ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СОБСТВЕННОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ ОБЪЕКТА ОСОБОЙ КАТЕГОРИИ НАДЁЖНОСТИ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЗОР ОСНОВНЫХ АСПЕКТОВ ОПТИМИЗАЦИИ
1.1 Общие принципы оптимизации электроснабжения потребителей 6
1.2 Оптимальное сочетание характеристик электроустановок 6
2 РАЗАРАБОТКА ПРОЕКТА ОПТИМИЗАЦИИ
2.1. Основные характеристики объекта исследований 8
2.2 Состояние проблемы надежности и качества электроснабжения 9
2.3 Обоснование необходимости оптимизации
системы электроснабжения объекта 11
2.4 Общие требования к электроснабжению объекта 12
2.5 Разработка плана оптимизации электроснабжения
объекта исследований 15
2.6 Разработка оптимальной системы электроснабжения 16
2.6.1 Обоснование необходимости применения когенерации
по критериям энергетической эффективности объекта исследований 16
2.6.2 Сравнение систем когенерации и выбор варианта
для применения 18
2.7 Выбор оборудования для реконструкции электроустановок
объекта по наилучшему сочетанию качеств 24
2.7.1 Обзор рынка микротурбин и выбор модели по совокупности
характеристик 24
2.7.2 Обоснование и выбор оборудования АВР по совокупности
характеристик 27
2.8 Исследования преимуществ и недостатков выбранного варианта
электроснабжения 31
2.8.1 Общая часть 31
2.8.2 Исследование режимов работы МТУ в диапазоне от 1 до 100%
нагрузки 32
3 ПРОВЕРКА ОПТИМАЛЬНОСТИ ЭПУ ОБОРУДОВАНИЯ СВЯЗИ 37
3.1 Общее описание электроустановок оборудования связи объекта 37
3.2 Анализ оптимальности аккумуляторных батарей 38
3.3 Проверка оптимальности комплектации основных выпрямителей 41
3.4 Проверка режимов работы САРН 43
3.5 Исследования возможностей по устранению избыточности стадий
преобразований напряжения в применяемых ЭПУ 49
3.5.1 Исследование оптимальности схемных решений,
применяемых в ЭПУ 49
3.5.2 Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи 120 В 52
3.5.3 Исследование возможностей по применению
преобразователей напряжения 53
3.6 Разработка схемы преобразователя напряжения
для нагрузок 24,0 В и 21,2 В 60
3.7 Моделирование преобразователя напряжения 120/24 В
в системе Matlab 82
4 ОЦЕНКА СРОКОВ ОКУПАЕМОСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ РЕЗЕРВОВ
ПРОЕКТА
4.1 Общая часть 88
4.2 Определение диапазона изменения экономической эффективности
технических решений проекта 88
4.3. Расчет возможных сроков окупаемости затрат на реализацию проекта 93
4.4 Определение резервов для снижения цены (тарифа) на услуги связи, как конкурентного преимущества 94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 100
1 ОБЗОР ОСНОВНЫХ АСПЕКТОВ ОПТИМИЗАЦИИ
1.1 Общие принципы оптимизации электроснабжения потребителей 6
1.2 Оптимальное сочетание характеристик электроустановок 6
2 РАЗАРАБОТКА ПРОЕКТА ОПТИМИЗАЦИИ
2.1. Основные характеристики объекта исследований 8
2.2 Состояние проблемы надежности и качества электроснабжения 9
2.3 Обоснование необходимости оптимизации
системы электроснабжения объекта 11
2.4 Общие требования к электроснабжению объекта 12
2.5 Разработка плана оптимизации электроснабжения
объекта исследований 15
2.6 Разработка оптимальной системы электроснабжения 16
2.6.1 Обоснование необходимости применения когенерации
по критериям энергетической эффективности объекта исследований 16
2.6.2 Сравнение систем когенерации и выбор варианта
для применения 18
2.7 Выбор оборудования для реконструкции электроустановок
объекта по наилучшему сочетанию качеств 24
2.7.1 Обзор рынка микротурбин и выбор модели по совокупности
характеристик 24
2.7.2 Обоснование и выбор оборудования АВР по совокупности
характеристик 27
2.8 Исследования преимуществ и недостатков выбранного варианта
электроснабжения 31
2.8.1 Общая часть 31
2.8.2 Исследование режимов работы МТУ в диапазоне от 1 до 100%
нагрузки 32
3 ПРОВЕРКА ОПТИМАЛЬНОСТИ ЭПУ ОБОРУДОВАНИЯ СВЯЗИ 37
3.1 Общее описание электроустановок оборудования связи объекта 37
3.2 Анализ оптимальности аккумуляторных батарей 38
3.3 Проверка оптимальности комплектации основных выпрямителей 41
3.4 Проверка режимов работы САРН 43
3.5 Исследования возможностей по устранению избыточности стадий
преобразований напряжения в применяемых ЭПУ 49
3.5.1 Исследование оптимальности схемных решений,
применяемых в ЭПУ 49
3.5.2 Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи 120 В 52
3.5.3 Исследование возможностей по применению
преобразователей напряжения 53
3.6 Разработка схемы преобразователя напряжения
для нагрузок 24,0 В и 21,2 В 60
3.7 Моделирование преобразователя напряжения 120/24 В
в системе Matlab 82
4 ОЦЕНКА СРОКОВ ОКУПАЕМОСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ РЕЗЕРВОВ
ПРОЕКТА
4.1 Общая часть 88
4.2 Определение диапазона изменения экономической эффективности
технических решений проекта 88
4.3. Расчет возможных сроков окупаемости затрат на реализацию проекта 93
4.4 Определение резервов для снижения цены (тарифа) на услуги связи, как конкурентного преимущества 94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 100
Темой данной работы является оптимизация электроснабжения объекта. В-
разделе 1 работы определены цели и задачи оптимизации, и конкретизированы применяемые критерии оценки конечного результата оптимизации, который планируется достигнуть. Сформулированные критерии оценки оптимальности использованы в процессе разработки плана оптимизации электроснабжения объекта. В разделе 2 работы произведена разработка проекта оптимизации электроснабжения объекта с учетом правовых, технологических и экономических аспектов проблемы. В результате рассмотрения и исследования всех необходимых аспектов и обстоятельств, произведен выбор варианта применения микротурбины в режиме когенерации, предусматривающем совместное производство тепловой и электрической энергии. Применение данного режима позволяет отказаться от централизованного теплоснабжения объекта в части отопительной и вентиляционной нагрузок, и получить соответствующий экономический эффект, так как для теплоснабжения объекта не требуется расходовать топливо или электроэнергию. В этом случае удовлетворение нагрузок отопления и вентиляции объекта осуществляется за счет тепловой энергии, полученной при утилизации энергии выхлопных газов турбины с охлаждением последних, а удовлетворение нагрузок горячего водоснабжения санузла и наружного теплоспутника холодного водоснабжения осуществляется от централизованного источника по существующей схеме. Данный вариант комбинированного производства тепловой и электрической энергии позволяет достигнуть рекордно высокого КПД по использованию энергии топлива. Этими обстоятельствами объясняется высокая эффективность выбранного варианта по сравнению с другими рассматриваемыми вариантами. Дополнительно выбранный вариант имеет преимущества по более низким эксплуатационным затратам, по экологическим параметрам, по конечной надежности двух составных частей энергоснабжения - электроснабжения и теплоснабжения, по трудоемкости обслуживания и по ресурсу работы до ремонта.
| Для поверки заявленных характеристик микротурбины, которые могут
оказать влияние на конечный результат проекта, осуществлено изучение результатов целевых исследований и испытаний этих агрегатов независимыми организациями. Дополнительно использован метод сопоставления характеристик и параметров отдельных составных частей конструкции МТУ в целях определения режимов, при которых продекларированные характеристики МТУ не соблюдаются. Данный метод позволил установить такие режимы. Результаты этих исследований и опытов приведены в работе.
| В работе установлены некоторые несоответствия фактических параметров указанным в паспорте МТУ, и определено, что данные несоответствия возникают при определенных условиях и не влияют на конечный результат применения МТУ на данном объекте в связи с тем, что выбранные режимы находятся за пределами диапазонов риска. Установлено, что для нейтрализации некоторых негативных проявлений, необходимо выполнять в процессе эксплуатации ряд обязательных мероприятий.
В работе показано, что для реализации перечисленных преимуществ необходимо в период эксплуатации выполнить ряд условий и организационно - технических мероприятий, которые описаны в разделах работы.
В разделе 4 работы произведено технико-экономическое обоснование выбранного варианта энергоснабжения объекта, произведены необходимые расчеты и исследования, которые подтверждают высокую и достаточную эффективность разработанного проекта оптимизации электроснабжения.
разделе 1 работы определены цели и задачи оптимизации, и конкретизированы применяемые критерии оценки конечного результата оптимизации, который планируется достигнуть. Сформулированные критерии оценки оптимальности использованы в процессе разработки плана оптимизации электроснабжения объекта. В разделе 2 работы произведена разработка проекта оптимизации электроснабжения объекта с учетом правовых, технологических и экономических аспектов проблемы. В результате рассмотрения и исследования всех необходимых аспектов и обстоятельств, произведен выбор варианта применения микротурбины в режиме когенерации, предусматривающем совместное производство тепловой и электрической энергии. Применение данного режима позволяет отказаться от централизованного теплоснабжения объекта в части отопительной и вентиляционной нагрузок, и получить соответствующий экономический эффект, так как для теплоснабжения объекта не требуется расходовать топливо или электроэнергию. В этом случае удовлетворение нагрузок отопления и вентиляции объекта осуществляется за счет тепловой энергии, полученной при утилизации энергии выхлопных газов турбины с охлаждением последних, а удовлетворение нагрузок горячего водоснабжения санузла и наружного теплоспутника холодного водоснабжения осуществляется от централизованного источника по существующей схеме. Данный вариант комбинированного производства тепловой и электрической энергии позволяет достигнуть рекордно высокого КПД по использованию энергии топлива. Этими обстоятельствами объясняется высокая эффективность выбранного варианта по сравнению с другими рассматриваемыми вариантами. Дополнительно выбранный вариант имеет преимущества по более низким эксплуатационным затратам, по экологическим параметрам, по конечной надежности двух составных частей энергоснабжения - электроснабжения и теплоснабжения, по трудоемкости обслуживания и по ресурсу работы до ремонта.
| Для поверки заявленных характеристик микротурбины, которые могут
оказать влияние на конечный результат проекта, осуществлено изучение результатов целевых исследований и испытаний этих агрегатов независимыми организациями. Дополнительно использован метод сопоставления характеристик и параметров отдельных составных частей конструкции МТУ в целях определения режимов, при которых продекларированные характеристики МТУ не соблюдаются. Данный метод позволил установить такие режимы. Результаты этих исследований и опытов приведены в работе.
| В работе установлены некоторые несоответствия фактических параметров указанным в паспорте МТУ, и определено, что данные несоответствия возникают при определенных условиях и не влияют на конечный результат применения МТУ на данном объекте в связи с тем, что выбранные режимы находятся за пределами диапазонов риска. Установлено, что для нейтрализации некоторых негативных проявлений, необходимо выполнять в процессе эксплуатации ряд обязательных мероприятий.
В работе показано, что для реализации перечисленных преимуществ необходимо в период эксплуатации выполнить ряд условий и организационно - технических мероприятий, которые описаны в разделах работы.
В разделе 4 работы произведено технико-экономическое обоснование выбранного варианта энергоснабжения объекта, произведены необходимые расчеты и исследования, которые подтверждают высокую и достаточную эффективность разработанного проекта оптимизации электроснабжения.
В данной работе разработан проект оптимизации электроснабжения объекта. В работе достигнуты поставленные цели и реализованы задачи оптимизации, которые соответствуют сформулированным критериям оценки конечного результата оптимизации. Разработка проекта оптимизации электроснабжения объекта осуществлена с учетом правовых, технологических и экономических аспектов проблемы. В результате рассмотрения и исследования всех необходимых аспектов и обстоятельств, произведен выбор варианта применения микротурбины в режиме когенерации, предусматривающем совместное производство тепловой и электрической энергии. Применение данного режима позволило отказаться от централизованного теплоснабжения объекта в части отопительной и вентиляционной нагрузок, и получить соответствующий экономический эффект, так как для теплоснабжения объекта не требуется расходовать топливо или электроэнергию. В этом случае дальнейшее удовлетворение нагрузок отопления и вентиляции объекта в течение отопительного сезона должно осуществляться за счет тепловой энергии, полученной при утилизации энергии выхлопных газов турбины с охлаждением последних, а удовлетворение нагрузок горячего водоснабжения санузла и наружного теплоспутника холодного водоснабжения будет осуществляться от централизованного источника по существующей схеме. Данный вариант комбинированного производства тепловой и электрической энергии позволил достигнуть рекордно высокого КПД по использованию энергии топлива, который превышает 90%. Этими обстоятельствами объясняется высокая эффективность выбранного варианта по сравнению с другими рассматриваемыми вариантами. Дополнительно выбранный вариант имеет преимущества по более низким эксплуатационным затратам, по экологическим параметрам, по конечной надежности двух составных частей энергоснабжения - электроснабжения и теплоснабжения, по трудоемкости обслуживания и по ресурсу работы оборудования до ремонта.
В целях поверки заявленных характеристик микротурбины, которые могут оказать влияние на конечный результат проекта, в работе осуществлено изучение результатов целевых исследований и испытаний этих агрегатов независимыми организациями. При этом использован метод сопоставления характеристик и параметров отдельных составных частей конструкции МТУ в целях определения режимов, при которых продекларированные характеристики МТУ не соблюдаются. Применение данного метода позволило установить границы таких режимы и условия их возникновения и исключения.
В работе установлены некоторые несоответствия фактических и определено, что данные определенных условиях и не влияют на результат применения МТУ на данном объекте в связи с тем, что выбранные в проекте режимы находятся за пределами диапазонов риска.
Установлено, что для нейтрализации некоторых негативных проявлений, необходимо выполнять в процессе эксплуатации ряд обязательных мероприятий, которые кратко описаны.
В работе показано, что для реализации перечисленных преимуществ МТУ необходимо в период эксплуатации выполнить ряд условий и организационно-технических мероприятий, которые описаны в разделах работы.
В результате общего анализа структуры ЭПУ установлено, что имеются неоднократные избыточные стадии преобразования энергии. В связи с этим разработаны предложения по устранению этих недостатков. В качестве демонстрационного предложения по внедрению новых технологий, произведена разработка схем преобразователей энергии и произведен расчет зарядного выпрямителя, реализованного на современной элементной базе силовой электроники.
В работе произведено исследование условий труда персонала и предложены необходимые мероприятия по их улучшению.
В целях определения экономической эффективности проекта, в работе произведено технико-экономическое обоснование выбранного варианта энергоснабжения объекта, произведены необходимые расчеты и исследования, которые подтверждают высокую и достаточную эффективность разработанного проекта оптимизации электроснабжения.
В работе произведены расчеты.:
1. Режимов работы существующей ЭПУ -—
2. Технико-экономических показателей электроснабжения
3. Имеющихся резервов по снижению затрат на энергоснабжение
4. Режимов когенерации энергии
5. Необходимой емкости аккумуляторов
6. Режимов работы стабилизаторов вторичных источников питания
7. Расчет импульсного преобразователя напряжения
8. Расчеты термодинамических режимов климата в разделе БЖД
9. Расчеты экономической эффективности плана оптимизации
В работе произведено исследование и моделирование: -—
Режимов работы МТУ
Режимов работы микропроцессорной защиты на КТП
Результаты работы имеют практическую ценность, которая определяется:
1. Применяемыми в работе методами анализа характеристик оборудования и выбора режимов МТУ, позволяющими избежать неоправданных рисков снижения эффективности проекта в целом;
2. Примерами применения современных технических решений и элементной базы для их реализации;
3. Сочетанием применяемых инноваций как в области анализа, так и на стадии формирования аппаратной части проекта оптимизации;
4.4. Разработанными рекомендациями для производителей оборудования по снижению потерь энергии, материалоемкости, весовых и габаритных показателей оборудования, трудоемкости монтажа и стоимости обслуживания.
В целях поверки заявленных характеристик микротурбины, которые могут оказать влияние на конечный результат проекта, в работе осуществлено изучение результатов целевых исследований и испытаний этих агрегатов независимыми организациями. При этом использован метод сопоставления характеристик и параметров отдельных составных частей конструкции МТУ в целях определения режимов, при которых продекларированные характеристики МТУ не соблюдаются. Применение данного метода позволило установить границы таких режимы и условия их возникновения и исключения.
В работе установлены некоторые несоответствия фактических и определено, что данные определенных условиях и не влияют на результат применения МТУ на данном объекте в связи с тем, что выбранные в проекте режимы находятся за пределами диапазонов риска.
Установлено, что для нейтрализации некоторых негативных проявлений, необходимо выполнять в процессе эксплуатации ряд обязательных мероприятий, которые кратко описаны.
В работе показано, что для реализации перечисленных преимуществ МТУ необходимо в период эксплуатации выполнить ряд условий и организационно-технических мероприятий, которые описаны в разделах работы.
В результате общего анализа структуры ЭПУ установлено, что имеются неоднократные избыточные стадии преобразования энергии. В связи с этим разработаны предложения по устранению этих недостатков. В качестве демонстрационного предложения по внедрению новых технологий, произведена разработка схем преобразователей энергии и произведен расчет зарядного выпрямителя, реализованного на современной элементной базе силовой электроники.
В работе произведено исследование условий труда персонала и предложены необходимые мероприятия по их улучшению.
В целях определения экономической эффективности проекта, в работе произведено технико-экономическое обоснование выбранного варианта энергоснабжения объекта, произведены необходимые расчеты и исследования, которые подтверждают высокую и достаточную эффективность разработанного проекта оптимизации электроснабжения.
В работе произведены расчеты.:
1. Режимов работы существующей ЭПУ -—
2. Технико-экономических показателей электроснабжения
3. Имеющихся резервов по снижению затрат на энергоснабжение
4. Режимов когенерации энергии
5. Необходимой емкости аккумуляторов
6. Режимов работы стабилизаторов вторичных источников питания
7. Расчет импульсного преобразователя напряжения
8. Расчеты термодинамических режимов климата в разделе БЖД
9. Расчеты экономической эффективности плана оптимизации
В работе произведено исследование и моделирование: -—
Режимов работы МТУ
Режимов работы микропроцессорной защиты на КТП
Результаты работы имеют практическую ценность, которая определяется:
1. Применяемыми в работе методами анализа характеристик оборудования и выбора режимов МТУ, позволяющими избежать неоправданных рисков снижения эффективности проекта в целом;
2. Примерами применения современных технических решений и элементной базы для их реализации;
3. Сочетанием применяемых инноваций как в области анализа, так и на стадии формирования аппаратной части проекта оптимизации;
4.4. Разработанными рекомендациями для производителей оборудования по снижению потерь энергии, материалоемкости, весовых и габаритных показателей оборудования, трудоемкости монтажа и стоимости обслуживания.