Системные методы синтеза структуры электроснабжения промышленного района на предпроектной стадии

В Сирийской Арабской Республике (САР) после достижения политической независимости были созданы принципиально новые условия для применения планирования как метода преодоления экономической отсталости. Таким образом, планирование предназначено быть наиболее полной формой выражения политики государственного регулирования, направленной на решение общенациональной задачи преодоления экономической отсталости и достижения подлинной самостоятельности.

В ходе исторического развития САР был накоплен большой опыт планирования, включающий составление программ плановых капиталовложений в отдельные проекты, разработку текущих, кратко-и среднесрочных планов развития отдельных отраслей хозяйства, преимущественно содержащих количественные оценки объема капиталовложений в крупные объекты и целые отрасли, а также переход к составлению долгосрочных программ в масштабе всего хозяйства.

В планах экономического развития намечается широкая программа изменения отраслевой структуры производства в направлении ускоренного развития отраслей материального производства, и в первую очередь, промышленного, с целью увеличения их удельного веса в стоимости всего общественного продукта. Это диктуется тем, что САР тщательно проводит изучение природных богатств районов и роста потребности страны в различных видах природного сырья и стремится вовлечь в народнохозяйственный оборот новые его источники.

Важно отметить, что на базе крупных месторождений полезных ископаемых и сельскохозяйственного сырья формируются промышленные узлы и территориально-производственные комплексы, включение которых в план экономического развития имеет важное значение для дальнейшей индустриализации страны. Это в свою очередь, требует все больших затрат на проектирование, строительство и эксплуатацию планируемых объектов.

Расчеты по определению экономической эффективности капитальных вложений, при планировании и строительстве промышленных районов, должны проводиться на всех стадиях и этапах проектирования и строительства.

В силу разнонаправленного и разномасштабного влияния факторов на полные капитальные вложения и объемы поставок основного оборудования, необходимого для строительства и эксплуатации планируемых промышленных районов в диссертационной работе рассматривается вопрос оценки объема капиталовложений на элементы системы электроснабжения (СЭС), исходя из определения ее рациональных параметров на начальных стадиях проектирования, т.к. система электроснабжения является одним из основных влияющих факторов на формирование и развитие промышленного района, в который вкладываются большие материальные и денежные средства. Для того, чтобы эти средства были рационально использованы, следует руководствоваться следующим:

1) применять не только технически правильные, но и экономически целесообразные решения СЭС;

2) минимизировать сроки проектирования и строительства и определить оптимальные сроки полезного использования построенного объекта.

Следовательно, все более остро встает вопрос создания рациональных систем электроснабжения и улучшения качества проектных решений.

Создать оптимальную СЭС промышленного района — значит выбрать оптимальный уровень напряжения, установить рациональное число и мощности трансформаторных подстанции, правильно разместить их по территории предприятий и жилых районов, рационально выбрать конфигурацию схем электроснабжения, т. е. принять верное решение по выбору оптимальных параметров элементов СЭС. ¦ ~.

В самом общем виде процесс проектирования любого объекта, системы может быть представлен состоящим из четырех основных этапов:

1) постановка задачи или так называемое «внешнее проектирование», определение свойств и характеристик будущей системы, ориентировочная оценка стоимости проектирования, производства и эксплу^ > атации будущей системы;

2) синтез проекта, в сущности это формирование вариантов системы из отдельных элементов;

3) анализ вариантов. На этом этапе производится окончательный расчет всех синтезированных элементов системы;

4) выбор наилучшего варианта по одному (в общем случае — нескольким) критерию.

Научно обоснованное создание оптимальных СЭС промышленного района ускорит электрификацию народного хозяйства, повысит ее эффективность и не будет сдерживать рост промышленного производства. Поскольку основные капитальные затраты идут на сооружение линий, подстанций и распределительных устройств, то выбор оптимальных параметров линий, трансформаторных подстанций и РУ — важная народнохозяйственная задача.

Принятый вариант должен быть эффективен не только для данной отрасли, или тем более предприятий, но и для народного хозяйства в целом. Любое техническое решение должно проводиться в жизнь после того, как оно проверено с точки зрения его экономической целесообразности.

Особенно важно на начальных стадиях проектирования (при минимальной исходной информации) разрабатывать методы комплексной технико-экономической предпроектной оценки систем электроснабжения промышленного района и выявить при этом закономерность формирования структуры систем электроснабжения промышленного района. Необходимо также разрабатывать приближенные способы расчетов и рекомендаций, которые дают возможность на первых стадиях проектирования систем электроснабжения наметить 2−3 (заведомо близких к оптимальному) варианта построения сети промышленного района, повысить качество проекта, сократить сроки проектирования, обеспечить в условиях эксплуатации сети минимальные затраты проводникового материала и потери электроэнергии при эффективном использовании капиталовложений в промышленную энергетику, отказаться от выполнения громоздких технико-экономических расчетов (ТЭР), а также определить важнейшие технико-экономические показатели, такие как: капиталовложения, номенклатуру и потребности в определенных видах электрооборудования, годовые эксплуатационные издержки и ряд других.

Внедрение мощных ЭВМ в практику проектирования 6ЭС дает возможность:

1) провести большой объем вычислительных работ;

2) сравнить множество вариантов;

3) резко повысить производительность труда;

4) выбрать оптимальные параметры элементов систем электроснабжения.

Если говорить конкретно об автоматизации проектирования СЭС, то здесь первоочередной задачей является разработка простых алгоритмов, описывающих отдельные этапы проектирования и весь процесс в целом, и позволяющих создать простые матшатико-экономические модели распределительной сети как основы оптимизации проектирования.

В диссертационной работе впервые в комплексе рассматриваются задачи разработки математико-экономических моделей оптишзации систем электроснабжения промышленного района на начальных стадиях проектирования с использованием метода линеаризации функции приведенных затрат на элементы СЭС.

ВЫВОДЫ К ДИССЕРТАЦИИ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

1. Использование метода линеаризации функции приведенных затрат на все элементы электроснабжения показывает, что его можно применять с достаточной степенью точности при предварительном перспективном проектировании оптимальных систем электроснабжения промышленных предприятий, городов и сельскохозяйственных районов.

2. Исследование принятых допущений при оптимизации систем электроснабжения промышленного района показало, что погрешности, вносимые этими допущениями, находятся в пределах точности инженерных расчетов.

3. В качестве базовой величины для определения численности населения промышленного района может быть выбрана численность промышпенно-производственного персонала. Численность населения промышленного района однозначно определяет как площадь территории, так и электрические нагрузки городской зоны промышленного района.

4. Полученные экономико-математическеи модели при проектировании цеховых электрических сетей является предельно простыми и зависят в основном от плотности электрических нагрузок и от коэффициентов линеаризации функции затрат (X, $, которые являются постоянными для каждой типовой группы элементов систем электроснабжения и могут быть рассчитаны заранее. Это существенно сокращает время решения задач выбора оптимального решения при проектировании систем электроснабжения, а также упрощает и ускоряет технико-экономические расчеты при проектировании систем электроснабжения по сравнению с другими методами, встречающимися в литературе.

5. Разработаны следующие методики: а) методика определения рационального напряжения внутризаводской сети с применением метода линеаризации функции затрат, которая позволяет при проектировании систем электроснабжения определить рациональное напряжение внутризаводской сети в зависимости от протяженности средней длины линии и средней мощности ЦИ1 промышленного предприятияб) методика определения числа магистральных линий, заменяющих радиальные линии, которая позволяет при проектировании систем электроснабжения с учетом надежности и категории приемников электрической энергии промышленного предприятия разрабатывать оптимальную конфигурацию внутризаводской сетив) методика оценки оптимального числа ГШ промышленного предприятия, которая позволяет оценить число ГШ, рациональное напряжение внешнего электроснабжения и сокращает число сравниваемых вариантов систем электроснабжения промышленного предприятияг) методика определения оптимальной мощности подстанции глубокого ввода, которая позволяет в зависимости от места нахождения источника питания, плотности электрических нагрузок и коэффициентов линеаризации функции приведенных затрат определить оптимальную мощность подстанции глубокого ввода, их число и рациональное напряжение внешнего электроснабжения.

6. Использование метода линеаризации функции расчетных затрат позволяет значительно упростить технико-экономические расчеты при сопоставлении вариантов систем электроснабжения промышленных предприятий и промышленного района и дает возможность выявить технико-экономические зоны использования той или иной схемы электроснабжения.

7. Полученные экономико-математические модели и разработанные методики позволяют: а/ оценить объем капиталовложения, номенклатуру и потребность в определенных видах электрооборудования и заказать их у той страны, с которой имеются экономические^отношения в области энергетикиб/ внедрить и использовать их в инженерных расчетах и при проектировании систем электроснабжения промышленного района. При этом достигается экономический эффект за счет освобождения проектировщиков от утомительной вычислительной работы, что позволяет ускорить выполнение проектов при одновременном улучшении их качества путем сокращения числа конкурирующих вариантов.

8. Полученные экономико-математические модели и разработанные методики легко поддаются автоматизации с помощью ЭВМ. Программа выбора оптимальных параметров цеховой электрической сети может быть использована как составная часть САПР системы электроснабжения.