Формування енергоефективних режимів електроспоживання виробничих систем.

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової проблеми - форму-ванню енергоефективних режимів виробничих систем для використання в автоматизованих системах управління за рахунок оптимізації використання електричної енергії та потужності виробничих процесів в умовах нечіткої інформації з урахуванням особливостей функціонування виробничих і енергетичних систем. Об'єктом дослідження є процеси формування енергоефективних режимів електроспоживання виробничих систем. Предметом дослідження є показники ефективності використання електричної потужності і енергії, зв'язки між енергетичними і технологічними параметрами виробничих систем, а також співвідношення, властивості, характеристики, що дозволяють розробити вимоги до системи енергетичного аудита, енергетичного менеджменту і енергетичного маркування електрообладнання, які забезпечують підвищення рівня ефективності процесу енерговикористання. Розроблена методологія створює передумови побудови системи управління режимом електроспоживання виробничих систем враховує державне регулювання проблеми, що містить у собі розроблення законодавчих актів, розділів програм енергозбереження, комплексу державних стандартів України у сфері енергозбереження, а також формування ядра системи управління з інформаційними зв'язками між функціями. Для досягнення поставлених цілей на кожному рівні управління застосовується свій клас моделей управління та своя стратегія їх використання з урахуванням наявності інформаційних зв'язків між функціями управління й зовнішнім середовищем, а також виникає необхідність виконання на всіх ієрархічних рівнях управління таких функцій як: облік, контроль, регулювання, аналізування, прогнозування, нормування, планування, організація. Дослідження дозволили удосконалити методи управління режимами електроспоживання, розробити моделі і методи оптимального управління споживачів-регуляторів дискретної дії за різними критеріями. Розроблено комплекс програм для АРМ-Енергетика, які забезпечують вимоги енергосистем і мінімізацію втрат в мережах електроспоживачів.

Диссертация посвящена решению актуальной научной проблемы - формирование энергоэффективных режимов производственных систем в условиях использования автоматизированных систем управления за счет оптимизации использования электрической энергии и мощности производственных процессов в условиях четкой и нечеткой информации с учетом особенностей функционирования производственных и энергетических систем. Исследования позволили усовершенствовать методы управления режимами электропотребления, разработать модели и методы оптимального управления потребителями-регуляторами дискретного действия по различным критериям. В совокупности научные и практические результаты создают условия для повышения эффективности электропотребления производственных систем. Основные положения включают: 1. Повышение уровня эффективности использования электрической мощности и энергии путем управления режимом электропотребления производственных систем на основе полученных многокритериальных оптимизационных моделей с учетом ресурсных ограничений различной физической природы, в отличие от детерминированных расчетных моделей. 2. Применение лингвистических переменных при задании функций удельных ущербов от ограничений режима электропотребления обеспечивает достижение минимума электрических потерь в электрических сетях энергосистем при управлении режимом электропотребления с использованием комплекса потребителей-регуляторов мощности. Научная новизна полученных результатов: - впервые разработана методология создает предпосылки построения системы управления режимом электропотребления производственных систем с помощью государственного управления проблемой, которая включает в себя разработку законодательных актов, разделов программ энергосбережения, комплекса государственных стандартов Украины в области энергосбережения, а также формирования ядра системы управления с информационными связями между функциями, что является отличием при сравнении с известными подходами построения систем управления режимом электропотребления. Для достижения поставленных целей на каждом уровне управления необходимо применять свой класс моделей управления и свою стратегию их использования с учетом наличия информационных связей между функциями управления и внешней средой, а также необходимо выполнение на всех иерархических уровнях управления таких функций как: учет, контроль, регулирование, анализ, прогнозирование, нормирование, планирование и организация. - в отличие от известных ортодоксальных методов планирования потребления электрической мощности и энергии для различных иерархических уровней управления прочих систем комбинированная система планирования должна учитывать вертикальные связи, охватывающих весь интервал моделей: "статистические модели - байесовские модели - модели использующие, теорию размытых множеств", что позволяет учитывать имеющуюся у лица, принимающего решения, информацию об изменениях во внешней среде. Процедуру планирования потребления электрической мощности и энергии необходимо строить на основе последовательного анализа применимости различных прогнозных моделей, что позволяет снизить затраты на получение исходной информации. Новым является то, что в отличие от детерминированных предпосылок о наличии полноты информации о будущих условиях и информации на всех иерархических уровнях планирования, предложенный подход позволяет создать условия для адаптации планируемой величины потребления электрической мощности и энергии в новой информационной среде, что особенно важно при переходе энергетики на функционирование в условиях энергетического рынка. - в отличие от существующих методов управления режимом электропотребления с использованием потребителей-регуляторов мощности дискретного действия установлены новые зависимости, учитывая нечеткости оценок факторов, влияющих на функционирование потребителей электрической энергии, а также различий в поставленных целях управления потребителями и энергетической системой. Методологию управления режимом электропотребления производственной системы есть необходимость строить на основе методов упреждающего контроля, в оптимизационной постановке и использования процедуры оценки информации на шкалах показателей работы потребителей-регуляторов мощности. Такая процедура, в отличие от известных, позволяет отказаться от определения удельных ущербов от ограничения режимов электропотребления. Разработаны оптимальные прогнозные модели с отказом от определения удельных ущербов, позволяют повысить уровень эффективности управления режимом электропотребления производственных систем, что является новым подходом в методологии. - установлено, что максимальный уровень эффективности функционирования промышленных предприятий достигается только при выполнении двух условий: технологических параметров объекта управления должны быть оптимальными и система оперативного управления объектом должна приводить его к оптимальным значениям параметров при наличии внешних возмущающих воздействиях. Разработана новая методика, отличающаяся использованием различных критериев оптимизации: минимизация электропотребления, максимизация производительности и минимизация себестоимости при определении оптимальных технологических параметров угольных лав и выполнении ограничений различной физической природы. Такой подход является новым и позволяет повысить уровень эффективности функционирования горнодобывающих предприятий, а также оценить влияние технологических параметров на поставленные цели.

The thesis is devoted to solving actual scientific problem - formation the energy efficient modes of the production systems for use in automated control systems by using of electric energy optimizing and power production processes in conditions a clear and fuzzy information that based on functioning the industrial and energy systems. Scientific novelty: In first time was developed methodology that creates conditions for synthesis the management mode system of energy consumption the production systems with using state control problem that involves developing legislation and partition energy efficiency programs, set of state standards of Ukraine in the field of saving energy, as well forming the core management system with the connections between functions. This approach very differ in comparison with the known approaches of building systems control power consumption modes. To achieve these goals at every level of management was applied proper class the management models and its own strategy to using them due to availability the information links between the functions of management and the environment, as well as performing at all hierarchical levels of management functions such as records, control, regulation, analysis, forecasting, valuation, planning, organization. Studies have improved the methods for managing power consumption modes and have developed models and optimal control methods for consumers-regulators discrete action on different criteria for different hierarchical levels of production systems management. A complex software was developed for Workstation "Power Engineer", that provides implementation for requirements at the power systems and minimize losses in the networks of electricity consumers.