Энергосберегающие мероприятия на промышленных предприятиях обеспечивают реализацию организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при условии сохранения объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг [6].
Управление энергосбережением осуществляется путем реализации промышленных проектов, целью которых является достижение максимальной энергетической эффективности. Оценка эффективности управления проекта производится в результате контроля и измерения энергобережения на каждом этапе функционирования проекта по показателем, равным соотношению между достигнутыми или ожидаемыми результатами управления и затраченными ресурсами на формирование и функционирование этих управляющих воздействий. Оптимизация управления энергосберегающими проектами направлена на достижение максимальной эффективности проекта и состоит в нахождении из множества возможных вариантов управления при заданных ограничениях и с учетом внешних воздействий таких допустимых управляющих воздействий, которые будут иметь максимальные показатели эффективности.
Оптимальное управление энергосберегающими проектами на промышленных предприятиях осуществляется с помощью надлежащего выбора на этапах проектирования и реализации энергосберегающих мероприятий и энергоэффективных технологий, представляющих собой совокупность методов, операций, приемов, этапов и пр., последовательное осуществление которых обеспечивает решение поставленной задачи энергосбережения.
На практике при формировании управляющих воздействий необходимо учитывать неполноту и искажение информации о состоянии объекта управления; воздействие внешних факторов на объект; невозможность проанализировать все возможные варианты управления для достижения максимального критерия эффективности.
Решение задачи эффективного управления энергосбережением должно осуществляться путем моделирования проекта в условиях неопределенностей различной природы, неполноты и неточности информации о процессах в промышленных проектах, а также недостаточности и недостоверности знаний для оценок их параметров и характеристик. Моделирование процессов управления энергосбережением в проектах должно осуществлять на основе оценки эффективности энергосберегающих мероприятий и технологий и поиска таких допустимых управляющих воздействий, при которых показатели эффективности проекта достигают своих максимальных значений с учетом влияния внешней среды и при заданных ограничениях.
Жизненный цикл энергосберегающего промышленного проекта состоит из следующих этапов:
● энергетический аудит, целью которого является обследование текущего состояния рассматриваемой энергосистемы и потенциал возможного повышения ее энергетической эффективности;
● разработка и планирование, в результате которого формируются мероприятия и технологии с учетом их энергоэффективности с целью достижения заданных целевых показателей по энергосбережению;
● реализация проекта (оценка эффективности выбранных мероприятий);
● завершение проекта (корректировка и/или дополнение выбранных групп мероприятий с целью достижения целевых показателей в ходе реализации энергосберегающего промышленного проекта).
Состав математической модели, необходимый для описания управления энергосбережением в проектах представлен в таблице.
Состав математической модели управления энергосбережением в промышленных проектах
|
Этапы жизненного цикла проекта |
Процедуры, входящие в состав математической модели |
|
Этап инициации |
Оценка текущего состояния исследуемого объекта по потреблению энергии и возможного потенциала повышения его энергетической эффективности |
|
Этап разработки и планирования |
Прогнозирование количественных оценок характеристик и параметров проекта, энергосберегающих мероприятий и энергоэффективных технологий. Осуществляется решение задачи выбора мероприятий и технологий с максимальными показателями эффективности на основе этих количественных оценок и с учетом заданных целевых показателей проекта по энергосбережению |
|
Этап реализации |
Сравнение достигнутых результатов и целевых показателей в ходе реализации энергосберегающего проекта. В случае невыполнения целевых показателей выбранная группа мероприятий и технологий корректируется и/или дополняется с учетом значений их показателей эффективности и внешних условий |
|
Завершающий этап |
Окончательный расчет показателя эффективности управления энергосберегающими проектами с учетом утилизации мероприятий и технологий |
В ходе моделирования управления энергосбережением следует предусмотреть возможность прогнозирования количественных оценок характеристик и параметров проекта на каждом этапе его жизненного цикла. Для корректного моделирования вероятностных и нечетких процессов проекта, рисков и неопределенностей влияния внешней среды необходимо использовать в составе модели методы теории вероятностей и процедуры теории нечетких множеств [7]. Причем выбор вероятностной или нечеткой модели описания процессов зависит от характера представления исходных и текущих параметров энергосберегающего проекта. Для описания частичного отсутствия информации о состояниях процессов промышленных проектов и внешней среды применяются нечеткие параметры. При наличии технических, технологических и экономических рисков параметры процессов целесообразно представлять в виде вероятностных величин. Следовательно, целевые показатели по энергосбережению для каждого этапа проекта задаются в форме вероятностных, или нечетких значений. Для решения задачи оценки показателей эффективности управления проекта целесообразно моделировать в виде связного ориентированного графа, когда в ходе моделирования осуществляется задание параметров энергосберегающих мероприятий и технологий (время выполнения и вероятность перехода между вершинами графа, технологические, технико-экономические и социально-экологические результаты), а также целевых показателей. Такой ориентированный граф взвешен значениями параметров энергосберегающих процессов мероприятий и технологий проекта [5].
Эффективность управления энергосберегающими проектами в промышленности оценивается по технико-экономическим и социально-экономическим показателям. В свою очередь социально-экономические показатели разделены на экономические и социально-экологические показатели. Оценка эффективности по экономическим показателям подробно рассмотрена в [4].
Процесс оценки эффективности управления энергосберегающими проектами в промышленности по технико-экономическим и социально-экологическим показателям иллюстрируется на рисунке.
Оценка эффективности управления энергосберегающими проектами
Анализ показателей энергосбережения характеризует деятельность предприятия по реализации мероприятий, направленных на эффективное использование и экономное расходование топливно-энергетических ресурсов на всех стадиях жизненного цикла проекта, которое может быть осуществлено в результате:
– фактической экономии топливно-энергетических ресурсов;
– снижения потерь топливно-энергетических ресурсов за счет оптимизации промышленных процессов, энергопотребления;
– проведения энергосберегающих мероприятий;
– снижения энергоемкости производства продукции за счет внедрения менее энергоемких схем энергообеспечения;
– использования вторичных энергоресурсов;
– реализации проектов энергосбережения,
– реализации энергосберегающих технологий и т.д. [2];
и оценивается по показателям, характеризующим расходы на энергосберегающие мероприятия и энергоемкость выпускаемой продукции.
Ограничение расходов на использование энергосберегающих мероприятий и технологий имеет вид:
(1)
где zi – расходы, необходимые для функционирования i-го мероприятия и технологии; Z – общая сумма денежных ресурсов, выделенных на достижение целевого показателя по энергосбережению на данном этапе.
Энергоемкость (Эе) оценивается как сумма затрат на все виды топлива, электроэнергию и тепловую энергию, необходимых для производства, технического обслуживания, ремонта, перевозки, хранения и утилизации одного изделия по формуле
(2)
где Zi – затраты на все виды топлива за определенный период времени; N – количество выпущенных изделий за тот период времени [3].
Использование вторичных энергетических резервов, возникающих на промышленных предприятиях, является дополнительным резервом. Расчет экономии топлива за счет использования вторичных энергетических ресурсов показывает степень утилизации вторичных энергоресурсов на промышленных предприятиях и оценивает экономический эффект предприятия.
Следует отметить, что в процессе функционирования мероприятий по разработке и внедрению ресурсосберегающих технологий помимо энергосберегающего результата возникает вторичный социально-экологических эффект, выраженный в снижении негативного воздействия энергоснабжения и энергопотребления на окружающую среду. В частности, в результате энергосбережения уменьшается выброс в атмосферу парниковых газов (водяных паров, углекислого газа, метана, озона, окислов азота, окислов серы), а также содержание вредных веществ в продуктах сгорания, что благоприятно скажется не только на экологии, но и увеличит социальный эффект. Очевидно, что такой экологический эффект будет прямо пропорционален сэкономленному топливу – результату работы энергосберегающих мероприятий и технологий. При этом улучшение экологии приведет к улучшению социальных условий, выраженному в повышении безопасных условий труда на рабочем месте и улучшении качества жизни.
Расчет социально-экологической составляющей необходимо проводить по социально-экологическим показателям, характеризующим величину снижения экологических платежей за природопользование, улучшение качества жизни населения в результате уменьшения выбросов парниковых газов, улучшение качества трудовой жизни в результате проведения оптимизации производства и внедрения энергосберегающих мероприятий.
Вычисление социально-экологической компоненты внешнего эффекта может быть выполнено с помощью методики оценки качества жизни, разработанной С.А. Айвазяном, согласно которой качество жизни осуществляется на основе следующих принципов: всесторонней оценки; комплексности; универсальности; учета специфики объекта исследования и измеряется некоторым интегральным индикатором, включающим в себя соответствующие характеристики качества жизни, которые могут быть представлены стандартными статистическими показателями. Соответственно интегральный показатель качества жизни определяется по формуле [1]
(3)
где Ii – субиндекс i-го локального показателя; xil – значение i-го показателя в l субъекте; xm – среднее значение i-го показателя в федеральном округе; xi – среднее значение i-го показателя в РФ.
Таким образом, управление энергосбережением в промышленных проектах направлено на выбор энергосберегающих мероприятий и технологий с максимальными показателями эффективности для достижения заданных целевых показателей при данных ресурсных ограничениях. При этом показатель эффективности процессов управления необходимо рассчитывать с учетом его технико-экономической и социально-экологической составляющей в условиях неопределенности процессов проекта и внешней среды. Разработанный алгоритм анализа и оценки показателей эффективности имеет практическое значение, так как может быть использован для осуществления анализа и повышения эффективности процессов управления энергосберегающими проектами в промышленности.
Рецензенты:Заборский Л.Ю., д.т.н., старший инженер ООО «Спецтехреал», г. Москва;
Соловов М.З., д.т.н., д.э.н., эксперт ООО «Спецтехреал», г. Москва.
Работа поступила в редакцию 07.02.2014.