arzinger,
2009. – 69 с.
16. РД 34.20.548-93. Методические указания по расчету предельного потребления электроэнергии и максимума потребляемой мощности.
– Стандарт РФ.
168
17. РД 153-34.1-09.205-2001. Нормы расхода тепла на мазутные
хозяйства тепловых электростанций.– Стандарт РФ.
18. РД 153-34.1-09.206-2001. Нормы расхода электроэнергии и
теплоты на размораживание твердого топлива разгрузке. – Стандарт РФ.
19. РД 153-34.0-09.154-99. Положение о нормировании расхода
топлива на электростанциях. – Стандарт РФ.
20. Типовой алгоритм расчета технико-экономических показателей конденсационных энергоблоков мощностью 300, 500, 800 и 1200 МВт
– 276 с.
21. Прокопенко В.В. Енергетичний аудит з прикладами та
ілюстраціями: Навч. посіб. / В.В. Прокопенко, О.М. Закладний, П.В.
Кульбачний. – К. : Освіта України, 2009. – 438 с.
22. Ковалко М.П. Енергозбереження – пріоритетний напрямок
державної політики України / М.П. Ковалко, С.П. Денисюк. – К. : УЕЗ,
1998. – 506 с.
23. Шульга Ю.І. Досвід державного управління енергозбереженням в Україні / Ю.І. Шульга // Енергоефективність – 2002 : Міжнар. наук.техн. конф., 29–30 жовтня 2002 р. : Тези доп. – К., 2002. – С.13–20.
24. Жовтянський В.А. Результативність енергозбереження в
Україні / В.А. Жовтянський, М.М. Кулик, Б.А. Костюковський // Енергоефективність – 2002 : Міжнар. наук.-техн. конф., 29–30 жовтня 2002 р. :
Тези доп. – К., 2002. – С.94–95.
25. Находов В.Ф. Энергосбережение и проблема контроля эффективности энергоиспользования / В.Ф. Находов // «Промислова електроенергетика та електротехніка». Промелектро : Інформ. зб. – 2007. – № 1.–
С. 34–42.
26. Праховник А.В. Контроль ефективності енерговикористання –
ключова проблема управління енергозбереженням / А.В. Праховник, В.Ф.
Находов, О.В. Бориченко // Энергосбережение, энергетика, энергоаудит. –
2009. – №8(66). – С. 41–54.
27. Праховник А.В. Контроль і нормалізація енергоспоживання /
А.В. Праховник, Г.Р. Трапп // Управління енерговикористанням : Зб.доп. –
К.: Альянс за збереження енергії, 2001.– С.387–398.
28. Степанов В.С. Система показателей для оценки эффективности
использования энергии / В.С. Степанов, Т.Б. Степанова // Промышленная
энергетика. – 2000. – №1. – С. 2–5.
29. Гофман И.В. Организация и планирование энергохозяйства
промышленных предприятий / И.В. Гофман, Г.Л. Госпитальник. – М.–Л.:
Госэнергоиздат, 1954. – 440 с.
30. Гофман И.В. Нормирование потребления энергии и энергетические балансы промышленных предприятий / И.В. Гофман. – М.–Л.:
Энергия, 1966. – 319 с.
31. Постанова Кабінету Міністрів України «Загальне положення
про порядок нормування питомих витрат паливно-енергетичних ресурсів
у суспільному виробництві» від 15.07.1997 р. № 786 (Зі змінами та доповненнями, внесеними постановою Кабміну від 08.11.2006 р. № 1571)
169
[Електронний ресурс]. – Офіційний веб-сайт Верховної Ради України. – Режим доступу : http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=786-97-%EF.
32. Наказ Державного комітету з енергозбереження «Про затвердження Основних положень з нормування питомих витрат паливноенергетичних ресурсів у суспільному виробництві» від 22.10.2002р. №112
(із змінами, внесеними згідно з наказом НАЕР від 15.06.2007р. № 92) [Електронний ресурс]. – Офіційний веб-сайт Верховної Ради України. – Режим
доступу : http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=z0878-02.
33. Находов В.Ф. Экономико-организационные основы энергосбережения / В.Ф.Находов. – К.: Энергетический центр ЕС в Киеве, 1995. –
150 с.
34. Pooley John. Quick Start Guide to Energy Monitoring & Targeting
(M&T) [Електронний ресурс] / John Pooley // Effective Energy Management
Guide. – 2005. – Режим доступу : http://www.oursouthwest.com/SusBus/
susbus9/m&tguide.pdf.
35. Computer Based Monitoring And Targeting On A Hot Rolling Mill
// Energy Effiiciency Enquiries Bureau, ETSU, Harwell, Oxfordshire, 0X11.
Best Practice Programme. – 1992. – 26 p.
36. Waste avoidance methods / Energy Effiiciency Office. Best Practice
Programme. Fuel Efficiency Booklet 13. Crown copyright. – 1995. – 18 p.
37. Monitoring and Targeting in large companies // Energy Effiiciency
Enquiries Bureau, ETSU, Harwell, Oxfordshire, 0X11. Good Practice Guide
112. – 1998. – 45p.
38. Jones Phil. Getting started with Monitoring & Targeting (M&T) /
Phil Jones // Fundamental Series. – 2004. – №7. – P. 29–32.
39. Энергетический менеджмент / [А.В. Праховник, А.И. Соловей,
В.В. Прокопенко и др.] – К.: ІЕЕ НТУУ «КПИ», 2001. – 472 с.: ил.
40. Материалы проекта «Усиление действий по подготовке энергоменеджеров в Украине» по программе TACIS № EUK 9701. – К. : ІЕЕ
НТУУ «КПІ», 1999. – 156 с.
Основные сокращения в главе 2
ВВП
ВЭР
КиП
КПД
НД
СЭнМ
ТН
ТТ
ТЭБ
ТЭР
ТЭЦ
170
– валовый внутренний продукт
– вторичные энергетические ресурсы
– контроль и планирование
– коэффициент полезного действия
– нормативный документ
– система энергетического менеджмента
– трансформатор напряжения
– трансформатор тока
– топливно-энергетический баланс
– топливно-энергетические ресурсы
– теплоэлектроцентраль
ГЛАВА 3
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ПОТОКИ;
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ БАЛАНСЫ
3.1. Общая характеристика энергетических систем и потоков
Энергетическая система (рис. 3.1) – в общем смысле cовокупность
энергетических ресурсов всех видов, а также методов и средств для их
получения, преобразования, распределения и использования, которые
обеспечивают снабжение потребителей всеми видами энергии. В нее входят следующие системы: электроэнергетическая, нефте- и газоснабжения,
угольной промышленности, ядерной энергетики и другие. Обычно все эти
системы объединяются в масштабах страны в единую энергетическую
систему, в масштабах нескольких районов – в объединѐнные энергосистемы. Объединение отдельных энергоснабжающих систем в единую
систему, обусловленное прежде всего взаимозаменяемостью различных
видов энергии и энергоресурсов, также называют межотраслевым
топливно-энергетическим комплексом.
Часто под энергосистемой в более узком смысле понимают совокупность источников тепловой и электрической энергии, магистральных и
распределительных сетей, а также потребителей энергии, соединѐнных
между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе
производства, преобразования, передачи и распределения электрической и
тепловой энергии, что позволяет осуществлять централизованное управление такой системой. Снабжение потребителей электроэнергией производится от электростанций, которые могут находиться вблизи потребителей или могут быть удалены от них на значительные расстояния. В обоих
случаях передача электроэнергии осуществляется по линиям электропередачи. В случае удалѐнности потребителей от электростанции передачу
приходится осуществлять на повышенном напряжении, а между ними
сооружать повышающие и понижающие подстанции. Через эти подстанции с помощью электрических линий электростанции связывают друг с
другом для параллельной работы на общую нагрузку, также через тепловые пункты с помощью теплопроводов, только на гораздо меньших
расстояниях связывают между собой ТЭЦ и котельные. Совокупность
всех этих элементов называют энергосистемой. При таком объединении
возникают существенные технико-экономические преимущества:
− существенное снижение стоимости электро- и теплоэнергии;
− повышение надѐжности электро- и теплоснабжения потребителей;
− повышение экономичности работы различных типов электростанций;
− снижение необходимой резервной мощности электростанций.
171
Рис. 3.1. Иерархическая структура энергетической системы
К системам энергоснабжения (СЭС) предъявляются следующие
основные требования [1]:
− надѐжность системы и бесперебойность энергоснабжения
потребителей;
− качество энергии на вводе к потребителю;
− безопасность обслуживания;
− унификация (модульность, стандартизация);
− экономичность, включает в себя такие понятия, как энергоэффективность и энергосбережение;
− экологичность;
− эргономичность.
172
Систему энергснабжения можно описать при помощи модели входтрансформация-выход. Простейшим методом термодинамического анализа является энергетический метод, основанный на первом законе термодинамики. Этот метод позволяет оценить потери энергии в технологической системе и в ее отдельных элементах, а также выявить элементы
системы, процессы в которых протекают с наибольшими потерями. Этот
метод позволяет рассматривать каждый элемент технологического
процесса как самостоятельную термодинамическую систему с ее входящими и выходящими энергетическими потоками. Для наглядного анализа
степени энергетического несовершенства агрегатов, входящих в технологический процесс, используются энергетические диаграммы, составленные на основе баланса потоков энергии в каждом агрегате.
Эффективность работы любого агрегата системы характеризуется
коэффициентом полезного действия (КПД) как отношение энергосодержания выходящего потока к энергосодержанию входящего энергетического потока [2, 3]:

Qвых
.
Qвх
(3.1)
Рассмотрим технологическую схему, состоящую из трех последовательно включенных элементов с 1 ,  2 и 3 соответственно (см.
рис. 3.2).
Qвх
ε1
Q1
ε2
Q2
ε3
Qвых
Рис. 3.2. Технологическая схема
В этой схеме каждый последующий элемент цепи использует
энергетический поток, полученный впереди стоящим элементом.
Запишем уравнения преобразования энергии для этих элементов:
Q1  1Qвх , Q2  2Q1 , Qвых  3 Q2 .
(3.2)
Подставляя последовательно первое уравнение во второе, а второе в
третье, получаем
Qвых  321Qвх .
(3.3)
Разделив правую и левую части на Qвх , получим суммарный КПД
схемы:
173
n
  321  i .
(3.4)
i 1
Таким образом, суммарный КПД технологической системы будет
тем выше, чем будут выше КПД всех элементов цепи, т.е. будут сведены
до минимума потоки потерь энергии каждого агрегата системы. Суммарный КПД системы всегда остается ниже самого низкого КПД элемента
системы. Поэтому выявление слабых звеньев отдельных элементов
системы является важным в анализе эффективности работы технологической системы в целом.
Суммарный обобщенный КПД технологической системы представляется произведением всех КПД последовательно включенных в технологическую цепь элементов.
Если КПД парогенератора представить в виде пг  Qпо / Qхт , паропровода – пп  Qтр / Qпо , а турбины – тр  W / Qтр , то обобщенный КПД
паросиловой установки (ПСУ) будет равен
псу  пгпптр 
Qпо Qтр W
W
.



Qхт Qпо Qтр Qхт
(3.5)
Рассмотрим теперь вариант технологической схемы, состоящей из
трех параллельно соединенных элементов (см. рис. 3.3). В этом случае все
элементы системы получают энергию из одного энергетического ресурса
и после преобразования выработанный поток направляют в единый
энергетический поток. В данной схеме входящий энергетический поток
разделяется на три отдельные составляющие Qвх1 , Qвх2 , Qвх3 , поступающие к соответствующим элементам системы.
Величины этих составляющих характеризуются энергетическими
долями:
причем  ai  1.
a1  Qвх1 Qвх , a2  Qвх2 Qвх , a3  Qвх3 Qвх ,
Запишем для каждого элемента системы уравнение преобразования
энергии:
Qвых1  1Qвх1  1a1Qвх ;
Qвых2  2Qвх2  2 a2Qвх ;
Qвых3  3Qвх3  3 a3Qвх .
174
(3.6)
Qвх1
Qвх
Qвх2
Qвх3
ε1
ε2
ε3
Qвых1
Qвых2
Qвых
Qвых3
Рис. 3.3. Технологическая схема из трех параллельно
соединенных элементов
Учитывая, что все выходящие потоки сливаются в один суммарный
выходящий поток, получаем
Qвых  Qвых1  Qвых2  Qвых3 ;
(3.7)
Qвых  a11Qвх  a22Qвх  a33Qвх  Qвх  a11  a22  a33  . (3.8)
Разделив обе части уравнения на Qвх , получим
n
  a11  a22  a33   aii ,
(3.9)
i 1
где  
Qвых
– суммарный КПД технологической схемы.
Qвх
В этом случае обобщенный КПД системы представляет собой сумму произведений КПД отдельных элементов схемы на свою энергетическую долю. Согласно полученному выражению, КПД системы по
абсолютному значению не оказывается ниже самого низкого элементного
КПД. Более того, КПД системы может сохранять достаточно высокие
свои значения, если энергетическую долю самого слабого элемента сводить к нулю. На этой основе можно поддерживать высокий КПД системы,
снижая загрузку слабых элементов и нагружая более сильные.
Рассмотрим технологическую схему, состоящую из двух элементов
(см. рис. 3.4), каждый из которых использует часть общего энергетического потока с последующим превращением в другие отличные друг от друга
энергетические потоки.
Аналогично параллельной схеме включения элементов обобщенный КПД системы имеет вид
175
n
  a11  a22   aii ,
(3.10)
i 1
где a1  Qвх1 Qвх ; a2  Qвх2 Qвх – доли потребления отдельными элементами общего энергетического ресурса.
Qвх
ε1
ε2
Qвых1
Qвых2
Рис. 3.4. Технологическая схема с превращением
в различные энергетические потоки
Существенным недостатком этого метода является то, что в нем не
учитывается ценность различных видов энергии, т.е. их практическая
пригодность, что неверно с точки зрения второго закона термодинамики.
3.2. Виды энергетических балансов
Энергетический баланс является важной характеристикой состояния энергетического хозяйства предприятия и отражает полное количественное соответствие между суммой подведенной энергии (приходной
частью), с одной стороны, и суммой полезной энергии и потерь (расходной частью), с другой.
Возможны различные уровни составления энергетических балансов, начиная от энергобаланса страны, ее региона, переходя на уровень
промышленного предприятия, его подразделения, технологической
линии, установки, аппарата.
Составление и анализ энергобалансов направлены на решение
следующих основных задач [4]:
− оценку фактического состояния и эффективности энергоиспользования на предприятии;
− выявление причин возникновения и определение потерь энергоресурсов и энергоносителей;
− выявление и оценку резервов экономии топлива и энергии и
разработку плана мероприятий, направленных на снижение их потерь;
− улучшение режимов работы технологического и энергетического оборудования;
− определение рациональных размеров энергопотребления в
производственных процессах и установках;
176
− совершенствование методики нормирования и разработку норм
расхода топлива и энергии на производство продукции;
− определение требований к организации и совершенствованию
системы учета и контроля расхода энергоресурсов и энергоносителей;
− получение исходной информации для решения вопросов создания нового оборудования и совершенствование технологических процессов с целью снижения энергетических затрат;
− оптимизацию структуры энергетического баланса предприятия в
результате выбора оптимальных направлений, способов и размеров
использования подведенных и вторичных энергоресурсов;
− совершенствование системы стимулирования экономии топлива
и энергии.
В соответствии с [4] энергетические балансы в промышленности
могут быть классифицированы по таким признакам:
− периодам времени, на которые составляется баланс;
− объектам составления балансов;
− направлениям использования энергоресурсов;
− видам энергоресурсов и энергоносителей, которые учитываются
в балансе;
− уровню рациональности энергоиспользования.
По периоду времени, на который они составляются, энергетические
балансы могут быть проектными, плановыми и отчетными (фактическими) (см. рис. 3.5).
а
б
Рис. 3.5. Пример графического представления энергетического баланса
предприятия: а – фактический, б – перспективный, с учетом изменений в
технологии и внедрения энергосберегающих мероприятий
Проектные энергобалансы составляются во время создания проекта
строительства или реконструкции промышленных предприятий и являются основанием для разработки схем их энергоснабжения.
177
Плановые энергобалансы разрабатываются на основании прогрессивных норм расходов топлива и энергии и подразделяются, в свою
очередь, на текущие и перспективные. Текущие балансы составляются на
период до одного года с делением по кварталам, месяцам и еще меньшим
интервалам времени. Перспективные энергобалансы могут быть среднесрочными (разрабатываются на пять лет с делением по годам) и долгосрочными, которые составляются на более отдаленные периоды времени
(10-15 и больше лет).
Плановые балансы могут иметь прогнозный характер. Они отображают ожидаемые или запланированные объемы выпуска продукции,
технологию, технику и организацию производства с учетом их динамики.
Разработка плановых энергобалансов необходима для определения
потребности промышленных объектов во всех видах топлива и энергии на
соответствующую перспективу, оценки пропускной способности энергосетей предприятия и необходимой мощности собственных силовых агрегатов, а также для установления других источников обеспечения производства необходимыми энергетическими ресурсами [4].
Отчетные энергобалансы составляются на основании испытаний
оборудования, замеров и учета фактических расходов и потерь энергии за
соответствующий прошедший период времени. Отчетные энергобалансы
используются для контроля и анализа фактических расходов топлива и
энергии, разработки мероприятий по экономии топливных ресурсов и
снижению их расходов в производстве, а также во время составления
плановых балансов.
Для отображения целевых направлений потребления ТЭР составляются балансы топлива и энергии, которые используются на энергетические, силовые, технологические нужды, на освещение, отопление и вентиляцию, на хозяйственно-бытовые, непроизводственные нужды предприятия и т.д.
В зависимости от объектов, для которых составляется баланс,
различают энергетические балансы отдельных агрегатов и установок,
групп потребителей, отдельных технологических процессов, участка,
цеха, предприятия. В приложении В рассмотрены более детально примеры составленных энергобалансов паросилових установок (ПСУ), теплообменных аппаратов и котельного агрегата.
Энергобалансы отдельных агрегатов (электропечей, компрессоров,
генерирующих, энергопреобразовательных установок) и производственных процессов являются основой для составления балансов участка, цеха,
производства и предприятия в целом, а также составляются с целью более
глубокого анализа эффективности энергопотребления в производстве,
установления рационального режима работы энергетического оборудования, для разработки прогрессивных норм удельных расходов энергии на
единицу продукции, которая производится соответствующим агрегатом.
На основании таких норм осуществляется техническое и экономическое
обоснование планирования потребления топлива и энергии на предприятии [5].
178
Энергобалансы предприятия, отдельных его подразделений (производств, цехов, участков) и групп потребителей энергии составляются для
организации контроля и анализа использования топлива и энергии
соответствующими объектами, а также с целью планирования их энергопотребления и энергоснабжения.
В зависимости от видов энергоресурсов и энергоносителей, которые учитываются во время составления балансов, различают частичные и
сводные энергобалансы (см. рис. 3.6 и 3.7).
Частичные балансы составляются для отдельных видов топлива,
энергии и энергоносителей. При этом существуют следующте разновидности частичных балансов: топливные (для разных видов и марок топлива); электрические (для разных видов напряжения и частот тока); тепловые (для пара разных параметров и горячей воды); холода (для разных
видов и параметров хладоагентов); сжатых газов (для разных их видов,
параметров и агрегатных состояний); энергоносителей (для разных их
видов и параметров); мощности генерирующих установок (для разных
видов энергетической нагрузки).
Рис. 3.6. Энергетический баланс потребляемой тепловой энергии
Каждый из видов частичных балансов складывается в соответствующих единицах измерения.
Частичные энергетические балансы составляются с целью установления удельного веса потребления соответствующих видов топлива и
энергии на выполнение отдельных технологических процессов или в
соответствующих подразделениях предприятия, а также для определения
уровня эффективности использования в производстве энергетических
ресурсов. Такие энергобалансы дают возможность выяснить, какие технологические процессы на предприятии являются наиболее энергоемкими,
обнаружить резервы и спланировать мероприятия по экономии отдельных
179
видов топлива и энергии. Частичные энергобалансы являются также
основой для составления сводных балансов предприятия. Балансы
энергоносителей представляют собой часть материального баланса
предприятия и составляются в единицах веса или объема. В приходной
части таких балансов отмечают все материальные компоненты, которые
подводятся к соответствующему процессу, а в расходной – все материальные компоненты, которые получаются в результате этого процесса. При
этом в балансе учитываются только те материальные компоненты, которые играют роль носителей тепла или энергии.
а
б
Рис. 3.7. Баланс потребления энергии:
а – по направлениям, б – по подразделениям
К энергоносителям, для каждого вида и параметров которых
составляют отдельные балансы, относятся: природное топливо разных
видов (уголь, кокс, нефтепродукты, торф, сланец, природные газы и т. д.);
высокотемпературные газы и воздух; пар разных параметров; горячая
вода и конденсат; холодильные растворы и охлажденный воздух; сжатый
воздух; вода под давлением; кислород.
Балансы энергоносителей могут быть совмещены с соответствующими энергобалансами. При этом в балансах энергоносителей кроме их
веса или объема приводятся данные об энергоемкости единицы каждого
из них.
С целью установления величины и графиков энергетической
нагрузки предприятия складываются балансы мощности. Они отображают режимы работы отдельных энергоустановок и их участие в обеспечении общей энергетической нагрузки.
Сводный энергетический баланс предприятия представляет собой
совокупность взаимосвязанных частичных балансов, касающихся потребления в производстве отдельных видов топлива и энергии или использования соответствующих энергоносителей. Такой баланс составляется в
единицах теплоты и отображает структуру энергетических ресурсов,
180
которые используются на предприятии, общую потребность в этих ресурсах и источники ее обеспечения. Сводный баланс дает возможность также
установить уровень эффективности энергоиспользования на предприятии.
Согласно работе [4], по уровню рациональности использования
энергоресурсов балансы можно разделить на фактические, нормализованные, рациональные и оптимальные.
Фактические энергобалансы отображают существующее состояние
использования топлива и энергии со всеми оправданными и неоправданными их потерями при реально достигнутых значениях удельной затраты
энергетических ресурсов в производстве.
Нормализованные энергобалансы разрабатываются на основе
фактических балансов с учетом прогрессивных норм и нормативов потерь
и полезного потребления топлива и энергии. Такие энергобалансы
отображают потенциально возможный уровень эффективности энергоиспользования, относительно которого выявляются резервы и планируются
мероприятия по экономии энергетических ресурсов.
Рациональные энергетические балансы промышленных объектов
составляются на основании их фактических балансов с учетом проведения
всех реально возможных в данных условиях производства мероприятий
по снижению удельных расходов потерь энергетических ресурсов.
Главной задачей разработки оптимального энергетического баланса
является установление варианта энергоснабжения предприятия, при котором производство продукции будет осуществляться с минимальными
потерями.
Составление оптимального баланса дает возможность наиболее
рационально решить основные вопросы организации энергоснабжения
промышленного объекта:
− выбор видов топлива и энергии для отдельных технологических
процессов с учетом их технических и экономических показателей;
− выбор типа энергогенерирующих установок и оптимальных
режимов их совместной работы;
− выбор энергетических ресурсов для отдельных типов генерирующих установок.
По форме составления энергобалансы разделяют таким образом:
− синтетические, показывающие распределение подведенных и
произведенных энергоносителей внутри предприятия или отдельных его
элементов (см. рис. 3.8);
− аналитические, определяющие глубину и характер использования энергоносителей и составляемые с разделением общего расхода
энергоносителя на полезный расход (полезная энергия) и потери энергии
(см. рис 3.9).
Технические и энергетические характеристики технологических
процессов и установок являются основой для разработки аналитических
топливно-энергетических балансов (ТЭБ) и должны содержать необходимые отчетные данные для оценок эффективности использования энергоносителей, в том числе:
181
Рис. 3.8. Энергобаланс предприятия на этапах производства,
транспортировки и потребления энергии
Рис. 3.9. Энергобаланс ТЭС
− материальные потоки (материальный баланс);
− расходы и параметры сырья, топлива и энергии (см. рис. 3.10),
отходов, сбросов и выбросов;
− конструктивные особенности установок (габаритные размеры,
изоляция, наличие установок по утилизации инертных отходов, сбросов и
182
выбросов, по утилизации вторичных энергоресурсов, наличие контрольно-измерительных приборов и автоматики и т. п.);
− режимы работы оборудования (периодичность использования,
продолжительность нахождения в «горячем резерве» и т. п.).
Рис. 3.10. Потребление топлива на предприятии
Технические и энергетические характеристики выявляют для
наиболее энергоемкого энергоиспользующего оборудования. В отраслях
должны быть разработаны перечни энергоемкого оборудования, состав
показателей, подлежащих учету, методики их обсчета с целью оценки
фактических КПД установок [2, 7].
При составлении ТЭБ различные виды ТЭР приводят к одному
количественному измерению. При этом процедуру приведения к единообразию производят следующим образом:
− по физическому эквиваленту энергии, заключенной в ТЭР, т. е. в
соответствии с первым законом термодинамики;
− относительной работоспособности (эксергии), т.е. в соответствии со вторым законом термодинамики;
− количеству полезной энергии, которая может быть получена из
конкретных ТЭР в теоретическом плане для заданных условий с учетом
стадии энергетического потока.
При составлении частных ТЭБ количественное измерение ТЭР
проводят в гигакалориях (Гкал), мегаватт-часах (МВт·ч) и тоннах условного топлива (т.у.т.).
Особенности составления энергетических балансов. Для построения формулы энергетического баланса необходимо количественно
определить выявленные составляющие баланса. Известны следующие
основные методы решения указанной задачи [6]:
 экспериментальный (опытный);
 расчетно-аналитический;
 комбинированный.
183
При выборе того или иного способа необходимо учитывать ряд
факторов. С одной стороны, приходится считаться с имеющимися техническими средствами, возможностью проводить опыты, с точностью существующих расчетных формул и нормативов, с достоверностью, точностью
и полнотой имеющихся технических характеристик оборудования, а
также данных энергетического и технологического учета и др. С другой
стороны, необходимо учитывать сложность структуры энергобаланса, вид
полезно используемой энергии, степень постоянства внешних условий
работы установки, тип производства и др. Многообразие этих условий
делает неправильной и нецелесообразной жесткую регламентацию применения того или иного способа для каждого конкретного случая получения энергобаланса. Рассмотрим основные преимущества и недостатки
перечисленных методов.
Наиболее точно энергобалансы оборудования могут быть получены
экспериментальным (опытным) путем на основе его испытаний. В
процессе испытания оборудования с помощью лабораторных приборов
производятся измерения подведенной к нему мощности, а также параметров основного и всех ответвленных энергопотоков. При этом производительность (нагрузка) исследуемой установки поддерживается постоянной
на некотором заданном уровне. Такие испытания проводятся при
нескольких значениях производительности. В результате получаем ряд
энергобалансов, относящихся к различной нагрузке исследуемой
установки. Необходимая точность измерения мощности, особенно для
теплоэнергетического оборудования, может быть получена лишь при
достаточной длительности каждого опыта, поскольку состояние исследуемого объекта должно быть равновесным и режим процесса должен быть
установившимся. Поэтому получить значительное количество экспериментальных точек удается редко [4, 6].
Для достижения достоверных результатов при использовании
экспериментального способа получения энергобалансов необходимо
соблюдать определенные правила проведения эксперимента. В частности,
испытания должны быть полными, т.е. охватывать не только основное
оборудование, но и вспомогательные механизмы. Кроме того, с целью
получения энергобалансов, соответствующих прогрессивным условиям
эксплуатации установки, необходимо обеспечить при испытаниях поддержание прогрессивных: технологических параметров и нормальных
параметров подведенной энергии, а также нормальное техническое состояние исследуемого объекта и качественное его эксплуатационное обслуживание.
После окончания эксперимента характеристики подведенной
мощности или потерь строятся по полученным опытным данным и, как
правило, сглаживаются (т.е. строится не ломаная линия, а некоторая
монотонная кривая). Характеристики удельных показателей строятся
также по точкам, но не по вычисленным для каждого отдельного режима
работы установки (отдельного энергобаланса) значениям этих показателей, а по их значениям, соответствующим ординатам сглаженной исход-
184
ной характеристики. Несоблюдение этого правила может привести к
несовпадению исходных и производных характеристик; что недопустимо.
Как было сказано, экспериментальный способ получения энергобалансов является наиболее точным. Однако его использование требует наличия соответствующего персонала и необходимой измерительной аппаратуры, возможности выведения из работы установки на время ее испытаний,
проведения соответствующих подготовительных работ и др. Поэтому
возможности практического применения этого метода ограничены.
При использовании расчетно-аналитического метода полезная
составляющая расхода энергии и ее потери по всем направлениям определяются расчетным путем на основании физико-химических и эмпирических зависимостей. Однако в целях контроля и обеспечения большей
точности результатов желательно и в этом случае определять хотя бы
отдельные элементы потерь путем проведения измерений с помощью
имеющихся приборов энергетического учета (например, таким образом
может быть выполнено измерение потерь холостого хода оборудования).
Расчетно-аналитический способ позволяет получать энергобалансы
агрегатов для любых значений технологических параметров и любой
производительности установки, что весьма полезно для анализа и нормализации удельных расходов энергии. При этом можно построить не
сглаженные, а точные энергетические характеристики оборудования.
Данный способ получения энергобалансов с технической и организационной точек зрения гораздо проще экспериментального. Его применение может быть ограничено лишь отсутствием необходимых физикохимических или эмпирических зависимостей между интересующими нас
параметрами, или несоответствием этих зависимостей конкретным видам
оборудования или условиям его работы.
Комбинированный способ получения энергобалансов является
наиболее универсальным и доступным. Он представляет собой сочетание
экспериментального и расчетно-аналитического способов. При использовании данного метода полезная составляющая расхода энергии определяется расчетным путем, а потери энергии – экспериментальным и расчетным способом с последующим их анализом и увязкой в энергобалансе
установки. Наиболее часто на практике при проведении энергетических
аудитов может быть применен именно комбинированный способ получения энергобалансов. Однако необходимо помнить, что в результате
использования одновременно двух разных по точности способов определения полезного расхода и потерь энергии в полученных энергобалансах
возможны значительные неувязки (т.е. баланс энергии в полном смысле
этого слова может отсутствовать).
Также необходимо отметить, что даже при использовании одного
способа составления баланса часто при подстановке найденных величин
составляющих в формулу баланса, строгого равенства не получается. В
этом случае необходимо продолжить теоретическое рассмотрение объекта
с целью определения ранее не учтенных статей расхода энергии и процесс
построения формулы баланса повторяется до тех пор, пока не будет получено строгое равенство статей прихода и расхода энергии. Только в этом
185
случае этап построения баланса можно считать завершенным и переходить к рассмотрению фактического состояния объекта.
Анализируя фактическое состояние использования объектом
потребляемой энергии, можно выделитъ основные области, где появляются участки неэффективного использования энергии и дополнительные
потери. На основании анализа вырабатываются рекомендации по уменьшению выявленных потерь, что позволяет провести экономические
оценки, которые ведут к полностью обоснованным инвестиционным
решениям [6].
Анализ ТЭБ установок, технологических процессов и предприятия
в целом проводят с целью качественной и количественной оценки состояния энергетического хозяйства и энергоиспользования в следующих
направлениях:
− исследование структуры поступления и потребления ТЭР на
предприятии;
− определение показателей эффективности использования ТЭР;
− расчет обобщенных и конкретных показателей состояния
энергетического хозяйства промышленного предприятия;
− исследование влияния качества ТЭР на их рациональное использование;
− решение задач оптимизации структуры ТЭБ промышленного
предприятия.
При проведении анализа все элементы предприятия или элементы,
подлежащие обследованию, распределяют на группы процессов и установок, однородных по виду используемых ТЭР или сходных по методике
анализа энергоиспользования.
Исходя из анализа структуры приходной и расходной частей ТЭБ,
определяют специфику энергопотребления на промышленном предприятии, выявляют различие в уровнях энергопотребления и эффективности
энергоиспользования по сравнению с аналогичными предприятиями. В
результате исследования аналитических ТЭБ определяют фактическое
состояние энергоиспользования в отдельных элементах предприятия и на
предприятии в целом.
Анализ использования ТЭР заключается в сравнении фактических
показателей энергоиспользования с нормативными, фактическими за
прошлый год, перспективными, аналогичными на других предприятиях и
т.п. При этом необходимым условием сравнения показателей является
обеспечение условий их сопоставимости.
В ходе анализа энергоиспользования на промышленном предприятии также определяют и сопоставляют с аналогичными данными
однородных предприятий обобщенные показатели, в т.ч.: энергоемкость
продукции; электроемкость продукции; теплоемкость продукции и др.
При таком подходе их также следует рассматривать как показатели
энергоэффективности.
Анализ ТЭБ базируется на достоверной исходной информации,
необходимой для решения отдельных задач оптимизации структуры ТЭБ
предприятия, касающихся вопросов возможности замены в технологиче-
186
ских процессах и установках одного энергоносителя другим, использования в качестве замещающего энергоносителя вторичных энергетических
ресурсов, имеющихся на анализируемом предприятии и вне его.
В результате составления и анализа ТЭБ формулируют конкретные
предложения по направлениям экономии топлива, тепловой и электрической энергии на промышленном предприятии с установлением количественных показателей резервов экономии. В соответствии с выбранными
направлениями намечают конкретные мероприятия по экономии топлива
и энергии, совершенствованию структуры ТЭБ.
3.3. Энергетический баланс предприятия (производство, распределение, потребление электрической и тепловой энергии)
3.3.1 Энергетический баланс предприятия (производство, распределение, потребление тепловой энергии)
При составлении ТЭБ по уровню использования ТЭР необходимо
придерживаться следующей классификации потерь топлива, электрической и тепловой энергии [6, 8]:
а) по области возникновения потерь на стадиях энергетического
потока ТЭР;
б) по физическому признаку и характеру:
− потери тепловой энергии в окружающую среду с уходящими
газами, технологической продукцией, технологическими отходами (включая унос материалов), сбросами и выбросами, химическим и физическим
недожогом, охлаждающей водой и т. п.;
− потери электроэнергии (с учетом КПД) в трансформаторах, дросселях, токопроводах, электродах, линиях электропередач, энергоустановках;
− потери тепловой энергии и топлива через неплотности (в
конструкциях оборудования);
− гидравлические потери напора (энергоносителей) при дросселировании, потери на трение при движении жидкости (пара, газа) по трубопроводам с учетом местных сопротивлений последних;
− механические потери энергии на трение подвижных частей
машин и механизмов;
в) по причинам возникновения:
− вследствие конструктивных недостатков;
− в результате не оптимально выбранного технологического
режима работы;
− в результате неправильной эксплуатации агрегатов;
− в результате брака продукции и т.п.;
− по другим (идентифицируемым и документируемым) причинам.
К первичной информации по разработке и анализу ТЭБ промышленного предприятия относят [9]:
− общие сведения о предприятии, в том числе общие данные по
использованию ТЭР для производства продукции;
187
− проектные и отчетные (фактические) данные по энергоиспользованию;
− технические и энергетические характеристики процессов и
установок;
− технико-экономические характеристики энергоносителей.
В качестве проектных и отчетных (фактических) данных по энергоиспользованию принимают:
− проектную документацию (паспорт предприятия, энергетический паспорт промышленного потребителя ТЭР, техникоэкономическое обоснование и пр.);
− действующие формы статистической отчетности,
Для составления экономико-математической модели ТЭБ промышленного предприятия необходимо иметь следующее:
− план производства различных видов продукции;
− данные по возможным технологиям производства видов продукции;
− технико-экономические показатели по каждому технологическому
способу;
− данные о возможных ресурсах различных видов топлива и энергии, которые могут быть использованы для производства продукции.
При применении на промышленных предприятиях в качестве
теплоносителя водяного пара важную роль в оценке использования энергии играют пароконденсатные балансы. Их задачей является определение
пароконденсатных условий потребления и транспорта пара, что даѐт
возможность составить чѐткую и полную картину использования пара и
возвращения конденсата на предприятие. Следовательно, составление
пароконденсатного баланса промышленного предприятия является обязательным при контроле и наладке его системы пароснабжения.
Приходная часть энергобаланса  QПР (потребление энергии)
может содержать: получение топлива QТ , электрической QЭЭ и тепловой
QТЭ энергии со стороны и энергию, выработанную установками, утилизирующими энергию вторичных энергоресурсов (ВЭР), QВЭР [10].
Топливо, потребляемое предприятием, может иметь две составляющие: QТТ  топливо, используемое на технологию, и QТ  топливо,
используемое на производство тепловой и электрической энергии.
Тогда на энергообеспечение предприятия потребуется
QПР = QТТ + QТ + QЭЭ + QТЭ + QВЭР .
(3.11)
На всех этапах движения энергии (получение, производство, преобразование, распределение) существуют нерациональные расходы (потери)
энергии QП .
С учетом затрат энергии на собственные нужды в собственном
источнике и потерь ее потребление энергии составит
188
 + QТЭ
  QСН + QВЭР  QП ,
QП = QТТ + QЭЭ + QТЭ + QЭЭ
(3.12)
 и QЭЭ
  тепловая и электрическая энергия, выработанные собственгде QТЭ
ным источником; QСН  затраты энергии на собственные нужды источника.
Баланс использованной на предприятии энергии (рис. 3.11) может
быть записан с учетом направлений ее использования.
QП = QИСП = QТ + QОВК + QГВС + QСТ + QПР ,
(3.13)
где QТ , QОВК , QГВС  суммарные затраты энергии на технологию, отопление, вентиляцию, кондиционирование, горячее водоснабжение; QСТ 
отпуск энергии на сторону; QПР  прочие затраты энергии.
Указанные выше составляющие энергобаланса для предприятия
составляют суммы затрат энергии по цехам (производствам, участкам и
т.п.) и учитывают как полезно использованную (условно полезную)
энергию, так и потери энергии (нормативные и сверхнормативные).
В качестве дополнительного источника энергии для предприятия
могут служить ВЭР QВЭР . Из рис. 3.11 следует, что ВЭР могут образовываться из всех составляющих использования энергии.
Направление использования ВЭР зависит от величины, структуры и
режимa энергопотребления предприятия, а также от вида, параметров и
количества образующихся ВЭР и в каждом конкретном случае должно
выбираться на основе разработки оптимального ТЭБ предприятия или
промышленного узла с учетом обеспечения наибольшей экономической
эффективности [10].
В зависимости от видов и параметров ВЭР используют по четырем
основным направлениям:
− горючее (топливное)  непосредственное использование горючих ВЭР в качестве котельно-печного топлива в энергогенерирующих или
топливоиспользующих установках;
− тепловое  использование энергоносителей, вырабатываемых за
счет ВЭР в утилизационных установках или получаемых непосредственно
как ВЭР, для обеспечения потребности в теплоэнергии. К этому направлению относится также получение искусственного холода за счет ВЭР в
абсорбционных холодильных установках;
− силовое  использование ВЭР избыточного давления с преобразованием энергоносителя для получения электроэнергии в газовых или
паровых турбоагрегатах или использование их для привода отдельных
агрегатов и установок.
− комбинированное  преобразование потенциала ВЭР для выработки в утилизационных установках (утилизационных ТЭЦ) по теплофикационному циклу электро- и теплоэнергии.
189
Производство
энергии
Получение топлива и
энергии со стороны
Преобразование
энергии
Распределение
энергии
Потери
энергии
Потребление
энергии
Использование
ВЭР
Использование
энергии
Отопление,
вентиляция,
кондиционирование
Расчетнонормативное
энергопотребление
Горячее
водоснабжение
РасчетноНормативные нормативное
потери
энергопотребление
Сверхнормативные
потери
Прочие расходы
Отпуск на сторону
Нормативные
потери
Сверхнормативные
потери
Технологическая
нагрузка
Теоретический
расход
Условно
Сопутствующий
расход
Вторичные
энергетические
ресурсы (ВЭР)
Потери при
передаче и
трансформации
тепла
полезный
расход
Потери
Эксплуатационные
и режимные потери
Рис. 3.11. Принципиальная схема потоков топлива и
тепловой энергии на предприятии
190
Изложенное может быть проиллюстрировано схемой на рис. 3.12.
Вторичные энергоресурсы могут использоваться для удовлетворения потребности в энергии непосредственно, без изменения вида энергоносителя либо с изменением его путем выработки теплоэнергии (пар,
горячая вода), искусственного холода или электроэнергии в утилизационных установках [10].
Использование ВЭР позволяет сократить потребление топлива. При
существующем уровне цен на энергоресурсы затраты на создание установок по использованию ВЭР в два-три раза меньше затрат на добычу эквивалентного по энергетическому потенциалу топлива. Тенденции развития
топливно-энергетического комплекса предполагают повышение значимости и экономической эффективности использования ВЭР.
Использование ВЭР, как правило, дает возможность экономить и
другие виды ресурсов (сырья, воды, электроэнергии, вспомогательных
материалов).
Непременным условием внедрения установок по утилизации ВЭР
является наличие у потребителей низкопотенциальной теплоты или
других видов энергии.
Источник образования ВЭР
Виды ВЭР
Горючие
Тепловые
Избыточное давление
Направления использования
Топливное
Тепловое
Комбинированное
Электроэнергетическое
Выработка энергии за счет ВЭР
Холода
Теплоэнергии
Электроэнергии
Использование энергоносителей, полученных за счет ВЭР
Рис. 3.12. Этапы использования ВЭР
191
Низкопотенциальная теплота, получаемая в утилизационных установках, может быть использована в системах водяного или воздушного
отопления. ВЭР можно также использовать для предварительного подогрева питательной воды в котельных. ВЭР высокого и среднего потенциала целесообразно использовать в качестве греющего теплоносителя в
генераторах абсорбционно-холодильных машин для получения холода.
Перспективное планирование использования ВЭР и внедрение утилизационных установок должно быть обосновано технико-экономическими расчетами и мерами материального стимулирования энергосбережения [10].
Принципиальная схема использования энергетических ресурсов в
агрегатах-источниках ВЭР и распределения энергетических потоков при
их утилизации показана на рис. 3.13. Такая схема применима как к одному
агрегату, так и к совокупности агрегатов (установок) – источников ВЭР.
Для характеристики вторичных энергоресурсов, пригодных для непосредственного использования без преобразования энергоносителя, применяются следующие показатели: выход ВЭР, фактическое использование
ВЭР, резерв утилизации, возможная и фактическая экономия топлива за
счет ВЭР, коэффициент утилизации ВЭР.
Для характеристики вторичных энергоресурсов, используемых с
преобразованием энергоносителя в утилизационной установке, применяются следующие показатели: выход ВЭР; возможная выработка энергии
за счет ВЭР – фактическая выработка и фактическое использование энергии, полученной за счет ВЭР; коэффициент использования произведенной
энергии; резерв утилизации; возможная и фактическая экономия топлива
за счет ВЭР; коэффициент утилизации ВЭР. Коэффициент утилизации
ВЭР характеризуется отношением фактической или планируемой (для
перспективы) экономии топлива за счет ВЭР к возможной [10].
3.3.2 Энергетический баланс предприятия (производство, распределение, потребление электрической энергии)
При проведении энергетических аудитов для определения составляющих баланса чаще всего используют комбинированный метод. Обычно на предприятии отсутствует достаточный объем информации, необходимой для определения всех составляющих баланса. В этом случае
приходится использовать справочную литературу, выполнять ориентировочные аналитические расчеты, привлекать узкопрофильных специалистов или, что наиболее часто встречается, лично проводить измерения
необходимых величин.
В случае наличия на предприятии протоколов плановых ревизий
или информации, снятой с автоматизированной системы контроля за
состоянием объекта, анализ фактического состояния использования энергии на объекте и определение составляющих ее фактического баланса
можно выполнять с помощью этой документации. При отсутствии
необходимой информации энергоаудитор должен выполнить измерение
величин, необходимых для получения фактической «фотографии»
распределения общего потока энергии внутри обследуемого объекта.
192
Первичная энергия
Рециркуляция
Регенерация
Поступление энергии
Возможное
сокращение
выхода ВЭР
за счет
кинетической
оптимизации
технологических
процессов
Полезная
энергия
Потери
Выход ВЭР
ВЭР, пригодные к
непосредственному
использованию
ррециркуляци
я
Установки –
источники ВЭР
Энергетические
отходы
ВЭР, требующие
утилизационных
установок
Неизбежные
потери
Возможная
установка
утилизаторов
Возможная
выработка
энергии
Неизбежные
потери
Резерв
утилизации
Действующие
утилизационные
установки
Фактические
потери
Потери
выработки
Фактическое
использование
ВЭР
Фактическая
выработка
Потребитель
Экономия топлива
Рис. 3.13. Принципиальная схема использования
энергоресурсов при утилизации ВЭР
193
Энергоаудитор должен иметь соответствующий опыт определения
методики измерения выявленных параметров и набор технических
средств для проведения необходимых измерений.
Очевидно, что для большей части видов энергобалансов их составляющие следует представлять в единых единицах измерения (предпочтительно в тоннах условного топлива) за рассматриваемый промежуток
времени.
Ориентировочный баланс энергопотребления шахты:
– электроэнергия – 80-82 %;
– уголь – 2-3 %;
– вода – 7-8 %;
– метан – 8-9 %.
Наибольшими потребителями электроэнергии на шахтах являются:
– главные вентиляционные установки – около 20 % (на шахтах крутого падения компрессорные установки – до 60 %);
– магистральные конвейеры – 12-15 %;
– подъемные установки – 10-15 %;
– оборудование добывающих и подготовительных участков – по 810 %.
В работе [11] приведена структура электропотребления (в процентах), которая имеет следующий вид:
– добывающие участки – 5,26 %;
– подготовительные участки – 1,29 %;
– подземный транспорт – 5,6 %;
– кондиционирование воздуха – 10,88 %;
– водоотлив – 14,28 %;
– подъем – 13,32 %;
– вентиляция – 17,13 %;
– технологический комплекс поверхности – 3,75 %;
– производство сжатого воздуха – 2,46 %;
– другие электропотребители – 20,58 %;
– освещение – 0,69 %;
– потери электроэнергии – 4,76 %.
В теплый период года потребление электроэнергии снижается на
10-15 % в сравнении с холодным периодом.
Баланс электроэнергии при углеобогащении:
– гравитационные процессы обогащения (отсадка, промывка в
моечных желобах и др.) – 11,6-13,4 %;
– обезвоживание продуктов обогащения – 13-15,5 %;
– флотация – 17,4-23 %;
– сушка продуктов обогащения – 11,5-13,2 %;
– водно-шламовое хозяйство – 14,5-18,4 %;
– углеподготовка, вспомогательные цеха – 6,9 %;
– освещение – 4-5,2 %.
194
Оценка потребления электроэнергии по видам оборудования,
подразделений, участкам
Угледобывающий комбайн. При заданной мощности пласта m,
ширине захвата исполняющих органов комбайна b и сопротивления угля
резанию A затраты электроэнергии на выемку угля комбайном зависят от
типа оборудования и рабочей скорости подачи, а удельные затраты
электроэнергии на выемку угля угольным комбайном определяются по
формуле:
W
k  Pн  А
,
60  v p  b  m   ec
(3.14)
где k =1,05–1,15 – коэффициент, который учитывает затраты электроэнергии на пуск и вспомогательные операции; Pн – среднечасовая мощность потребления электроэнергии комбайном, отнесенная к зажимам
двигателя, кВт; v p – рабочая скорость подачи комбайна; ec – КПД сети
питания;  – объемная масса угля в массиве, т/м3 [1].
Технологические затраты электроэнергии подъемной установкой:
W  2,95  kд     A H / ,
(3.15)
где kд – коэффициент, который учитывает дополнительные затраты
электроэнергии на подъем и спуск людей, материалов и оборудования;
ω – коэффициент сопротивления движению; ε – КПД подъемной машины; А – общее количество груза, т; Н – высота подъема, км; α – фактический множитель скорости движения α=νmaxTп/Lств ; νmax – максимальная
скорость движения, м/с; Тп – продолжительность одного подъема, с; Lств –
длина ствола, м.
Скребковые конвейеры. Шахтные скребковые конвейеры применяют для транспортирования угля от угольного комбайна и вдоль очистительного штрека к перегрузочным устройствам. Основным недостатком
скребковых конвейеров являются высокие удельные затраты электроэнергии на траспорт.
Затраты электроэнергии при конвейерном транспортировании зависят от массы груза, который транспортируется, и продолжительности
работы конвейера, а также конструктивных его особенностей и характеристик.
Для ленточного конвейера затраты электроэнергии в киловаттчасах определяются по формуле
Wc  0,013  Lr  f  (C  vn  tn  0, 28  Q  (1  Sin( f ))) ;
(3.16)
для скребкового конвейера – по формуле
195
Wc  Lr  (C  vn  tn  0,34  Q  (1 2tg )) 10 2 ,
(3.17)
где L – длина конвейера, м; Lr=L·cosβ – горизонтальная длина конвейера,
м; f – коэффициент сопротивления движения, приравнивается к 0,02-0,12 в
зависимости от условий эксплуатации; C – вес одного метра частей конвейера, который двигается, кг/м; vn – скорость движения ленты и скребка,
м/с; tp – время работы конвейера за расчетный период, г; Q – вес перевезенного за время работы груза, т; β – угол установки конвейера, градус [1].
Расчет расхода электроэнергии на перекачивании жидкости насосом. Мощность электродвигателя насоса определяется по формуле
P
kзQH 
,
102  3600 н пер
(3.18)
где k з – коэффициент запаса мощности электродвигателя (при Q<100
м3/ч, k з =1,2–1,3; при Q>100 м3/ч, k з =1,1–1,15); Q – производительность
насоса, м3/ч; Н – полный напор с учетом высоты всасывания, м. вод. ст.; 
– плотность жидкости, кг/м3 (плотность воды  =1000 кг/м3); н – КПД
насоса; пер – КПД передачи определяется из табл. 3.1
Зависимость КПД передачи от типа
№
п/п
1
2
3
4
Тип передачи
Насадка на вал электродвигателя
Ременная
Муфтовая
Редукторная
Таблица 3.1
Значение КПД
1,0
0,94-0,98
0,97-0,99
0,88-0,96
Удельный расход электроэнергии для любого режима работы насоса равен
dН 
0,00272H
дн
,
(3.19)
где H – действительный напор, развиваемый насосом при данном режиме
работы, м. вод. ст.; – КПД электродвигателя; – КПД насоса.
Расчет расхода электроэнергии на выработку сжатого воздуха.
Удельный расход электроэнергии на выработку 1000 м3 сжатого воздуха
по компрессорной установке составит
196
d  d пр  d охл ,
(3.20)
Удельный расход электроэнергии на привод компрессора определяется таким образом:
d пр 
0, 00272 Lиз аn
издпер
,
(3.21)
где Lиз – работа изотермического сжатия, кгм; ап – поправочный коэффициент на средние значения температуры и барометрического давления
воздуха во всасывающем патрубке; из – изотермический КПД компрессора, определяемый по данным испытаний компрессора;  д – КПД
электродвигателя; пер – КПД передачи.
Работа изотермического сжатия компрессора определяется по формуле
Lиз =23000P11lg( P2 / P1 ),
(3.22)
где Р1 – абсолютное давление всасывания (определяется по 3манометру,
атм); ν1 – начальный всасываемый объем воздуха, равный 1 м ; Р2 – абсолютное давление сжатия, атм.
Поправочный коэффициент аn определяется по формуле
аn  1, 205 /  д ,
(3.23)
где  д – удельный вес всасываемого воздуха в действительных условиях,
кг/м3:
д 
0, 465Вср
273  tср
,
(3.24)
где Вср – среднее барометрическое давление во всасывающем патрубке,
мм рт. ст.; tср – средняя температура всасываемого воздуха для периода
нормирования, °С.
В практических условиях на найденную исходную величину удельного расхода электроэнергии необходимо вносить ряд поправок. Эти
поправки должны учитываться следующими коэффициентами:
а) коэффициентом, учитывающим износ компрессора. Для новых
компрессоров он равен 1,0; для старых машин поршневого и ротационного типов не ниже 1,1; для турбокомпрессоров не ниже 1,05;
б) коэффициентом, учитывающим конечное давление сжатия;
197
в) поправочным коэффициентом, учитывающим степень загрузки
компрессора, принимаемым по табл. 3.2.
Степенью загрузки компрессора называется отношение количества
воздуха, подаваемого компрессором в единицу времени к его паспортной
производительности за это время. Степень загрузки компрессора должна
быть не ниже 90 %.
Таблица 3.2
Поправочные коэффициенты, учитывающие степень
загрузки компрессора
Типы
компрессоров
Поршневые с регулированием путем подключения дополнительных вредных пространств
Поршневые с регулированием на холостой
ход и ротационные
компрессоры
Турбокомпрессоры с
дроссельным регулированием
Поправочный коэффициент при загрузке, %
100 90
80
70
60
50
40
30
1,0
1,03
1,04
1,08
1,12
1,16
1,22
1,0
1,03
1,08
1,11
1,16
1,23
1,32
1,0
1,05
1,09
1,15
1,15
1,31
Удельный расход электроэнергии на охлаждение компрессора
определяется по формуле
d охл 
0, 00272HQв
днпер
,
(3.25)
где Н – напор воды, включая и высоту всасывания, м. вод. ст.; Qв – часовой расход воды, л/ч (количество воды, идущей на охлаждение, замеряется счетчиком); н – КПД насоса (принимается по паспортным данным);
 д – КПД электродвигателя насоса; пер – КПД передачи от электродвигателя к насосу (см. табл. 3.1) [1].
Для компрессоров
производительностью до 10 м3/мин расход воды
3
равен 4,5–5 л на 1 м всасываемого
воздуха; для компрессоров производительностью свыше 10 м3/мин – 3,5-4,5 л на 1 м3 всасываемого воздуха.
Расчет расхода электроэнергии электросварочными установками.
Расход электроэнергии на сварку в общем виде определяются по формуле
W св 
198
jUT
 Pxx (  T ) ,
1000
(3.26)
где U – напряжение сварочной дуги, принимаемое по технологическому
режиму, В; j – сила тока (определяется замером или по технологическому режиму), А; T – время горения дуги, ч; – КПД источника питания
дуги (определяется по паспортным данным); Рх.х – мощность холостого
хода источника питания дуги (определяется опытным путем. При сварке
на переменном токе расход электроэнергии на холостой ход незначителен
и им можно пренебречь), кВт; τ – полное время работы источника дуги
(определяется расчетом), ч.
Время горения дуги для наплавки 1 кг металла определяется по
формуле
T
1000
,
jkн
(3.27)
где kн – коэффициент наплавки, представляющий собой количество
металла в граммах, наплавляемого за 1 ч горения дуги при j =1 А (при
электросварке на переменном токе электродами с толстым покрытием
kн = 6-18 г/(А. ч), при автоматической электросварке под флюсом
kн = 11-24 г/(А. ч)).
Список использованной литературы
1. Некрасов А.С., Синяк Ю.В. Управление энергетикой предприятия, – М. : Энергия, 1979.
2. ГОСТ Р 51749-2001 «Энергосбережение. Энергопотребляющее
оборудование общепромышленного применения. Виды. Типы. Группы.
Показатели энергетической эффективности. Идентификация»
3. ГОСТ Р 51541-99 «Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Общие положення».
4. ДСТУ 2804-94 «Энергобаланс промышленного предприятия.
Общие положения. Термины и определения».
5. ДСТУ 3176-96 (ГОСТ 30341-96) «Энергосбережение. Методы
определения балансов энергопотребления горных предприятий».
6. ДСТУ 4714-2007 «Энергосбережение. Топливно-энергетические
балансы промышленных предприятий. Методика построения и анализа».
7. ГОСТ Р 51379-99 «Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов.
Основные положения. Типовые формы».
8. Энергосбережение. Топливно-энергетический баланс промышленного предприятия. / Стандарт РФ. – М.: ИПК «Издательство стандартов», 2008.
9. ГОСТ 27322-87 «Энергобаланс промышленного предприятия.
Общие положення».
10. Практичний посібник з енергозбереження для об’єктів промисловості, будівництва та житлово-комунального господарства України /
199
Праховник А.В., Прокопенко В.В., Дешко В.І. та ін. — Луганськ, Вид-во
«Місячне сяйво», 2010. — 696 с.
11. ДСТУ 30356-96 «Методы определения норм затрат электроэнергии горными предприятиями».
Основные сокращения в главе 3
ВЭР
КПД
ПСУ
СЭС
ТЭБ
ТЭР
200
– вторичные энергетические ресурсы
– коэффициент полезного действия
– паросиловая установка
– системы энергоснабжения
– топливно-энергетический баланс
– топливно-энергетические ресурсы
ГЛАВА 4
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
4.1. Общая характеристика систем электроснабжения. Качество
электроэнергии; электромагнитная совместимость
Определения и общие положения. Системой электроснабжения
называют совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. Согласно
работе [1], где изложены термины и определения энергетики и электрификации, потребители – это предприятия, организации, территориально
обособленные цехи, строительные площадки, квартиры, у которых
приемники электроэнергии присоединены и используют электроэнергию.
Согласно правилам устройства электроустановок потребителем электроэнергии называется электроприемник или их группа, объединенные технологическим процессом и размещающиеся на определенной территории.
Приемником электроэнергии называют устройство (аппарат, агрегат, механизм), в котором происходит преобразование электрической
энергии в другой вид энергии для ее использования. По технологическому
назначению приемники электроэнергии классифицируются по виду энергии, в который данный электроприемник преобразует электроэнергию, а
именно: электродвигатели приводов машин и механизмов, электротермические, электрохимические и электросиловые установки, установки
электроосвещения, установки электростатического и электромагнитного
поля и др [1].
Электроустановками называют совокупность машин, аппаратов,
линий и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, передачи, накопления, распределения электроэнергии и преобразования ее в другие виды энергии. Электроустановка –
комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений. Примеры
электроустановок: электрическая подстанция, линия электропередачи,
распределительная подстанция, конденсаторная батарея и др.
По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются в зависимости от вида энергии, в который данный приемник преобразует электрическую энергию: электродвигатели приводов
машин и механизмов; электротермические установки; электрохимические
установки; установки электроосвещения; установки электростатического
и электромагнитного поля, электрофильтры; устройства искровой обработки, контроля и испытания изделий (рентгеновские аппараты, установки ультразвука и т.п.). Электроприемники характеризуются номинальными параметрами: напряжением, током, мощностью и др. Совокупность
электроприемников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту
электропитания, называется электропотребителем.
201
Электрические сети подразделяют по следующим признакам.
1. Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до 1 кВ –
низковольтными или низкого напряжения (НН) и выше 1 кВ – высоковольтными или высокого напряжения (ВН).
2. Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока.
Электрические сети выполняются в основном по системе трехфазного
переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при
этом может производиться трансформация электроэнергии. При большом
числе однофазных приемников от трехфазных сетей осуществляются
однофазные ответвления.
3. Назначение. По характеру потребителей и от назначения территории, на которой они находятся, различают: сети в городах, сети
промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в
сельской местности. Кроме того, существуют районные сети, предназначенные для соединения крупных электрических станций и подстанций на
напряжении выше 35 кВ; сети межсистемных связей, предназначенные
для соединения крупных электроэнергетических систем на напряжении
330, 500 и 750 кВ. Кроме того, применяют понятия: питающие и распределительные сети.
4. Конструктивное выполнение сетей. Линии могут быть воздушными, кабельными и токопроводами. Подстанции могут быть открытыми
и закрытыми.
Особенности электроснабжения промышленных предприятий.
Энергетика как жизнеобеспечивающая отрасль промышленности обладает рядом особенностей, выделяющих ее из других отраслей промышленности.
Первая особенность энергетики – производство электроэнергии, ее
транспортировка, распределение и потребление осуществляются практически в один и тот же момент времени, т.е. имеется баланс.
Вторая особенность – это относительная быстрота протекания
переходных процессов в ней. Волновые процессы совершаются в тысячные доли секунды. Это процессы, связанные с короткими замыканиями,
включениями и отключениями, изменениями нагрузки, нарушениями
устойчивости в системе.
Третья особенность – обеспечение электроэнергией всех отраслей,
отличающихся технологией производства, способами преобразования
электроэнергии в другие виды энергии, многообразием электроприемников.
Основные требования к системам электроснабжения. Рационально выполненная современная система электроснабжения должна удовлетворять техническим и экономическим требованиям, а именно [1]:
− обеспечение безопасности работ как для электротехнического
персонала, так и для не электротехнического;
− надежность электроснабжения;
− качество электроэнергии, удовлетворяющее требованиям [2];
− экономичность;
202
− возможность частых перестроек технологии производства и развития предприятия;
− отсутствие существенного вредного влияния на окружающую
среду.
Электрические параметры электроэнергетических систем. При
анализе работы сети различают параметры элементов сети и параметры ее
режимов.
Параметрами элементов электрической сети являются сопротивления и проводимости, коэффициенты трансформации. К параметрам сети
также относят электродвижущую силу источников и задающие токи
(мощности) нагрузок. К параметрам режима относятся: значения частоты,
токов в ветвях, напряжений в узлах, фазовых углов, полной, активной и
реактивной мощностей электропередачи, а также значения, характеризующие несимметрию трехфазной системы напряжений или токов и
несинусоидальность изменения напряжения и токов в течение периода
основной частоты.
Под режимом сети понимается ее электрическое состояние.
Рассмотрим возможные режимы работы электрических систем.
При работе в нормальном установившемся режиме значения основных параметров (частоты и напряжения) равны номинальным или находятся в пределах допустимых отклонений от них, значения токов не
превышают допустимых по условиям нагревания величин. Нагрузки
изменяются медленно, что обеспечивает возможность плавного регулирования работы электростанций и сетей и удержание основных параметров в
пределах допустимых норм.
Отметим, что нормальным считается режим и при включении, и
отключении мощных линий или трансформаторов, а также для резкопеременных (ударных) нагрузок. В этих случаях после завершения переходного процесса, который продолжается доли секунды, вновь наступает
установившийся нормальный режим, когда значения параметров в
контрольных точках системы оказываются в допустимых пределах.
В переходном неустановившемся режиме система переходит из
установившегося нормального состояния в другое установившееся с резко
изменившимися параметрами. Этот режим считается аварийным и наступает при внезапных изменениях в схеме и резких изменениях генераторных и потребляемых мощностей. В частности, это имеет место при
авариях на станциях или сетях, например, при коротких замыканиях и
последующем отключении поврежденных элементов сети, резком падении давления пара или напоров воды и т.д. Во время аварийного переходного режима параметры режима системы в некоторых ее контрольных
точках могут резко отклоняться от нормированных значений.
Послеаварийный установившийся режим наступает после локализации аварии в системе. Этот режим чаще всего отличается от нормального, так как в результате аварии один или несколько элементов системы
(генератор, трансформатор, линия) будут выведены из работы. При послеаварийных режимах может возникнуть так называемый дефицит мощно-
203
сти, когда мощность генераторов в оставшейся в работе части системы
меньше мощности потребителей.
Параметры послеаварийного (форсированного) режима могут в той
или иной степени отличаться от допустимых значений. Если значения
этих параметров во всех контрольных точках системы являются допустимыми, то исход аварии считается благополучным. В противном случае
исход аварии неблагополучен и диспетчерская служба системы принимает немедленные меры к тому, чтобы привести параметры послеаварийного режима в соответствие с допустимыми [1].
Качество электроэнергии, электромагнитная совместимость.
Электрическая энергия как товар используется во всех сферах жизнедеятельности человека, обладает совокупностью специфических свойств и
непосредственно участвует при создании других видов продукции, влияя
на их качество. Понятие качества электрической энергии (КЭ) отличается
от понятия качества других видов продукции. Каждый электроприемник
предназначен для работы при определенных параметрах электрической
энергии: номинальных частоте, напряжении, токе и т.п., поэтому для нормальной его работы должно быть обеспечено требуемое КЭ. Таким образом, качество электрической энергии определяется совокупностью ее
характеристик, при которых электроприемники (ЭП) могут нормально
работать и выполнять заложенные в них функции.
Качество энергии на месте производства не гарантирует ее качества
на месте потребления. КЭ до и после включения ЭП в точке его присоединения к электрической сети может быть различно. КЭ характеризуют
также термином «электромагнитная совместимость». Под электромагнитной совместимостью понимают способность ЭП нормально функционировать в его электромагнитной среде (в электрической сети, к которой он
присоединен), не создавая недопустимых электромагнитных помех для
других ЭП, функционирующих в той же среде.
Электромагнитная совместимость технических средств – способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на
них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.
Проблема электромагнитной совместимости промышленных ЭП с
питающей сетью остро возникла в связи с широким использованием
мощных вентильных преобразователей, дуговых сталеплавильных печей,
сварочных установок, которые при всей своей экономичности и технологической эффективности оказывают отрицательное влияние на КЭ.
Бытовые ЭП, как и промышленные, также должны иметь электромагнитную совместимость с другими ЭП, включенными в общую
электросеть, не снижать эффективность их работы и не ухудшать показатели качества элетроэнергии (ПКЭ).
В промышленном оборудовании основным источником помех
являются процессы переключения в электрических цепях, связанные с
очень быстрым изменением токов и напряжений, что, в свою очередь,
ведѐт к появлению электромагнитных помех, которые могут быть перио-
204
дическими или случайными. Воздействие этих помех может носить как
кондуктивный (в виде наводки на токи или напряжения в проводниках),
так и излучательный (под влиянием переменного электромагнитного
поля) характер.
Качество энергии в промышленности оценивается по техникоэкономическим показателям, которые учитывают ущерб вследствие порчи
материалов и оборудования, расстройства технологического процесса,
ухудшения качества выпускаемой продукции, снижения производительности труда – так называемый технологический ущерб. Кроме того,
существует и электромагнитный ущерб от некачественной электроэнергии, который характеризуется увеличением потерь электроэнергии, выходом из строя электротехнического оборудования, нарушением работы
автоматики, телемеханики, связи, электронной техники и т.д.
Качество энергии тесно связано с надежностью электроснабжения,
поскольку нормальным режимом электроснабжения потребителей является такой режим, при котором потребители получают электроэнергию
бесперебойно, в количестве, заранее согласованном с энергоснабжающей
организацией, и нормированного качества.
В Украине с 1 января 2000 года введен в действие ГОСТ 13109-97
«Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения
общего назначения» (далее ГОСТ), устанавливающий показатели и нормы
качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения
общего назначения переменного трех- и однофазного тока частотой 50 Гц
в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в
собственности различных потребителей электрической энергии, или
приемники электрической энергии (точки общего присоединения).
Показатели качества электрической энергии. Стандартом устанавливаются следующие ПКЭ [2]:
− установившееся отклонение напряжения Uy;
− размах изменения напряжения Uf ;
− доза фликера PT;
− коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения ku;
− коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения ku(n);
− коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности k2u;
− коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности k0u;
− отклонение частоты ∆f;
− длительность провала напряжения ∆tn;
− импульсное напряжение Uимп;
− коэффициент временного перенапряжения kперU.
Для характеристики перечисленных выше показателей стандартом
установлены численные нормально и предельно допустимые значения
ПКЭ или нормы.
В стандарте указаны вероятные виновники ухудшения КЭ. Отклонение частоты регулируется питающей энергосистемой и зависит только
от нее. Отдельные ЭП на промышленных предприятиях (а тем более в
205
быту) не могут оказать влияния на этот показатель, так как мощность их
несоизмеримо мала по сравнению с суммарной мощностью генераторов
электростанций энергосистемы [2].
Колебания, несимметрия и несинусоидальность напряжения вызываются в основном работой отдельных мощных ЭП на промышленных
предприятиях, и только величина этих ПКЭ зависит от мощности питающей энергосистемы в рассматриваемой точке подключения потребителя.
Отклонения напряжения зависят как от уровня напряжения, которое подается энергосистемой на промышленные предприятия, так и от работы
отдельных промышленных ЭП, особенно с большим потреблением реактивной мощности. Вопросы КЭ следует рассматривать в непосредственной связи с вопросами компенсации реактивной мощности. Длительность
провала напряжения, импульсное напряжение, коэффициент временного
перенапряжения обуславливаются режимами работы энергосистемы.
Характеристика ПКЭ
Отклонение напряжения. Отклонения напряжения от номинальных
значений происходят из-за суточных, сезонных и технологических
изменений электрической нагрузки потребителей; изменения мощности
компенсирующих устройств; регулирования напряжения генераторами
электростанций и на подстанциях энергосистем; изменения схемы и
параметров электрических сетей.
Отклонение напряжения определяется разностью между действующим U и номинальным Uном значениями напряжения, В:
U = U – Uном,
(4.1)
или в процентах
U 
U  U ном
100 ,
U ном
(4.2)
Установившееся отклонение напряжения Uу равно, % :
U y 
U y  U ном
U ном
100 ,
(4.3)
где Uу – установившееся (действующее) значение напряжения за интервал
усреднения [2].
В электрических сетях однофазного тока действующее значение
напряжения определяется как значение напряжения основной частоты U(1)
без учета высших гармонических составляющих напряжения, а в электрических сетях трехфазного тока – как действующее значение напряжения
прямой последовательности основной частоты U1(1).
Стандартом нормируются отклонения напряжения на выводах
приемников электрической энергии. Нормально и предельно допустимые
206
значения установившегося отклонения напряжения равны соответственно
+ 5 и + 10 % от номинального значения напряжения и в точках общего
присоединения потребителей электрической энергии должны быть установлены в договорах энергоснабжения для часов минимума и максимума
нагрузок в энергосистеме с учетом необходимости выполнения норм
стандарта на выводах приемников электрической энергии в соответствии
с нормативными документами.
Колебания напряжения. Колебания напряжения вызываются
резким изменением нагрузки на рассматриваемом участке электрической
сети, например, включением асинхронного двигателя (АД) с большой
кратностью пускового тока, технологическими установками с быстропеременным режимом работы, сопровождающимися толчками активной и
реактивной мощности – такими, как привод реверсивных прокатных
станов, дуговые сталеплавильные печи, сварочные аппараты и т.п.
Несинусоидальность напряжения. В процессе выработки преобразования, распределения и потребления электроэнергии имеют место
искажения формы синусоидальных токов и напряжений. Источниками
искажений являются синхронные генераторы электростанций, силовые
трансформаторы, работающие при повышенных значениях магнитной
индукции в сердечнике (при повышенном напряжении на их выводах),
преобразовательные устройства переменного тока в постоянный и ЭП с
нелинейными вольт-амперными характеристиками (или нелинейные
нагрузки).
Искажения, создаваемые синхронными генераторами и силовыми
трансформаторами, не значительны и не оказывают существенного влияния на систему электроснабжения и работу ЭП. Главной причиной искажений являются вентильные преобразователи, электродуговые сталеплавильные и рудно-термические печи, установки дуговой и контактной
сварки, преобразователи частоты, индукционные печи, ряд электронных
технических средств (телевизионные приемники, ПЭВМ), газоразрядные
лампы и другие. ЭП электроэнергии и газоразрядные лампы, которые
создают при своей работе невысокий уровень гармонических искажений –
на выходе, но общее количество таких ЭП велико.
Из курса математики известно, что любую несинусоидальную
функцию f t  с периодом 2 , удовлетворяющую условию Дирихле,
можно представить в виде суммы постоянной величины и бесконечного
ряда синусоидальных величин с кратными частотами. Такие синусоидальные составляющие называются гармоническими или гармониками.
Синусоидальная составляющая, период которой равен периоду несинусоидальной периодической величины, называется основной или первой
гармоникой. Остальные составляющие синусоиды с частотами со второй
n-ю называют высшими гармониками.
Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:
− коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;
− коэффициентом n-й гармонической составляющей напряжения.
207
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения kU
определяется по выражению, %
N
U
n2
kU 
2
(n)
100 ,
U (1)
(4.4)
где U (n ) – действующее значение n-й гармонической составляющей
напряжения, В; n – порядок гармонической составляющей напряжения;
N – порядок последней из учитываемых гармонических составляющих
напряжения, стандартом устанавливается N=40; U(n) – действующее
значение напряжения основной частоты, В.
Допускается определять kU по выражению, %
N
kU 
U
n2
2
( n)
U ном
100 ,
(4.5)
где Uном – номинальное напряжение сети, В.
Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения равен, %
kU ( n ) 
U (n)
U (1)
100 .
(4.6)
Допускается вычислять kU ( n ) по выражению, %
kU ( n ) 
U (n)
U ном
100 .
(4.7)
Для вычисления kU необходимо определить уровень напряжения
отдельных гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой.
Фазное напряжение гармоники в расчетной точке сети находят из
выражения
U( n )  I ( n ) nUнлUном / Sk ,
(4.8)
где I ( n ) – действующее значение фазного тока n-й гармоники; Uнл –
напряжение нелинейной нагрузки (если расчетная точка совпадает с
точкой присоединения нелинейной нагрузки, то Uнл = Uном); Uном – номи-
208
нальное напряжение сети; S k – мощность короткого замыкания в точке
присоединения нелинейной нагрузки [2].
Для расчета U(n) необходимо предварительно определить ток соответствующей гармоники, который зависит не только от электрических
параметров, но и от вида нелинейной нагрузки.
Нормально и предельно допустимые значения kU в точке общего
присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением приведены в [2].
Несимметрия напряжения. Наиболее распространенными источниками несимметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения являются такие потребители электроэнергии, симметричное многофазное исполнение которых или невозможно, или нецелесообразно по
технико-экономическим соображениям. К таким установкам относятся
индукционные и дуговые электрические печи, тяговые нагрузки железных
дорог, выполненные на переменном токе, электросварочные агрегаты,
специальные однофазные нагрузки, осветительные установки.
Несимметричные режимы напряжений в электрических сетях
имеют место также в аварийных ситуациях – при обрыве фазы или
несимметричных коротких замыканиях.
Несимметрия напряжений характеризуется наличием в трехфазной
электрической сети напряжений обратной или нулевой последовательности, значительно меньших по величине соответствующих составляющих
напряжения прямой (основной) последовательности.
Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:
− коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;
− коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности равен, %
k2U 
U 21
U11
100 ,
(4.9)
где U 21 – действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В; U11 –
действующее значение напряжения прямой последовательности основной
частоты, В [2].
Допускается вычислять k2U по выражению, %
k2U 
U 21
U ном.мф
100 ,
(4.10)
209
где U ном.мф – номинальное значение межфазного напряжения сети, В.
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности равен, %
k0U 
3U 01
U 0(1)
100 ,
(4.11)
где U 01 – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В.
Допускается вычислять k0U по формуле, %
k0U 
U 01
U ном.мф
100 .
(4.12)
Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой
последовательности проводят в четырехпроводной сети.
Нормально и предельно допустимые значения коэффициента
несимметрии напряжений по обратной последовательности в точке общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 %.
Нормированные значения коэффициента несимметрии напряжений
по нулевой последовательности в точке общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ
также равны 2,0 и 4,0 %.
Отклонения частоты. Отклонение частоты – разность между
действительным и номинальным значениями частоты, Гц
∆f = f – fном ,
(4.13)
или в процентах
f 
f  f ном
100 .
f ном
(4.14)
Стандартом устанавливаются нормально и предельно допустимые
значения отклонения частоты, равные ± 0,2 Гц и ±0,4 Гц соответственно.
Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников.
Отклонения ПКЭ от нормируемых значений ухудшают условия эксплуатации электрооборудования энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии, могут привести к значительным убыткам как в
промышленности, так и в бытовом секторе, обуславливают, как уже
отмечалось, технологический и электромагнитный ущербы.
210
Влияние отклонений напряжения. Отклонения напряжения оказывают значительное влияние на работу АД, являющихся наиболее распространенными приемниками электроэнергии в промышленности.
При изменении напряжения изменяется механическая характеристика АД – зависимость его вращающего момента М от скольжения s или частоты вращения. С достаточной точностью можно считать,
что вращающий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения
на его выводах. При снижении напряжения уменьшается вращающий
момент и частота вращения ротора двигателя, так как увеличиваются его
скольжение (от значения sн до s1). Снижение частоты вращения зависит
также от закона изменения момента сопротивления Мс и от загрузки двигателя. Зависимость частоты вращения ротора двигателя от напряжения
можно выразить следующим образом:


U2
n  nc 1  k3 ном
sном  ,
2
U


(4.14)
где nc – синхронная частота вращения; k3 – коэффициент загрузки двигателя; Uном и sном – номинальные значения напряжения и скольжения соответственно [3].
Из формулы (4.14) видно, что при малых загрузках двигателя частота вращения ротора будет больше номинальной частоты вращения (при
номинальной загрузке двигателя). В таких случаях понижения напряжения не приводят к уменьшению производительности технологического
оборудования, так как снижения частоты вращения двигателей ниже
номинальной не происходит.
Для двигателей, работающих с полной нагрузкой, понижение
напряжения приводит к уменьшению частоты вращения. Если производительность механизмов зависит от частоты вращения двигателя, то на выводах таких двигателей рекомендуется поддерживать напряжение не ниже
номинального. При значительном снижении напряжения на выводах двигателей, работающих с полной нагрузкой, момент сопротивления механизма может превысить вращающий момент, что приведет к «опрокидыванию» двигателя, т.е. к его остановке. Во избежание повреждений двигатель необходимо отключить от сети.
Снижение напряжения ухудшает и условия пуска двигателя, так как
при этом уменьшается его пусковой момент. Практический интерес представляет зависимость потребляемой двигателем активной и реактивной
мощностей от напряжения на его выводах.
В случае снижения напряжения на зажимах двигателя реактивная
мощность намагничивания уменьшается (на 2–3 % при снижении напряжения на 1 %), при той же потребляемой мощности увеличивается ток
двигателя (можно считать, что при δU=10 % ток двигателя возрастет на
10 % от Iном,, что вызывает перегрев изоляции).
211
Если двигатель длительно работает при пониженном напряжении,
то из-за ускоренного износа изоляции срок службы двигателя уменьшается. Приближенно срок службы изоляции Т можно определить по формуле
T
Tном
,
T
(4.15)
где Тном – срок службы изоляции двигателя при номинальном напряжении
и номинальной нагрузке; R – коэффициент, зависящий от значения и знака
отклонения напряжения δUy , а также от коэффициента загрузки двигателя
k3 и равный
− R  (47 U 2  7,55 U  1)k32 при –0,2 < δUy < 0;
2
− R = k 3 при 0,2 > δUy > 0.
Поэтому с точки зрения нагрева двигателя более опасны в рассматриваемых пределах отрицательные отклонения напряжения. Снижение
напряжения приводит также к заметному росту реактивной мощности,
теряемой в реактивных сопротивлениях рассеяния линий, трансформаторов и АД.
Повышение напряжения на выводах двигателя приводит к увеличению потребляемой ими реактивной мощности. При этом удельное
потребление реактивной мощности растет с уменьшением коэффициента
загрузки двигателя. В среднем на каждый процент повышения напряжения потребляемая реактивная мощность увеличивается на 3 % и более (в
основном за счет увеличения тока холостого хода двигателя), что, в свою
очередь, приводит к увеличению потерь активной мощности в элементах
электрической сети [3].
Лампы накаливания характеризуются номинальными параметрами:
потребляемой мощностью Рном, световым потоком Fном, световой отдачей
εном (равной отношению излучаемого лампой светового потока к ее мощности) и средним номинальным сроком службы Tном. Эти показатели в
значительной мере зависят от напряжения на выводах ламп накаливания.
При отклонениях напряжения δU=±10% эти характеристики приближенно можно описать следующими эмпирическими формулами:
1,53
 U 
P
Po.e 

 ;
Pном  U ном 
3,67
 U 
F
Fo.e 

 ;
Fном  U ном 
2,14
 U 

o.e 

 .
ном  U ном 
Со снижением напряжения наиболее заметно падает световой
поток. При повышении напряжения сверх номинального увеличиваются
212
световой поток F, мощность лампы Р и световая отдача ε, но резко снижается срок службы ламп и в результате они быстро перегорают. При этом
имеет место и перерасход электроэнергии.
Изменения напряжения приводят к соответствующим изменениям
светового потока и освещенности, что, в конечном итоге, оказывает влияние на производительность труда и утомляемость человека.
Люминесцентные лампы менее чувствительны к отклонениям
напряжения. При повышении напряжения потребляемая мощность и
световой поток увеличиваются, а при снижении – уменьшаются, но не в
такой степени, как у ламп накаливания. При пониженном напряжении
условия зажигания люминесцентных ламп ухудшаются, поэтому срок их
службы, определяемый распылением оксидного покрытия электродов,
сокращается как при отрицательных, так и при положительных отклонениях напряжения.
При отклонениях напряжения δU=±10% срок службы люминесцентных ламп в среднем снижается на 20-25 %. Существенным
недостатком люминесцентных ламп является потребление ими реактивной мощности, которая растет с увеличением подводимого к ним напряжения.
Отклонения напряжения отрицательно влияют на качество работы
и срок службы бытовой электронной техники (радиоприемники, телевизоры, телефонно-телеграфная связь, компьютерная техника).
Вентильные преобразователи обычно имеют систему автоматического регулирования постоянного тока путем фазового управления. При
повышении напряжения в сети угол регулирования автоматически увеличивается, а при понижении напряжения уменьшается. Повышение напряжения на 1 % приводит к увеличению потребления реактивной мощности
преобразователем примерно на 1-1,4 %, что приводит к ухудшению коэффициента мощности. В то же время другие показатели вентильных преобразователей с повышением напряжения улучшаются, и поэтому выгодно
повышать напряжение на их выводах в пределах допустимых значений.
Электрические печи чувствительны к отклонениям напряжения,
Понижение напряжения электродуговых печей, например, на 7 % приводит к удлинению процесса плавки стали в 1,5 раза. Повышение напряжения выше 1,05Uном приводит к перерасходу электроэнергии.
Отклонения напряжения отрицательно влияют на работу электросварочных машин: например, для машин точечной сварки при δU=±15%
получается 100 %-ный брак продукции.
Влияние колебаний напряжения. К числу ЭП чрезвычайно чувствительных к колебаниям напряжения относятся осветительные приборы,
особенно лампы накаливания и электронная техника.
Стандартом определяется воздействие колебаний напряжения на
осветительные установки, влияющие на зрение человека. Мигание источников освещения (фликер-эффект) вызывает неприятный психологический эффект, утомление зрения и организма в целом. Это ведет к снижению производительности труда, а в ряде случаев и к травматизму.
213
Наиболее сильное воздействие на глаз человека оказывают мигания
с частотой 3-10 Гц, поэтому допустимые колебания напряжения в этом
диапазоне минимальны – менее 0,5 %.
При одинаковых колебаниях напряжения отрицательное влияние
ламп накаливания проявляется в значительно большей мере, чем газоразрядных ламп. Колебания напряжения более 10 % могут привести к погасанию газоразрядных ламп. Зажигание их в зависимости от типа ламп
происходит через несколько секунд и даже минут.
Колебания напряжения нарушают нормальную работу и уменьшают срок службы электронной аппаратуры: радиоприемников, телевизоров,
телефонно-телеграфной связи, компьютерной техники, рентгеновских
установок, радиостанций, телевизионных станций и т.п.
При значительных колебаниях напряжения (более 15 %) могут быть
нарушены условия нормальной работы электродвигателей, возможно
отпадание контактов магнитных пускателей с соответствующим отключением работающих двигателей.
Колебания напряжения с размахом 10-15 % могут привести к выходу
из строя батарей конденсаторов, а также вентильных преобразователей [3].
Влияние колебаний напряжения на отдельные приемники электроэнергии изучены еще недостаточно. Это затрудняет техникоэкономический анализ при проектировании и эксплуатации систем
электроснабжения с резко переменными нагрузками.
Влияние несимметрии напряжений. Несимметрия напряжений, как
уже отмечалось, вызывается чаще всего наличием несимметричной
нагрузки. Несимметричные токи нагрузки, протекающие по элементам
системы электроснабжения, вызывают в них несимметричные падения
напряжения. Вследствие этого на выводах ЭП появляется несимметричная система напряжений. Отклонения напряжения у ЭП перегруженной
фазы могут превысить нормально допустимые значения, в то время как
отклонения напряжения у ЭП других фаз будут находиться в нормируемых пределах. Кроме ухудшения режима напряжения у ЭП при несимметричном режиме существенно ухудшаются условия работы как самих
ЭП, так и всех элементов сети, снижается надежность работы электрооборудования и системы электроснабжения в целом.
Качественно отличается действие несимметричного режима по
сравнению с симметричным для таких распространенных трехфазных ЭП,
как АД. Особое значение для них имеет напряжение обратной последовательности. Сопротивление обратной последовательности электродвигателей примерно равно сопротивлению заторможенного двигателя и, следовательно, в 5–8 раз меньше сопротивления прямой последовательности.
Поэтому даже небольшая несимметрия напряжений (k0U≈1%) вызывает
значительные токи обратной последовательности. Токи обратной последовательности накладываются на токи прямой последовательности и
вызывают дополнительный нагрев статора и ротора (особенно массивных
частей ротора), что приводит к ускоренному старению изоляции и уменьшению располагаемой мощности двигателя (уменьшению КПД двигателя).
Так, срок службы полностью загруженного АД, работающего при несим-
214
метрии напряжения 4 %, сокращается в 2 раза. При несимметрии напряжения 5 % располагаемая мощность двигателя уменьшается на 5–10 %.
При несимметрии напряжений сети в синхронных машинах наряду с
возникновением дополнительных потерь активной мощности и нагревом
статора и ротора могут возникнуть опасные вибрации в результате появления знакопеременных вращающих моментов и тангенциальных сил,
пульсирующих с двойной частотой сети. При значительной несимметрии
вибрация может оказаться опасной, а в особенности при недостаточной
прочности и наличии дефектов сварных соединений. При несимметрии
токов, не превышающей 30 %, опасные перенапряжения в элементах
конструкций, как правило, не возникают.
Правила технической эксплуатации электрических сетей и станций
указывают, что длительная работа генераторов и синхронных компенсаторов при неравных токах фаз допускается, если разница токов не превышает 10 % номинального тока статора для турбогенераторов и 20 % для
гидрогенераторов. При этом токи в фазах не должны превышать номинальных значений. Если эти условия не выполняются, то необходимо
принимать специальные меры по уменьшению несимметрии.
В случае наличия токов обратной и нулевой последовательностей
увеличиваются суммарные токи в отдельных фазах элементов сети, что
приводит к увеличению потерь активной мощности и может быть недопустимо с точки зрения нагрева. Токи нулевой последовательности протекают постоянно через заземлители. При этом дополнительно высушивается и увеличивается сопротивление заземляющих устройств. Это может
быть недопустимым с точки зрения работы релейной защиты, а также
из-за усиления воздействия на низкочастотные установки связи и
устройства железнодорожной блокировки.
Несимметрия напряжения значительно ухудшает режимы работы
многофазных вентильных выпрямителей: значительно увеличивается
пульсация выпрямленного напряжения, ухудшаются условия работы
системы импульсно-фазового управления тиристорных преобразователей.
Конденсаторные установки при несимметрии напряжений неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, что делает
невозможным полное использование установленной конденсаторной
мощности. Кроме того, конденсаторные установки в этом случае усиливают уже существующую несимметрию, так как выдача реактивной
мощности в сеть в фазе с наименьшим напряжением будет меньше, чем в
остальных фазах (пропорционально квадрату напряжения на конденсаторной установке).
Несимметрия напряжений значительно влияет и на однофазные ЭП,
если фазные напряжения неравны, то, например, лампы накаливания,
подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют больший
световой поток, но значительно меньший срок службы по сравнению с
лампами, подключенными к фазе с меньшим напряжением. Несимметрия
напряжений усложняет работу релейной защиты, ведет к ошибкам при
работе счетчиков электроэнергии и т.д.
215
Влияние несинусоидальности напряжения. ЭП с нелинейными
вольт-амперными характеристиками потребляют из сети несинусоидальные токи при подведении к их зажимам синусоидального напряжения.
Токи высших гармоник, проходя по элементам сети, создают падения
напряжения в сопротивлениях этих элементов и, накладываясь на основную синусоиду напряжения, приводят к искажениям формы кривой
напряжения в узлах электрической сети. В связи с этим ЭП с нелинейной
вольт-амперной характеристикой часто называют источниками высших
гармоник.
Наиболее серьезные нарушения КЭ в электрической сети имеют
место при работе мощных управляемых вентильных преобразователей.
При этом порядок высших гармонических составляющих тока и напряжения в сети определяется по формуле
п = т k +1,
(4.16)
где т – число фаз выпрямления; k – последовательный ряд натуральных
чисел (0,1,2...).
В зависимости от схемы выпрямления вентильные преобразователи
генерируют в сеть следующие гармоники тока: при шестифазной схеме –
до 19-го порядка; при 12-фазной – до 25-го порядка включительно.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в
сетях с электродуговыми сталеплавильными и руднотермическими печами определяется в основном 2-, 3-, 4-, 5-, 7-й гармониками.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения
установок дуговой и контактной сварки определяется в основном 5-, 7-,
11-, 13-й гармониками.
Токи 3 и 5-й гармоник газоразрядных ламп составляют 10 и 3 % от
тока 1-й гармоники. Эти токи совпадают по фазе в соответствующих линейных проводах сети и, складываясь в нулевом проводе сети 380/220 В,
обусловливают ток в нем, почти равный току в фазном проводе. Остальными гармониками для газоразрядных ламп можно пренебречь. В целом
несинусоидальные режимы обладают теми же недостатками, что и
несимметричные.
Высшие гармоники тока и напряжения вызывают дополнительные
потери активной мощности во всех элементах системы электроснабжения:
в линиях электропередачи, трансформаторах, электрических машинах,
статических конденсаторах, так как сопротивления этих элементов
зависят от частоты.
Так, например, емкостное сопротивление конденсаторов, устанавливаемых в целях компенсации реактивной мощности, с повышением
частоты подводимого напряжения уменьшается. Поэтому, если в напряжении питающей сети есть высшие гармоники, то сопротивление конденсаторов на этих гармониках оказывается значительно ниже, чем на частоте 50 Гц. Из-за этого в конденсаторах, предназначенных для компенсации
реактивной мощности, даже небольшие напряжения высших гармоник
могут вызвать значительные токи гармоник. На предприятиях с большим
216
удельным весом нелинейных нагрузок батареи конденсаторов работают
плохо. Они или отключаются защитой от перегрузки по току, или за короткий срок выходят из строя из-за вспучивания банок (или ускоренного
старения изоляции). Известны случаи, когда на предприятиях с развитой
кабельной сетью напряжением 6–10 кВ батареи конденсаторов оказываются в режиме резонанса токов (или близких к этому режиму) на частоте
какой-либо из гармоник, что приводит к опасной перегрузке их по току [3].
Высшие гармоники вызывают: паразитные поля и электромагнитные моменты в синхронных и асинхронных двигателях, которые ухудшают механические характеристики и КПД машины. В результате необратимых физико-химических процессов, протекающих под воздействием
полей высших гармоник, а также повышенного нагрева токоведущих
частей, наблюдаются:
− ускоренное старение изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей;
− ухудшение коэффициента мощности ЭП;
− ухудшение или нарушение работы устройств автоматики,
телемеханики, компьютерной техники и других устройств с элементами
электроники;
− погрешности измерений индукционных счетчиков электроэнергии, которые приводят к неполному учету потребляемой электроэнергии;
− нарушение работы самих вентильных преобразователей при
высоком уровне высших гармонических составляющих.
Наличие высших гармоник неблагоприятно сказывается на работе
не только электрооборудования потребителей, но и электронных устройствах в энергосистемах. Для некоторых установок (система импульснофазового управления вентильными преобразователями, комплектные
устройства автоматики и др.) допустимые значения отдельных гармоник
тока (напряжения) указываются изготовителем в паспорте изделия.
Кривая напряжения, подводимого к ЭП, не должна содержать высших гармоник в установившемся режиме работы электросети. Следует
подчеркнуть, что в условиях работы ЭП, несинусоидальность напряжения
проявляется совместно с действиями других влияющих факторов, и поэтому необходимо рассматривать всю совокупность факторов совместно.
Влияние отклонения частоты. Жесткие требования стандарта к
отклонениям частоты питающего напряжения обусловлены значительным
влиянием частоты на режимы работы электрооборудования, ход технологических процессов производства и, как следствие, техникоэкономические показатели работы промышленных предприятий.
Электромагнитная составляющая ущерба обусловлена увеличением
потерь активной мощности в электрических сетях и ростом потребления
активной и реактивной мощностей. Известно, что снижение частоты на
1 % увеличивает потери в электрических сетях на 2 %.
Технологическая составляющая ущерба вызвана в основном недовыпуском промышленными предприятиями своей продукции и стоимостью дополнительного времени работы предприятия для выполнения
217
задания. Согласно экспертным оценкам значение технологического
ущерба на порядок выше электромагнитного.
Анализ работы предприятий с непрерывным циклом производства
показал, что большинство основных технологических линий оборудовано
механизмами с постоянным и вентиляторным моментами сопротивлений,
а их приводами служат АД. Частота вращения роторов двигателей
пропорциональна изменению частоты сети, а производительность технологических линий зависит от частоты вращения двигателя.
Степень влияния частоты на производительность ряда механизмов
может быть выражена через потребляемую ими активную мощность:
P  af n ,
(4.17)
где a – коэффициент пропорциональности, зависящий от типа механизма;
f – частота сети; п – показатель степени.
В зависимости от значений показателя степени n, ЭП можно разбить на следующие группы:
1. Механизмы с постоянным моментом сопротивления – поршневые насосы, компрессоры, металлорежущие станки и др.; для них n = 1;
2. Механизмы с вентиляторным моментом сопротивления – насосы, вентиляторы, дымососы и др.; для них n = 3; на ТЭС, КЭС, АЭС
обычно это двигатели насосов питательной воды, циркуляционных насосов, дымовых вентиляторов, маслонасосов и т. д.;
3. Механизмы, для которых n=3,5-4 – центробежные насосы, работающие с большим статическим напором (противодавлением), например,
питательные насосы котельных.
ЭП 2-й и 3-й групп, наиболее подверженные влиянию частоты,
имеют регулировочные возможности, благодаря которым потребляемая
ими мощность из сети остается практически неизменной.
Наиболее чувствительны к понижению частоты двигатели
собственных нужд электростанций. Снижение частоты приводит к
уменьшению их производительности, что сопровождается снижением
располагаемой мощности генераторов и дальнейшим дефицитом активной мощности и снижением частоты (имеет место лавина частоты).
Такие ЭП, как лампы накаливания, печи сопротивления, дуговые
электрические печи на изменение частоты практически не реагируют.
Отклонения частоты отрицательно влияют на работу электронной
техники: отклонение частоты более +0,1 Гц приводит к яркостным и
геометрическим фоновым искажениям телевизионного изображения,
изменения частоты от 49,9 до 49,5 Гц влечет за собой почти четырехкратное увеличение допустимого размаха телевизионного сигнала к фоновой
помехе. Изменение частоты до 49,5 Гц требует существенного ужесточения требований к отношению сигнал/фоновая помеха во всех звеньях
телевизионного тракта – от оборудования аппаратно-студийного комплекса до телевизионного приемника, выполнение которых сопряжено со
значительными материальными затратами.
218
Кроме этого, пониженная частота в электрической сети влияет и на
срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы, реакторы со стальным магнитопроводом), за
счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных сердечников.
Для предотвращения общесистемных аварий, вызванных снижением частоты, предусматриваются специальные устройства с автоматической частотной разгрузки (АЧР), отключающие часть менее ответственных потребителей. После ликвидации дефицита мощности, например
после включения резервных источников, специальные устройства частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ) включают отключенных потребителей и нормальная работа системы восстанавливается.
Поддержание нормальной частоты, соответствующей требованиям
стандарта, является технической, а не научной задачей, основной путь
решения которой – ввод генерирующих мощностей с целью создания
резервов мощности в сетях энергоснабжающих организаций.
Влияние электромагнитных помех. В системах электроснабжения
общего назначения широко применяются электронные и микроэлектронные системы управления, микропроцессоры и ЭВМ, что привело к снижению уровня помехоустойчивости систем управления ЭП и резкому
возрастанию количества их отказов. Основной причиной отказов является
воздействие электромагнитных переходных помех, возникающих при
электромагнитных переходных процессах как в сетях энергосистем, так и
в городских, и промышленных электрических сетях. Длительность протекания переходных процессов составляет от нескольких периодов тока
промышленной частоты до нескольких секунд, а эффективная полоса
частот помех может достигать десятков мегагерц.
Характеристикой электромагнитных переходных помех являются
провалы и импульсы напряжения, кратковременные перенапряжения. Для
этих ПКЭ стандарт не устанавливает допустимых численных значений,
однако рассматривает эти помехи в рамках проблемы электромагнитной
совместимости.
Электромагнитные переходные помехи, сопровождающиеся провалами напряжения, возникают в основном при однофазных коротких
замыканиях воздушных линий вследствие перекрытия изоляции. Эти
повреждения либо самоликвидируются, либо устраняются при кратковременном отключении с последующим автоматическим повторным
включением (АПВ). Кроме того, причиной возникновения провалов
напряжения являются межфазные замыкания, возникающие в результате
атмосферных явлений, а также отключения питающих линий и конденсаторов. Количество провалов напряжения с глубиной до 20 % достигает в
распределительных сетях 55–60 %, Свыше 60 % остановов механизмов
приходится на провалы напряжения с глубиной более 20 %.
Причиной возникновения электромагнитных переходных помех в
системах электроснабжения общего назначения могут быть перенапряжения, возникающие при однофазных замыканиях на землю, при коммутациях батарей конденсаторов и резонансных фильтров, при отключении
219
ненагруженных кабельных линий и трансформаторов, при одновременной
коммутации контактов выключателей и другой коммутационной аппаратуры, при неполнофазных режимах работы электрической сети вследствие различных причин, приводящих к феррорезонансным явлениям.
Восприимчивость электронного оборудования и ЭВМ к перенапряжениям
зависит как от АЧВ ЭП, так и от АЧВ электромагнитных помех.
Увеличение мощности энергосистем и количества воздушных
линий, применяемых для повышения надежности электроснабжения
промышленных предприятий, приводит к снижению надежности функционирования сложных электронных систем управления и возрастанию
числа отказов помехочувствительных ЭП.
Как уже отмечалось, при значениях всех ПКЭ по напряжению,
отличных от нормируемых, происходит ускоренное старение изоляции
электрооборудования, в результате возрастает интенсивность потоков
отказов с течением времени. Так, при несинусоидальности кривой напряжения сети даже при резонансной настройке дугогасящих аппаратов,
через место замыкания на землю проходит ток высших гармоник, и может
произойти прожигание кабеля в месте первого повреждения. В этом случае возможно возникновение, как показывает опыт эксплуатации, одновременно двух и более аварий из-за перенапряжений.
При низком КЭ имеет место взаимозависимость отказов элементов,
например, когда отрицательное влияние нелинейных, несимметричных и
ударных нагрузок скомпенсировано с помощью соответствующих
корректирующих устройств при отключении того или иного устройства.
Так, выход из строя быстродействующего статического компенсатора
вызывает появление несимметрии, колебаний и гармоник напряжения,
которые ранее компенсировались, что, в свою очередь, чревато возникновением ложных срабатываний релейных защит, аварийным выходом из
строя некоторых видов электрооборудования и другими аналогичными
отрицательными последствиями. Сбои в каналах передачи информации
по силовым цепям при наличии гармоник приводят к подаче неправильных команд на управление коммутационной аппаратурой. Таким образом,
КЭ существенно влияет на надѐжность электроснабжения, поскольку
аварийность в сетях с низким КЭ выше, чем в случае, когда ПКЭ находятся в допустимых пределах.
4.2. Электрические потери на всех этапах использования электрической энергии. Способы, методы и средства снижения (устранения) потерь
Классификация энергетических потерь. Для выполнения полезной
работы, на которую направлена деятельность рассматриваемого объекта,
как правило, необходимы неоднократные преобразования одного вида
энергии в другой. Но при преобразовании и распределении энергии неизбежно возникают ее потери в элементах средств, осуществляющих эти
преобразования. Под потерями энергии мы будем понимать те получаемые при преобразовании виды энергии, которые невозможно использо-
220
вать для выполнения полезной работы. Помимо «неизбежных» потерь, в
рабочем цикле производства также могут возникать «дополнительные»
потери, обусловленные техническим состоянием агрегатов, эксплуатацией
их в неоптимальных режимах работы и др.
Энергетические потери могут быть квалифицированы следующим
образом:
 по возможности и целесообразности устранения:
− полные потери энергии;
− потери энергии, устранение которых в данных условиях
технически возможно;
− потери энергии, устранение которых в данных условиях
экономически целесообразно;
 по месту возникновения на потери:
− при добыче;
− хранении;
− транспортировке;
− переработке;
− преобразовании;
− использовании;
 по физическому признаку и характеру:
− потери тепла (с уходящими газами, с технологической продукцией, технологическими отходами, с выносом материалов в окружающую среду, с химическим и механическим недожогом, с охлаждающей
водой и т.д.);
− потери электроэнергии (в трансформаторах, дросселях, шинопроводах, электродах, в линиях электропередач, токоприемниках и т.д.);
− потери энергии с утечками через неплотности, от усушки и
утруски и т.д.;
− гидравлические потери (при дросселировании, на трение при
движении жидкости, пара и газа по трубопроводам, а также в местных
сопротивлениях);
− механические потери на трение и др.
 по причинам возникновения вследствии:
− конструктивных недостатков;
− неправильного выбора технологического режима работы;
− неправильной эксплуатации агрегата;
− низкого качества изготовления, ремонтных работ;
− брака продукции и др.
Потери электроэнергии в электрических сетях. Нагрузка промышленного предприятия изменяется на протяжении дня, месяца, года, поэтому происходит беспрерывное изменение активной и реактивной мощностей. При этом изменяется коэффициент мощности.
В среднем потери в электросетях (включая трансформаторы)
составляют 4–7 % от общего потребления электроэнергии предприятием.
Они зависят от целого ряда факторов:
− величины нагрузки предприятия;
221
− конфигурации и разветвленности общезаводских и внутрицеховых сетей, их сечения и длины;
− режима работы трансформаторов;
− значения средневзвешенного коэффициента мощности предприятия;
− мощности и места установки компенсирующих устройств.
Потери электроэнергии в электрических сетях промышленных
предприятий Wм состоят из потерь электроэнергии в цеховых Wц и
общезаводских Wз сетях, трансформаторах WТ , установленных как на
главной, так и на цеховых подстанциях промышленного предприятия.
Эти потери представляют
Wм  Wц  Wз  WТ .
(4.18)
Для определения потерь энергии в цеховых и общезаводских сетях
в киловатт-часах может быть использовано следующее выражение:
2
Wм  3  I max
 R  max 103 ,
(4.19)
где I max – максимальный ток нагрузки, А; R – активное сопротивление
провода линии или жилы кабеля, Ом;  max – время максимальных потерь
находится по справочным кривым, ч.
Упрощенно, но с достаточной точностью, потери электроэнергии
Wм на участке сети можно рассчитать, используя данные учета электроэнергии, переданной определенной линией по выражению:
Wм 
2
Pсер
R
2
U 2  cos сер
 k 2f  t 103 ,
(4.20)
Wa
– средняя фактическая активная мощность линии за отрезок
t
времени t , кВт; t – продолжительность работы линии за рассмотренный
период времени, ч; Wa – показания счетчика активной энергии за рассмотренный период времени t , кВт·ч; R – сопротивление кабеля, Ом; U –
напряжение в начале линии, кВ; cos сер – средневзвешенный коэффициент мощности за время t ; k f – коэффициент формы, принимаемый в
среднем равным 1,05...1…1,1.
Расчет потерь мощности в трансформаторах. Потери активной и
реактивной мощностей в трансформаторах и автотрансформаторах разделяются на потери в стали и потери в меди (нагрузочные потери). Потери в
стали – это потери в проводимостях трансформаторов. Они зависят от
где Pсер 
222
приложенного напряжения. Нагрузочные потери – это потери в сопротивлениях трансформаторов. Они зависят от тока нагрузки.
Потери активной мощности в стали трансформаторов – это потери
на перемагничивание и вихревые токи. Определяются потерями холостого
хода трансформатора Pх , которые приводятся в его паспортных данных.
Потери реактивной мощности в стали определяются по току холостого хода трансформатора, значение которого в процентах приводится в
его паспортных данных:
Qст  Qх 
Iх
Sном .
100
(4.21)
Потери мощности в обмотках трансформатора можно определить
двумя путями: по параметрам схемы замещения; по паспортным данным
трансформатора.
Потери мощности по параметрам схемы замещения определяются
по тем же формулам, что и для линий электропередач (ЛЭП):
S2
Rт ;
U2
S2
Qмд  2 X т ,
U
Pмд 
(4.22)
(4.23)
где S – мощность нагрузки; U – линейное напряжение на вторичной стороне трансформатора.
Для трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора
потери в меди определяются как сумма потерь мощности каждой из обмоток. Получим выражения для определения потерь мощности по паспортным данным двухобмоточного трансформатора.
Потери короткого замыкания, приведенные в паспортных данных,
определены при номинальном токе трансформатора:
2
Pк  3  I ном
 Rт 
2
Sном
Rт .
2
U ном
(4.24)
При любой другой нагрузке потери в меди трансформатора равны
Pмд  3  I 2  Rт 
S2
Rт .
2
U ном
(4.25)
Разделив выражение (4.24) на (4.25), получим
223
S2
Pк
 ном .
Pмд
S
(4.26)
Откуда найдем Pмд :
Pмд  Pк (
S
Sном
) 2.
(4.27)
Если в выражение для расчета Qмд подставить выражение для
определения реактивного сопротивления трансформатора, то можно получить
Qмд 
2
Uк S 2
S2
S 2 U к U ном
X





.
т
2
2
100 Sном 100 Sном
U ном
U ном
(4.28)
Таким образом, полные потери мощности в двухобмоточном
трансформаторе равны:
Pт  Pх  Pк (
S
)2;
Sном
U
S2
Qт  Qх  к 
.
100 Sном
(4.29)
(4.30)
Если на подстанции с суммарной нагрузкой S работает параллельно
n одинаковых трансформаторов, то их эквивалентные сопротивления в n
раз меньше, а проводимости в n раз больше. Тогда
1
S 2
Pт  n  Pх   Pк (
) ;
n
Sном
1 U
S2
Qт  n  Qх   к 
.
n 100 Sном
(4.31)
(4.32)
Для n параллельно работающих одинаковых трехобмоточных
трансформаторов (автотрансформаторов) потери мощности рассчитываются по формулам
S
S
S
1
Pт  n  Pх  [Pкв ( в ) 2 Pкс ( с ) 2 Pкн ( н ) 2 ]; (4.33)
n
Sном
Sном
Sном
224
Qт  n  Qх 
1
(U кв  Sв2  U кс  Sс2  U кн  Sн2 ),
100  n  Sном
(4.34)
где Sв, Sс, Sн – соответственно мощности, проходящие через обмотки высшего, среднего и низшего напряжений трансформатора.
Расчет потерь электроэнергии. При передаче электроэнергии
часть ее расходуется на нагрев, создание электромагнитных полей и другие эффекты. Этот расход принято называть потерями. В электроэнергетике термин «потери» имеет специфическое значение. Если в других производствах потери связаны с браком продукции, то потери электроэнергии –
это технологический расход на ее передачу.
Величина потерь электроэнергии зависит от характера изменения
нагрузки в рассматриваемый период времени. Например, в ЛЭП, работающей с неизменной нагрузкой, потери электроэнергии за время t рассчитываются следующим образом:
W  P  t ,
где P  суммарные потери активной мощности в сопротивлении и проводимости ЛЭП.
Если нагрузка меняется, то потери электроэнергии можно рассчитать различными способами. В зависимости от используемой математической модели методы делятся на две группы:
− детерминированные;
− вероятностно-статистические.
Наиболее точным из детерминированных методов является метод
расчета потерь электроэнергии по графику нагрузок для каждого потребителя.
Предположим, что нагрузка потребителя на протяжении года менялась по графику, показанному на рис. 4.1. Тогда
8760

W  3  R 
0
8760
I t2  dt  R 

0
8760
8760
St2
Pt 2
Qt2
dt

R

(
dt

dt ).
2
2
2


Ut
0 Ut
0 Ut
I
Imax
t
0
8760 ч
Рис. 4.1. График нагрузки потребителя
225
Потери активной электроэнергии пропорциональны площади квадратичного годового графика нагрузки.
Так как напряжение на шинах ЭП меняется незначительно, то его
значение можно считать неизменным. Заменяя интеграл суммой площадей прямоугольников с шагом Δti, получаем
W 
(4.35)
R
U2
n
S
i 1
2
i
 ti 
R
U2
n
 (P
i 1
i
2
 Qi2 )  ti .
Потери электроэнергии в трансформаторах при заданном графике
нагрузки в случае использования его паспортных данных рассчитываются
по следующим формулам:
– для двухобмоточных
1
S 2
Wт  [n  Pх   Pк (
) ]  ti ;
n
Sном
– для трехобмоточных трансформаторов (автотрансформаторов)
S
S
S
1
Wт  {n  Pх  [Pкв ( в ) 2 Pкс ( с ) 2 Pкн ( н ) 2 ]}  ti .
n
Sном
Sном
Sном
Достоинство метода – высокая точность расчета. Недостаток –
большое количество вычислений.
Графики нагрузок не всегда известны. В этом случае потери
электроэнергии можно вычислить другим детерминированным методом –
через τм. Он основан на двух допущениях:
– максимальные потери в электрической сети наблюдаются в период максимума нагрузки в энергосистеме (утренний максимум с 9 до 11 ч;
вечерний – с 17 до 21 ч);
– графики активной и реактивной мощностей подобны, т.е. график
реактивной мощности пересчитан из графика активной мощности.
Время максимальных потерь τм – это время, в течение которого при
работе потребителя с максимальной нагрузкой из сети потребляется такое
же количество электроэнергии, как и при работе по реальному графику
нагрузки. Исходя из определения, запишем:
W 
R
U2
n
 (P
i 1
i
2
 Qi2 )  ti 
R
2
2
( Pmax
 а  Qmax
 р ),
U2
где  а ,  р  соответственно время максимальных потерь для активной и
реактивной нагрузок.
На практике эти значения усредняют и заменяют общим τм. Тогда
226
W 
R 2
Smax  м .
U2
(4.36)
Для типовых графиков нагрузки величина τм определяется по известной величине Tм:
 м  (0,124 
Tм 2
)  8760.
10000
(4.37)
В соответствии с этим методом потери электроэнергии в элементах
сети рассчитываются по следующим формулам:
– в линии электропередач
W  Pmax  м ;
– в двухобмоточных трансформаторах
1
S 2
Wт  n  Pх  8760   Pк (
)  м ;
n
Sном
– в трехобмоточных трансформаторах (автотрансформаторах)
S
S
S
1
Wт  n  Pх  8760  [Pкв ( в ) 2  мв  Pкс ( с ) 2  мс  Pкн ( н ) 2  мн ].
n
Sном
Sном
Sном
Величина τмв рассчитывается по формуле (4.37) по величине Tмв,
значение которой определяется как средневзвешенное:
n
Tср 
P
max i
i 1
n
 Tм i
 Pmax i
.
i 1
Мероприятия по снижению потерь мощности. Потери мощности и
электроэнергии достигают значительных величин и являются одним из
основных фактов, влияющих на экономичность сетей.
Большая часть потерь электроэнергии (60–70 %) приходится на сети напряжением 6–10 кВ. Поэтому перечисленные далее мероприятия
относятся к сетям этих напряжений и к ЭП:
− применение более высокой ступени напряжения (10 вместо 6 кВ);
227
− повышение уровня напряжения в сети путем применения
устройств регулирования напряжения;
− регулирование потоков активной и реактивной мощностей в
отдельных звеньях сети;
− применение рациональных схем питания потребителей, которые
позволяют осуществлять более экономичную загрузку ЛЭП и трансформаторов;
− рационализация энергохозяйств предприятий – улучшение cosφ,
правильный выбор мощности и загрузка электродвигателей;
− разработка целесообразной конфигурации и выбор сечений
кабелей и проводов, исходя из принципа оптимальности;
− применение глубоких вводов высокого напряжения на предприятиях большой мощности (на напряжении 110 и 35 кВ);
− повышение коэффициента мощности установок (один из главных факторов снижения потерь электроэнергии в электрических сетях);
− применение шинопроводов вместо кабельных и других линий;
− реконструкция сетей 0,4...10 кВ при наличии перегрузок отдельных их участков.
Компенсация реактивной мощности. Компенсация реактивной
мощности является составной частью комплекса организационнотехнических мероприятий по регулированию режимов электропотребления
и ограничению максимумов нагрузки на промышленных предприятиях.
В случае однофазных нагрузок реактивная мощность определяется
как произведение действующих значений приложенного напряжения и
первой гармоники потребляемого тока I 1 на синус угла смещения 
между ними:
Q  U  I (1)  sin   P  tg ,
(4.38)
где tg  Q P – коэффициент реактивной мощности; P  U  I1  cos  –
активная мощность нагрузки; cos  – коэффициент мощности.
В случае трехфазных нагрузок реактивная мощность определяется
как алгебраическая сумма фазных реактивных мощностей
Q  Q1  Q2  Q3 .
Реактивная мощность характеризуется знаком (положительным для
отстающего тока   0 , отрицательным для опережающего тока   0 ) и
удовлетворяет условию баланса во всей цепи. Единица измерения реактивной мощности – вар (вольт-ампер реактивный).
Уровень реактивной мощности Qk , которая компенсируется, определяется как разность реактивных мощностей нагрузки предприятия Qп и
мощности, указанной в договоре с энергосистемой на электроснабжение
предприятия Qе :
228
Qk  Qп  Qе  P tgn  tgе  .
Электродвигатели, флюоресцентные лампы, индукционные печи,
сварочные аппараты для дуговой сварки на переменном токе или сварки
контактным сопротивлением потребляют как активную мощность, так и
значительную реактивную.
Потребность в реактивной мощности обычно превышает возможности ее покрытия генераторами на электростанциях, поскольку большая
часть промышленных нагрузок – это потребители реактивной мощности.
Основными потребителями реактивной мощности на предприятиях
являются:
– АД (45-65 %);
– электропечные установки (8 %);
– вентильные преобразователи (10 %);
– трансформаторы (20-25 %).
Практически все ПКЭ по напряжению зависят от объемов потребления реактивной мощности промышленными нагрузками.
Снижение потребления реактивной мощности, т.е. увеличение
коэффициента мощности позволяет:
− снизить действующее значение потребляемого тока и уменьшить сечение передающих элементов сети;
− уменьшить полную мощность и снизить установленную мощность трансформаторов, а также их количество;
− сократить потери активной мощности и уменьшить мощность
генераторов на электростанциях.
В табл. 4.1 приведены данные, которые иллюстрируют, как изменения cos  отражаются на потерях электроэнергии.
Таблица 4.1
Влияние коэффициента мощности на потери электрической энергии
Предыдущий cos 
Новый cos 
Снижение тока, %
Снижение потерь
электроэнергии, %
0,5
0,8
37,5
61
0,5
0,9
44,5
69
0,6 0,6 0,7 0,7
0,8 0,9 0,8 0,9
25
33 12,5 22
43,5 55,5 23 39,5
0,8
0,9
11
21
Типичные возможности энергосбережения по снижению перетоков
реактивной мощности:
1. Повышение загрузки технологических агрегатов по мощности:
− увеличение загрузки АД (увеличение рабочего тока АД повышает коэффициент мощности);
− переключение обмоток недогруженных АД с треугольника на
звезду снижает мощность двигателя в 3 раза, и это целесообразно в случае
загрузки до 40 %;
229
− мощность трансформаторов должна выбираться близкой к необходимой нагрузке.
2. Повышение загрузки технологических агрегатов по времени, в
том числе применения ограничителей холостого хода АД и сварочных
агрегатов.
3. Замена АД синхронными.
4. Замена, перестановка и отключения малозагруженных технологических агрегатов, например трансформаторов, загруженных менее чем
на 30 % номинальной мощности.
Технические средства компенсации реактивной мощности выбираются после тщательного технико-экономического анализа в связи с высокой их стоимостью и сложностью. Естественно, компенсация реактивной
мощности должна осуществляться до экономически оправданного уровня.
Во время разработки мероприятий по снижению реактивной мощности сначала необходимо снизить реактивность потребителей и только
потом рассматривать технические способы ее компенсации.
Примеры технических средств компенсации реактивной мощности:
 вращающиеся компенсаторы (синхронные двигатели (СД) облегченной конструкции без нагрузки на валу);
 комплектные конденсаторные батареи;
 статические компенсаторы (например, управляемые реакторы
или конденсаторы);
 тиристорные источники реактивной мощности.
Наибольший экономический эффект достигается при размещении
средств компенсации в непосредственной близости от электроприемника.
Индивидуальная компенсация наиболее эффективная в мощных
электроприемниках, но она сопровождается отключением компенсирующего устройства с отключением потребителя.
Снижение потерь электроэнергии в системе электроснабжения за
счет повышения коэффициента мощности определяется по формуле
W  kq  Pсер  T   tg1  tg2  ,
(4.39)
где k q – экономический эквивалент реактивной энергии, который ориентировочно может быть принят равным:
 при питании через три трансформации – 0,12;
 при питании через две трансформации – 0,08;
 при питании через одну трансформацию – 0,05;
 при питании генераторным напряжением – 0,02;
Pсер  T – потребление электрической энергии за расчетный период Т,
кВт·ч; tg1 , tg2 – определяются по значениям коэффициента мощности
до и после его повышения.
Предполагается, что потребление активной энергии осталось на
предыдущем уровне.
230
Как самостоятельная возможность энергосбережения в системе
электроснабжения может применяться отключение силовых трансформаторов в нерабочее время.
Это мероприятие уменьшает потери электроэнергии в трансформаторах из-за отсутствия потерь холостого хода, а также повышает среднее
значение коэффициента мощности благодаря уменьшению потребления
реактивной энергии.
Общее уменьшение потерь электроэнергии может быть рассчитано
по следующей приближенной формуле:
W 
S t
5kq  0,5 ,
100
(4.40)
где S – номинальная мощность трансформаторов, которые отключаются,
кВА; k q – экономический эквивалент реактивной мощности; t – продолжительность отключения трансформатора, в часах.
Числа 5 и 0,5 – усредненные значения соответственно тока холостого хода и потерь холостого хода трансформатора в процентах от номинального тока и мощности трансформатора. Для точного расчета эти цифры должны быть взяты из паспорта трансформатора.
Использование СД как компенсатора реактивной мощности. Работа системы электроснабжения характеризуется потреблением ЭП реактивной мощности. Это вызывает:
− дополнительные потери энергии в системе;
− снижение уровня напряжения и необходимость иметь повышенную пропускную способность подстанций и распределительных сетей,
что снижает экономичность работы системы.
В связи с этим необходимо производить компенсацию реактивной
мощности. Одним из эффективных способов компенсации является
использование СД, которая за счет регулирования тока возбуждения
может осуществлять генерацию реактивной мощности в электрическую
сеть. В этом случае СД работает с опережающим cos [4].
Возможность работы СД в качестве источника (компенсатора)
реактивной мощности иллюстрируют V – образные характеристики
(рис. 4.2), которые представляют собой зависимости тока статора двигателя I1 и его cos от тока возбуждения Iв при UФ = const, f1 = const и P1=const.
Зависимости тока I1(Iв) имеют минимум, которому соответствует максимум коэффициента мощности cos=1, что объясняется с помощью
векторной диаграммы СД (рис. 4.3).
При небольших токах возбуждения ток статора I1 отстает от напряжения UФ на угол , что соответствует работе СД с отстающим cos и
потреблению им реактивной мощности из питающей сети. Активная
составляющая полного тока I1а=I1 cos совпадает по направлению с вектором напряжения сети Uф, а реактивная составляющая I1р отстает от него на
90°, что и определяет потребление реактивной мощности.
231
I, cosφ
1,0
I1
Iн
0,75
I1, (IВ)
Pн
Pн
I1р
Px
I1
I1а
cosφ=1
Uф
cosφ=IВ
0,5
Px
0,25
IВн
I1р
I1
IВ
Рис. 4.2. V – образные
характеристики
Рис. 4.3. Векторная диаграмма
СД
Пусть СД работает при постоянной нагрузке и потребляет из сети
активную мощность
Р1 = 3 UФ I1 cos = 3 UФ I1а.
Из выражения следует, что при P1 = const и ток I1а = const. Поэтому
при увеличении тока возбуждения СД конец вектора полного тока I1 будет
перемещаться вверх по штриховой вертикальной линии, что означает
уменьшение реактивной составляющей тока. При некотором токе возбужения, близком к номинальному, реактивная составляющая тока равна
нулю, т.е. ток статора будет равен активной составляющей I1а. Этому
режиму и будет соответствовать точка минимума кривых токов I1(Iв) и
максимально возможное значение cos =1.
При дальнейшем увеличении тока возбуждения (перевозбуждение
СД) вновь появится реактивная составляющая тока I'1р, но уже опережающая напряжение сети на 90°. Ток статора I'1 также будет опережать
напряжение сети и СД будет работать с опережающим cos, отдавая реактивную энергию в питающую сеть.
На рис. 4.2 показаны зависимости при двух уровнях нагрузки –
номинальной (Рн) и при холостом ходе (Рх). Область характеристик справа
от штрих-пунктирной линии cos=1 соответствует работе СД с опережающим cos, а слева – с отстающим. Из рис. 4.2 видно, что с ростом мощности нагрузки область генерации реактивной мощности (опережающего
cos) смещается в сторону больших токов возбуждения. Таким образом,
если СД работает с переменной нагрузкой на валу, то для полного использования его компенсирующих свойств требуется соответствующее изме-
232
нение его тока возбуждения, что ведет к увеличению габаритной мощности двигателя.
Отношение полной (габаритной) мощности к активной
S

P
P2  Q2
Q
 1   .
P
P
2
(4.41)
Пусть требуемая реактивная опережающая мощность составляет
40 % активной мощности, т.е. Q/P=0,4. Расчет по формуле (4.41) показывает, что при этом отношение S/P составит 1,08, т.е. генерирование
указанной реактивной мощности потребует увеличения габаритной мощности только на 8 %.
Отдаваемая или потребляемая реактивная мощность СД
Q = 3 Uф I1 sin.
Более удобное выражение можно получить из векторных диаграмм.
Для явнополюсного двигателя
 E cos 
 cos 2  sin 2 
Q  3U ф 
 Uф 

 X
Xq
d

 X d

  ,
 
где X d и X q – индуктивные сопротивления СД соответственно по продольной и поперечной осям.
Для неявнополюсного X d = X q = X 1
Q
3U ф
X1
 E cos  U  .
ф
Приведенные выражения подтверждают, что с увеличением тока
возбуждения и тем самым электродвижущей силы, растет генерируемая
двигателем реактивная мощность, значение которой при этом зависит от
нагрузки, определяющей угол нагрузки .
Анализ факторов, влияющих на энергетическую эффективность
промышленных установок. Эксплуатация промышленного оборудования
имеет такие особенности: техническое состояние и надежность их работы
оказывают критическое влияние на уровень производственных рисков
(простой оборудования и т.п.); оборудование используется не в номинальных режимах работы; физическая изношенность – 60-90 % и неэффективность технологического оборудования; высокий уровень повреждаемости
(поддержание трудоспособности обеспечивается за счет ремонтов); затраты на техническое обслуживание и ремонт составляют значительную
часть от общей структуры затрат; высокая стоимость нового оборудова-
233
ния, продолжительные сроки пусконаладочных работ; завышенная установленная мощность оборудования. Эти обстоятельства приводят к снижению эффективности электромеханического преобразования энергии и КПД.
Опыт эксплуатации промышленных установок указывает на то, что
их энергоэффективность зависит от разнообразных факторов. Среди них
наибольшее влияние имеют такие: качество напряжения питания; режим
работы; условия эксплуатации; качество изготовления, технического
обслуживания и ремонтов; качество активных и конструкционных материалов; соответствие применения выполнению.
Качество электроэнергии регламентируется стандартами: Межгосударственный стандарт на электроэнергию ГОСТ 13109-97 «Нормы
качества электрической энергии в системах электроснабжения общего
назначения»; Европейский стандарт EN50006; публикации МЭК 100-2-1,
МЭК 1000-2-2 в части уровней электромагнитной совместимости в системах электроснабжения и методов измерения электромагнитных помех.
Отклонение, несимметрия и несинусоидальность напряжения,
отклонение частоты – наиболее значимые факторы снижения уровня
энергоэффективности промышленного оборудования.
Отклонение напряжения сети изменяет момент АД, а также реактивную мощность. Для обеспечения продолжительной безотказной работы двигателя напряжение питания не должно быть больше на 10 % и
меньше на 5 % от номинального.
Несимметрия напряжения вызывает значительные токи обратной
последовательности, которые повышают потери и уменьшают момент и
мощность двигателя, поэтому он не может работать в таких условиях с
номинальной нагрузкой на валу вследствие чрезмерного перегрева.
Несинусоидальность напряжения приводит к росту сопротивления
обмоток токам высших гармоник, что вызывает в двигателе существенные
потери активной мощности и повышенный нагрев.
Работа электромеханической системы (ЭМС) в условиях некачественной электроэнергии приводит к снижению уровня энергоэффективности и трудоспособности оборудования. Так, при отклонениях показателей качества электроэнергии, которые превышают нормированные стандартами значения, нормальная работа оборудования либо вообще невозможна, либо может быть обеспечена лишь в случае значительного
уменьшения нагрузки. Снижение энергоэффективности ЭМС имеет место
даже в случае, когда ПКЭ изменяются в пределах допустимых стандартами значений [4, 5].
Возможны два варианта решения проблемы, а именно: работа со
сниженными значениями КПД, коэффициентом мощности и потребностью в частых ремонтах и замене оборудования или использование
современных методов регулирования КЭ с применением новейших силовых электронных компонентов.
Характер нагрузки двигателя зависит от механизма, который он
приводит в движение. Двигатели могут работать с постоянной нагрузкой
или иметь сменный характер работы. Один и тот же механизм в зависимо-
234
сти от технологических условий работы может работать с разными графиками электрической нагрузки.
АД разрабатывается для работы с нагрузкой 75-100 % от номинальной мощности. Для указанного диапазона нагрузок КПД близок к номинальному.
ЭМС с АД имеет удовлетворительные значения КПД и коэффициента мощности при условии работы в номинальном режиме. Из-за недочетов эксплуатации коэффициент загрузки многих установок не превышает 0,5. Например, ЭП насосов коммунального водоснабжения загружены на 20-30 % от установленной мощности. Тем временем в странах
Западной Европы средняя загрузка ЭП превышает 0,6.
Работа ЭМС с АД в недогруженном режиме приводит к значительным потерям, снижению КПД и коэффициента мощности. Устанавливается неэффективный баланс составляющих мощности (с повышенным
уровнем реактивной), что увеличивает потери в сетях. На некоторых
предприятиях фактические удельные реактивные нагрузки достигают
величины 1,4–1,6 квар/кВт, что почти вдвое превышает их номинальные
удельные реактивные нагрузки. В АД основную часть баланса реактивной
мощности представляет мощность холостого хода, которая может составлять до 60 % реактивной мощности двигателя при условии 100 % загрузки.
Повышение КПД АД даже на 2–3 % довольно актуально, поскольку
инвестиции в повышения КПД быстро окупаются за счет снижения
эксплуатационных затрат из-за уменьшения потребления электроэнергии.
В среднем стоимость реализации возможности энергосбережения относительно повышения КПД на 1 % составляет приблизительно 10 % стоимости самого двигателя.
Энергоэффективность и техническое состояние АД также зависят
от условий его эксплуатации. К ним относятся температура окружающей
среды, влажность, давление, вибрации, удары и т.п. Как следствие, у
двигателей возможны разрушения отдельных элементов, нарушение
контактов, замыкания проводов с поврежденной изоляцией, самоотвинчивание болтов и т.п.
Техническое состояние АД определяется прежде всего дефектами
изоляции. Уязвимость межвитковой изоляции обусловлена вхождением ее
в механическую систему, которая состоит из разнородных элементов:
меди проводников и полимерных изоляционных материалов. Деформации
от изменения температуры, электродинамических усилий, вибрации
обмотки приводят к образованию дефектов.
Повышенный износ изоляции, обусловленный нарушением режима
эксплуатации АД, является распространенным явлением. Основными
факторами влияния являются тепловые дефекты изоляции и действие
химически активных сред, пыли и влажности.
АД могут иметь энергетические и технические характеристики,
которые в худшую сторону отличаются от паспортных данных вследствие
использования некачественных материалов и выборочного контроля качества двигателей, значительных допусков на их технические параметры.
235
Важным фактором влияния на уровень энергоэффективности АД
является качество его обслуживания и ремонта. Проведение ремонтов
после отказа двигателя, вынужденная замена его деталей и элементов
экономически не оправданы из-за значительных затрат. По технологическим показателям качество ремонта не отвечает уровню технологии их
производства.
Характеристики отремонтированных АД существенным образом
отличаются от только что выпущенных производителем из-за того, что в
результате эксплуатации и ремонта изменяются характеристики
конструкционных материалов. Происходят насыщение стали и рост тока
намагничивания, который становится несинусоидальным, поскольку
содержит кроме первой также нечѐтные гармоники 5-, 7-, 11-, ... порядков.
Уменьшение во время ремонта АД количества витков на 10 % приводит к
резкому повышению плотности магнитного потока в стали статора, и ток
холостого хода увеличивается до 25 %, а КПД и коэффициент мощности
снижаются.
Для выявления возможностей повышения уровня энергоэффективности ЭМС с АД и снижения затрат на эксплуатацию следует осуществлять анализ стоимости ее жизненного цикла по составным частям затрат.
Стоимость жизненного цикла – это сумма всех затрат на приобретение, монтаж, эксплуатацию, электроэнергию, обслуживание, потери от
простоев, утилизацию. Основные статьи затрат: приобретение, обслуживание, электроэнергия. Из-за высокой стоимости утилизации значительное внимание в расчете LCC отводится ресурсу оборудования.
Анализ стоимости жизненного цикла является инструментом
энергетического менеджмента и позволяет повысить уровень энергоэффективности ЭМС с АД, уменьшить величину затрат, найти наиболее
эффективное решение.
Потери мощности в промышленном электроприводе. Потери
мощности в электрической машине делятся на постоянные и переменные:
P  K  V .
Постоянные потери мощности не зависят от тока двигателя
(нагрузки) и включают в себя потери:
 в стали kс ;
 механические от трения в подшипниках и вентиляционные kм;
 от тока возбуждения kв.
Потери в стали зависят от амплитуды и частоты изменения потока:

2
 f  Ф
kс  kсн   
 ,
 f н   Фн 
(4.42)
где kсн – потери при номинальной скорости;   1, 2  1,5 – показатель,
зависящий от марки электротехнической стали [4, 5].
236
Механические потери определяются угловой скоростью двигателей:
n
 
kм  kмн   ,
 н 
(4.43)
где n=1–2.
Потери от тока возбуждения для двигателя постоянного тока (ДПТ)
независимого возбуждения имеет вид
kв  I в2 rв .
(4.44)
В АД нет специальной обмотки возбуждения, предназначенной для
создания магнитного потока. Поток АД создаѐтся реактивной составляющей тока статора I  , называемой током намагничивания. Поэтому потери
АД от тока намагничивания составляют
kв  3I 2 r1 ,
(4.45)
где r1 – активное сопротивление обмотки статора.
Постоянные потери в АД состоят из механических kм, потерь в
стали статора kс1 и ротора kс2, а также потерь в меди обмотки статора от
намагничивающего тока I  :
k  kм  kc1  kc2  3I 2 r1 .
(4.46)
Переменные потери определяются потерями в меди обмоток двигателей при протекании по ним изменяющегося тока нагрузки. Для ДПТ
2
2
 I 
 I 
V  I rя  I r    Vн   ,
 Iн 
 Iн 
2
2
н я
(4.47)
где Vн  I н2 rя – номинальные переменные потери.
Для АД переменные потери состоят из потерь в обмотках статора и
ротора за вычетом потерь от тока намагничивания:
r 

V  V1  V2  3I12 r1  3( I 2' )2 r2'  3( I 2' )2  r2'  12  ,
 

(4.48)
237
где V1 и V2 – потери в меди статора и ротора; I 2' и r2' – ток и сопротивление ротора, приведенные к обмотке статора;  
Тогда
I 2
.
I1
2
2

 I' 
r  I ' 
V  3( I )  r2'  12  '2   Vн  '2  ,
 н  I 2н 

 I 2н 
'
2
2н

r 
Vн  3( I 2н' ) 2  r2'  12 
н 

I
 н  2н  0,85  0,95.
I1н
где
–
номинальные
переменные
(4.49)
потери;
Для СД переменные потери мощности
2
2
I 
I 
V  3I r  3I r  1   Vн  1  .
 Iн 
 Iн 
2
1 1
2
1н 1
(4.50)
Если обозначить кратность тока двигателей через Х, то переменные
потери мощности для различных двигателей V  Vн X 2 .
Полные потери мощности в электромеханическом преобразователе
P  K  Vн X 2  Vн  a  X 2  ,
(4.51)
K
– коэффициент потерь (для двигателей нормального исполнеVн
ния в зависимости от мощности и скорости a  0,5  2 ).
где a 
Потери мощности в номинальном режиме (Х=1) определяются по
паспортным данным:
Pн  Pн
1  н
н
.
(4.52)
Постоянные потери мощности
K  Pн  Vн .
Анализ энергоиспользования двигателя как электромеханического
преобразователя энергии показывает, что уровень потерь энергии в нем
238
зависит как от режима энергопотребления, так и от качества подводимой к
нему энергии. Потери мощности в электрической машине равны
 = kм+kс+kв+V.
(4.53)
Кроме первой эти потери можно отнести к классу «греющих»
потерь, определяющих тепловой режим электрической машины. Так как
ток якоря зависит от статического момента и магнитного потока, то для
каждой статической нагрузки имеется ток возбуждения, при котором
суммарные потери минимальны [4, 5].
Однако поиск минимума суммарных потерь приводит к перераспределению потерь по активным частям электрической машины, в
результате чего некоторые из них оказываются в большем температурном
поле, чем без оптимизации, что сказывается на работоспособности двигателя. Особенно это ощутимо для машин, прошедших ремонт с частичной
либо полной заменой обмотки якоря.
Ремонтные работы, предремонтная подготовка и эксплуатация приводят к тому, что результирующая индукция после каждого из ремонтов
снижается. При этом наблюдается рост составляющих потерь, вызванных
вихревыми токами. Установлено, что каждый последующий ремонт увеличивает потери в стали на 5–13 %. Возрастающие потери в основном
сосредотачиваются в местах локальных или распределенных дефектов в
верхней части зубцов. Это приводит к резкому увеличению тепловой
напряженности и быстрому нарушению изоляции.
В электрических машинах переменного тока причина увеличения
потерь остается без изменений, а на их перераспределение в значительной
степени влияют как изменение характеристик электротехнической стали,
так и режим питающего напряжения. При этом установлено, что ремонт
АД массовых серий приводит к уменьшению их надежности.
В высоковольтных электрических машинах в случае наличия неисправности удаляется часть секций обмотки статора, в результате чего двигатель изменяет свой режим работы, являясь при этом уже несимметричным по конструкции. Как установлено, некачественность питающего
напряжения, несимметрия кострукции являются первопричинами вибрации обмотки и других частей двигателя. Вибрации приводят к преждевременному износу и механической части, в частности, подшипников.
Потери энергии за время работы двигателя с постоянной нагрузкой
определяются произведением мощности потерь на время работы:
W  P tр .
При работе двигателя с циклической нагрузкой потери энергии
tц
n
W   P  t  dt   P t ,
ii
i 1
0
(4.54)
239
где Pi , ti – потери мощности и время работы при нагрузке X i 
число значений нагрузки на отдельных участках;
n
t
i
Ii
;n–
Iн
 tц – время цикла.
i=1
Пути реализации энергосбережения средствами промышленного
электропривода. Первый путь относится к простейшему неуправляемому
самому массовому электроприводу и заключается в совершенствовании
процедуры выбора двигателя для конкретной технологической установки
с целью соблюдения номинального теплового режима двигателя при
эксплуатации [4].
Постановка задачи очевидна – двигатель заниженной мощности
быстро выходит из строя, а двигатель завышенной мощности преобразовывает энергию неэффективно, т.е. с высокими удельными потерями в
самом двигателе (низкий КПД) и в подводящих линиях (низкий cos).
Решение задачи не всегда элементарно, допускаются частые ошибки, а т.к.
простейших электроприводов миллионы, то возможен большой ущерб. В
случаях, когда нагрузка неизменна, ошибки вызваны лишь низкой квалификацией разработчиков (двигатель выбирали по диаметру вала). Когда
нагрузка меняется, выбор оказывается значительно сложнее, что ещѐ
усугубляется недостаточностью исходной информации, паспортных и
каталожных данных.
В основе взаимоотношений между энергоснабжающей организацией и предприятием находятся устанавливаемые с учетом тех или иных
факторов тарифы на электроэнергию. Несовершенство тарифа очевидно,
так как он не учитывает качество потребляемой энергии и влияние этого
параметра на характеристики электрооборудования.
Минимальные затраты энергии возможны при разной степени аварийности электрооборудования, представляющей собой достаточно
сложную функциональную зависимость от состояния оборудования,
уровня его обслуживания, состояния энергетического хозяйства в целом,
включая и характеристики электроэнергии. Общие затраты включают не
только плату за электроэнергию, преобразованную тем или иным способом в полезный продукт, но и расходы на ремонт и обслуживание
электрооборудования. По этой причине целесообразнее рассматривать
показатель, который равен сумме непосредственных платежей за электроэнергию и затрат на восстановление электрооборудования:
С = С1 + С2,
где С1 – затраты на электроэнергию, определенные по трехставочному
или зонному тарифу; С2 – стоимость ремонтов, восстановления электрооборудования.
Последний показатель достаточно высок и в основном показывает
состояние энергохозяйства: при удовлетворительном – затраты на ремонт
240
минимальны, при неудовлетворительном – сравнимы с платежами по
основным статьям.
Известно, что в отдельных подотраслях промышленности аварийность электродвигателей колеблется от 20 до 60–70 % в год, причем указанные показатели отличаются даже в случае однотипных предприятий
или производств. Характерно, что при общем спаде производства количество аварийных выходов машин не уменьшается, а растет.
С учетом недогрузки электрических машин в нормальном технологическом режиме на 20–25 % и снижении производительности в 2,5–3
раза, затраты на ремонт двигателей (при наработке на отказ 4000 ч) вплотную приближаются к стоимости электроэнергии, которую потребил бы
двигатель за время эксплуатации между двумя ремонтами при условии,
что цена 1 кВтч находится на уровне 0,13-0,15 грн. С учетом транспортных и иных расходов, связанных с аварийным выходом двигателей из
строя, удельные затраты на ремонт приближаются к соответствующему
показателю для новых заводских машин.
Второй путь повышения экономичности массового нерегулируемого электропривода – переход на энергосберегающие двигатели и двигатели улучшенной конструкции, специально предназначенные для работы с
регулируемым электроприводом [4].
В энергосберегающих двигателях за счет увеличения массы активных материалов (железа и меди) повышены номинальные значения КПД и
cos  . Энергосберегающие двигатели используются, например, в США, и
дают эффект при постоянной нагрузке. Целесообразность применения
энергосберегающих двигателей должна оцениваться с учетом дополнительных затрат, поскольку небольшое (до 5 %) повышение номинальных
КПД и cos  достигается за счет увеличения массы железа на 30–35 %,
меди на 20–25 %, алюминия на 10–15 %.
Ориентировочные зависимости КПД и cos  от номинальной
мощности для обычных и энергосберегающих двигателей фирмы «Гоулд»
приведены на рис. 4.4.
Ожидается изменение методик проектирования двигателей, отвечающих их применению в составе именно регулируемого электропривода.
Прежде всего, это касается АД, для которого отказ от традиционных
требований фиксированных амплитуды и частоты питающей сети, прямого включения в питающую сеть, обеспечения заданной перегрузочной
способности приводит к существенному изменению конструкции и
резкому улучшению характеристик. Можно отметить выпуск серии АД,
спроектированных фирмой Siemens для общепромышленных электроприводов. Изменяется методика проектирования и других типов двигателей,
расширяется их номенклатура. По-видимому, следует ожидать резкого,
взрывного улучшения характеристик по-новому спроектированных двигателей для регулируемого электропривода, и соответствующую корректировку требований к системам управления. Так, прогнозируются рост
частоты питания двигателей в регулируемом электроприводе до 500 –
1000 Гц и выше и снижение индуктивностей обмоток.
241
,
cos

cos
Pн, кВт
Энергосберегающие
Обычные
Рис. 4.4. Зависимости КПД и cos  от номинальной мощности
Наблюдается рост выпуска электропривода с СД с возбуждением от
постоянных магнитов (так называемый бесконтактный вентильный двигатель (ВД) постоянного тока). Эти двигатели имеют наилучшие массогабаритные показатели, Среди других типов двигателей выделим индукторный двигатель (Switch Reluctance Motor), который разработан и активно
предлагается в последние годы. Как утверждают разработчики, его характеристики улучшены, что в комбинации с упрощенным силовым преобразователем позволяет надеяться на его массовое применение.
Перспективным является также синхронно-реактивный двигатель,
который по прогнозам обладает массогабаритными показателями, лежащими в промежутке между соответствующими рекордными значениями
СД и АД, а по энергетической эффективности, возможно, превосходит их,
причем при более низкой стоимости. Реактивные вентильные двигатели
упрощают схемы коммутаторов и якорных обмоток. При оптимизации
угла опережения инвертора можно добиться увеличения момента и КПД
привода. Существует оптимальный угол опережения в зависимости от
частоты вращения. Увеличение КПД достигается также за счет соответствующего укорачивания шага обмотки.
На рис. 4.5 изображены максимальные мощности электрических
машин (1 – синхронных со сверхпроводящей обмоткой и с пуском по
схеме ВД; 2 – синхронных с асинхронным пуском; 3 – постоянного тока).
Для наилучшего использования СД традиционной конструкции
необходимо уменьшить сверхпереходные реактивные сопротивления (за
счет открытых пазов статора, увеличения воздушного зазора, демпферной
242
обмотки на роторе и др.) и реакцию якоря (за счет увеличения воздушного
зазора и выбора коэффициента полюсного перекрытия).
Третий путь заключается в устранении промежуточных передач [4].
P, МВт
1
100
2
10
3
1
10
100
1000
n,об/мин
Рис. 4.5. Максимальные мощности электрических машин
Суть проблемы заключается в том, что электрическая энергия
доступна на фиксированной частоте (50 Гц), а механическая требуется в
широком спектре частот (скоростей). Методы, разработанные много лет
назад для решения этой проблемы, используют дорогостоящие системы
генератор-двигатель или механические регуляторы.
В состав обобщенной схемы электропривода входят преобразователь или механический регулятор (коробка скоростей, муфта скольжения),
муфта, редуктор и рабочий орган, являющийся частью рабочей машины
(рис. 4.6).
Муфта 1
Преобразователь
Двигатель
Регулятор
Муфта 2
Редуктор
Рабочий
механизм
Рис. 4.6. Обобщенная схема электропривода
Ориентировочные значения КПД элементов привода составляют:
 преобразователь – п  0,5  0,95 (меньшие значения для малых
скоростей вращения, большие для более высоких скоростей);
 двигатель – д  0,75  0,95 (меньшие значения для микромашин, большие – для машин повышенной мощности);
243
 механический регулятор – рег  0,9  0,95 ;
 муфта – м  0,99 ;
 редуктор – р  0,95 ;
 рабочий механизм – рм  0,95 (для приводного барабана ленточного конвейера).
Коэффициент полезного действия системы электропривода
  пдмi ррм ,
(4.55)
где i – количество соединительных муфт.
Подстановка в формулу (4.55) усредненных значений КПД для
привода с электродвигателем мощностью 10–100 кВт дает значение КПД
в диапазоне   0,65  0,75 . При этом в среднем от 7 до 10 % мощности
теряется в механических передачах. Таким образом, устранение механических передач приводит к существенному повышению КПД системы (на
7–10 %), что является одной из основных тенденций развития электропривода, а в перспективе – совмещения электродвигателя и рабочего органа.
По способу передачи механической энергии от вала двигателя к рабочему механизму электропривод делят на три группы:
 групповой (рис. 4.7, а), в котором несколько рабочих машин
приводятся в движение через передачи одним двигателем (привод зерноуборочного комбайна);
 одиночный (рис. 4.7, б), в котором каждый механизм приводится
в движение одним двигателем;
 многодвигательный (рис. 4.7, в), в котором отдельный механизм
приводится в движение несколькими двигателями (приводной барабан
конвейера, барабан подъемной машины, привод поворота мощного экскаватора).
РМ 1
РМ
Д1
Д
РМ
РМ 2
аа
Д
Д1
б б
вв
Рис. 4.7. Виды электропривода по способу передачи механической
энергии от вала двигателя к рабочему механизму
Внедрение одиночного привода помимо снижения в несколько раз
энергоемкости производства за счет устранения множества промежуточ-
244
ных передач и лучшего использования установленной мощности привода,
позволило многократно повысить надежность выполнения технологических процессов, кроме того, снизить производственный травматизм,
обусловленный наличием большого количества открытых механических
передач. Также улучшились условия труда за счет устранения звуковых
эффектов, связанных с работой большого количества ременных и цепных
передач, разнообразных муфт, вращающихся валов длиной до 20 м, зубчатых и червячных передач и т.д.
Для сообщения движения рабочему механизму необходимо приложить некоторый момент при определѐнной скорости. При этом мощность
на валу составит
P  M .
На рис. 4.8 показано распределение энергии в однодвигательном
односкоростном приводе.
сеть
переменного
тока
рабочий
механизм
М
эл. мощность
эл. мощность
момент скорости
потери
Рис. 4.8. Распределение энергии в однодвигательном
односкоростном приводе
Условия меняются, если регулировать скорость рассматриваемого
оборудования, используя редуктор фрикционного типа (муфта, ремень,
гидравлическое сопряжение и т.д.). В этом случае момент на валу двигателя и рабочего механизма одинаковый, но скорости разные (рис. 4.9).
Таким образом, разность мощностей превращается в теплофрикционную
передачу:
M д  M рм  M д  рм   P.
Другой пример показан на рис. 4.10. В качестве привода насоса
используется двигатель с постоянной скоростью. Поток жидкости контролируется закрытием и открытием клапана. Кроме случая, когда клапан
полностью открыт, энергия теряется в клапане и насосе. Таким образом,
регулирование дросселированием неэффективно.
245
момент
50 Гц
сеть
переменного
тока
М
момент скорости (р. м.)
момент
скорости (дв)
эл. мощность
рабочий
механизм
редуктор
потери
потери
Рис. 4.9. Распределение энергии, если момент на валу двигателя и
рабочего механизма одинаковый, но скорости разные
клапан
управления
потоком
жидкость
50 Гц
сеть
переменного
тока
М
эл. мощность
потери
насос
мощность
на валу
потери
мощность
жидкости
мощность
жидкости
потери
Рис. 4.10. Распределение энергии, если в приводе насоса
используется двигатель с постоянной скорост