Совершенствование системы управления качеством сельского электроснабжения

Перестройка экономики России, переход от жесткого централизованно-ф го управления производством к использованию механизмов рыночного регулирования требуют теоретического обоснования происходящих преобразований. Переход к рынку вызвал активное внедрение в России международных стандартов качества, предъявляющих более высокие требования к качеству продукции. Так как ранее существовавшие государственные рычаги управления экономикой перестали действовать, в новых условиях хозяйствования решение вопросов управления качеством невозможно без создания действенных экономических механизмов взаимодействия хозяйствующих субъектов.

В рамках отдельного региона страны пересекаются государственные, региональные и отраслевые интересы. Особенно остро эта проблема встает при взаимодействии потребляющих отраслей с электроэнергетикой, являющейся в настоящее время естественным монополистом в передаче и распределении Ф электроэнергии. Экономические отношения между производителями электроэнергии и сельскими потребителями оказались особенно запутанными, сложившиеся взаимоотношения между ними далеки от взаимовыгодных и нуждаются в нормализации. Они должны определять с одной стороны рынком, а с другой — нормативными и правовыми актами.

В настоящее время энергоснабжающие организации не обеспечивают нормируемое качество электроснабжения потребителей, в особенности сельских. Сельский производитель несет от этого значительные убытки. Ответственности за эти убытки практически никто не несет ввиду сложности определения их величины, которые вызваны специфичностью сельскохозяйственного производства. В то же время и потребители не несут экономической ответственности за убытки, наносимые энергоснабжающей организации при несоблюдении правил пользования электроэнергией, задержке платежа и пр. ^ Вопросами повышения качества сельского электроснабжения занимались в институте электрификации им. Горячкина, в ВИЭСХ, в научной печати делались попытки расчета убытков потребителей от снижения качества электроснабжения. Основными недостатками существующих научных разработок являются: 1) не комплексная оценка показателей качества электроснабжения;

2) потери рассматриваются лишь по отдельным технологическим процессам;

3) .не учитываются особенности различных сельскохозяйственных потребителей- 4) не поднимался вопрос расчета убытков энергоснабжающих организаций- 5) не учитывают специфики рыночной экономики. Вследствие этого до настоящего времени нет научно обоснованных методологических разработок, позволяющих определять убытки сельских производителей и энергопредприятий, адекватных современным условиям хозяйствования.

Поэтому роль экономических исследований в области управления качеством электроснабжения и совершенствования экономического механизма взаимодействия производителей и потребителей электроэнергии в условиях перехода к рынку весьма актуальна.

Цель диссертационной работы состоит в разработке и научном обосновании методических основ совершенствования регионального экономического механизма управления качеством сельского электроснабжения на основе моделирования убытков хозяйствующих субъектов энергетического рынка. Эта цель обусловила постановку следующих основных задач исследования:

— показать, что качество электроснабжения является объектом управления;

— провести анализ изменения государственной политики в области качества сельского электроснабжения;

— обосновать необходимость системного подхода к вопросам повышения качества электроснабжения;

— выполнить анализ динамики сельского электропотребления и требований к качеству электроснабжения сельскохозяйственных потребителей;

— исследовать существующий экономический механизм взаимодействия производителей и потребителей электроэнергии;

— провести исследования по контролю и выполнить анализ показателей качества сельского электроснабжения;

— на основе системного подхода развить и обосновать методологию определения убытков сельских потребителей и производителей электроэнергии в условиях неоднозначности исходных данных;

— разработать систему экономических моделей убытков типовых сельских производителей и энергоснабжающей организации от нарушения требований нормативных документов и взаимных обязательств;

— изучить и обосновать направления повышения качества электроснабжения сельских потребителей;

— совершенствовать экономический механизм управления качеством сельского электроснабжения.

В соответствии с перечисленными задачами определены структура диссертации и направления исследования.

Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:

— обоснован методологический аппарат системы управления качеством в электроэнергетике;

— использован системный подход к проблеме качества электроснабжения, учитывающий интересы производителей и сельскохозяйственных потребителей;

— предложена методология оценки убытков производителей и потребителей электроэнергии от несоблюдения требований нормативных документов и взаимных обязательств;

— разработаны методики и методические положения на основе системы экономических моделей убытков потребителей и производителей электроэнергии, являющиеся методической базой для совершенствования экономического механизма управления качеством сельского электроснабжения;

— показаны пути и методы реформирования экономического механизма управления качеством сельского электроснабжения в условиях перехода к рынку.

Объектом исследования в работе являются сельские производственные потребители электроэнергии, энергоснабжающая организация и службы государственного энергетического контроля и надзора.

В качестве предмета исследования выступает экономический механизм управления качеством электроснабжения сельскохозяйственных потребителей электроэнергии.

Разработанные и обоснованные в диссертации научные положения, теоретические предпосылки, методология оценки потерь хозяйствующих субъектов энергетического рынка представляют научно-методическую основу совершенствования системы управления качеством сельского электроснабжения.

Основные методические положения диссертационного исследования реализованы в научно-исследовательских работах, заключительные отчеты которых зарегистрированы за номерами государственной регистрации №ГР80 052 150, 81 003 712, 183 001 657, 287 001 160, 80 052 152, 18 500 182 277.

Разработанные автором научные и практические материалы, результаты и рекомендации переданы для использования в АО «Вологдаэнерго», департаменту по сельскому хозяйству и продовольствию администрации Вологодской области, а также ряду сельскохозяйственных предприятий, где проводились исследования. Этот факт подтверждается соответствующими документами.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Областной научно-технической конференции (1982), Краевой научно-технической конференции (Краснодар, 1983), Межвузовских конференциях (Челябинск, 1985, 1986), 4 Республиканской научно-технической конференции (Киев, 1985), Межзональной конференции молодых ученых и специалистов (Ленинград, 1986), 4 Всесоюзной научно-технической конференции (Киев, 1987), на Всесоюзных научно-технических семинарах (Абакан, 1989, Петрозаводск, 1991, Гомель, 1991), на Всероссийской научно-практической конференции (Тула, 1997).

Основные положения и научные результаты диссертационной работы опубликованы в 2 монографиях (авт. 14,3 п.л.), учебном пособии (авт.2,5п.л.), 7 статьях в центральных журналах (авт.2,5 п.л.), 17 статьях в сборниках трудов, тезисах докладов, методических пособиях (авт.4,6 п.л.).

Результаты исследования несимметрии напряжений показали, что в сельских распределительных сетях коэффициент несимметрии практически повсеместно превышает допустимые значения и достигает 8%. Включение компен-сирующиих устройств позволит несколько снизить остроту этой проблемы за счет уменьшения перетоков реактивной мощности в сети. Однако в основном несимметрия вызвана нерациональным подключением однофазных потребителей к трехфазной сети. Выравнивание загрузки отдельных фаз позволит улучшить режимы напряжения в сети и снизить в ней потери электроэнергии.

Средства местного и индивидуального регулирования, устанавливаемые у потребителя, необходимо сочетать с мерами по компенсации реактивной мощности, выравниванию нагрузок фаз и другими мерами, снижающими отрицательное воздействие потребителей электроэнергии на качество напряжения.

Ввиду увеличения удельного веса «искажающих» электроприемников, в перспективе ожидается ухудшение гармонического состава в распределительных сетях. Поэтому необходимо предусмотреть мероприятия и технические средства по снижению высших гармоник в кривой питающего напряжения. Поскольку искажения в большей мере «обязаны» 3 гармонике, эффективным будет применение понижающих трансформаторов 10(6)/0,4 кВ со схемой соединения обмоток «звезда-зигзаг». Такие трансформаторы одновременно обеспечивают и уменьшение несимметрии напряжений.

Выбор средств регулирования напряжения зависит от местных условий, и окончательное решение о выборе тех или иных средств регулирования напряжения зависит от исходной информации о нагрузках и качестве напряжения на конкретном предприятии. Рассмотрим пример предложенных мероприятий для двух животноводческих комплексов.

На животноводческом комплексе ОАО «Васильевское» целесообразно применение компенсирующих устройств с целью снижения неоправданных перетоков реактивной мощности и снижения потерь электроэнергии. В качестве компенсирующих устройств на ТП-1 рационально использовать комплектные нерегулируемые конденсаторные установки типа ККУ-0,38−180. Для ТП-2 возможны два варианта: нерегулируемая ККУ-0,38−180 или регулируемая установка ККУ-0,38−360. Достоинством первого варианта является однотипность и меньшая стоимость оборудования, а второй позволяет компенсировать не только базисную, но и переменную составляющую графика потребляемой реактивной мощности. Указанные мероприятия обеспечивают снижение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах и линиях электропередач 10 кВ на 83 тыс. кВт-ч в год.

Для повышения качества напряжения необходимо использовать сезонные переключения регулировочных отпаек силовых трансформаторов: на ТП-2 в летний период рационально переключение устройства ПБВ на -5%. Сезонное переключение регулировочных отпаек трансформатора, не требующее дополнительных капитальных затрат, только на ТП-2 дает экономический эффект 5,7 тыс. руб. (в сопоставимых ценах 1983 г.).

Учитывая, что падение напряжения во внутрицеховых сетях может превышать 7%, для ответственных потребителей комплекса, находящихся в неблагоприятных по качеству напряжения условиях, целесообразно применять местные средства регулирования напряжения. Это, прежде всего, установки ультрафиолетового и инфракрасного облучения. Для этой цели могут быть использованы вольтодобавочные регуляторы напряжения [285] или другие средства местного регулирования напряжения.

На свинокомплексе совхоза «Красная Звезда» [79] переключение регулировочных отпаек трансформатора на подстанции № 3 из положения «О» в положение «+5%» позволяет снизить математическое ожидание фазного напряжения на шинах низкого напряжения с 243 до 224 В (зимний период). Расчетный экономический эффект составляет 18,6 тыс. руб. (в ценах 1990 г.). Необходимо симметрирование нагрузки по фазам корпуса N9. Применение вольтодо-бавочного регулятора напряжения на установках инфракрасного облучения в корпусе № 2, где содержатся поросята-сосуны, дает расчетный экономический эффект 1,2 тыс. руб. (в тех же ценах).

Периодически измеряя в точках присоединения наиболее ответственных потребителей токи и напряжения на каждой из фаз в периоды максимальной и минимальной загрузки, можно обеспечить присоединения на каждый фазный провод линии потребителей примерно одинаковой мощности.

Разработку мероприятий по улучшению качества электроэнергии производят оперативная диспетчерская служба предприятия электрических сетей ОДГ РЭС, энергосбыт и его отделения с привлечением при необходимости других подразделений РЭУ (ПЭО) и ПЭС.

На основе статистической информации об отклонениях напряжения выбираются мероприятия по улучшению режима напряжения. В случае, если гистограмма частично или полностью находится вне пределов допустимого диапазона, но ее ширина не превосходит допустимый диапазон отклонений напряжения в контрольном пункте, может быть рекомендовано изменение рабочего ответвления трансформатора ТП, изменение уставки по напряжению регулятора центра питания, изменение постоянно включенной мощности конденсаторной батареи, включение или отключение вольтодобавочного трансформатора.

Изменение уставок регулирующего устройства в центре питания должно производиться таким образом, чтобы удовлетворить требованиям всех или большинства потребителей контрольных пунктов.

Для потребителей контрольных пунктов, в которых не удалось обеспечить требуемый режим напряжения с помощью выбранных мероприятий, следует сформулировать требования к средствам местного регулирования у потребителя и энергоснабжающей организации.

Особые трудности в поддержании показателей качества электроэнергии связаны с отсутствием необходимых измерительных приборов в электрических сетях, а также сложностью методов измерений.

Повышение экономичности передачи электроэнергии.

Себестоимость передачи и распределения электроэнергии включает стоимость эксплуатационного и ремонтного обслуживания сетей (заработная плата и материальные расходы), амортизационные отчисления и стоимость технологического расхода электроэнергии при передаче и распределении ее в сетях.

Стоимость эксплуатационного и ремонтного обслуживания, а также амортизационные отчисления определяются стоимостью схемы электроснабжения. Удорожание схемы электроснабжения приводит к увеличению затрат на амортизацию, обслуживание и ремонт сетей. К необоснованному увеличению стоимости схемы электроснабжения приводит завышение мощностей трансформаторов и строительной части линий электропередач. Замена трансформаторов, где это экономически целесообразно, может дать значительный эффект. Однако при затратном формировании тарифной ставки энергоснабжающая организация не заинтересована в снижении стоимости схемы электроснабжения.

Снизить амортизационные отчисления позволяет повторное использование оборудования и арматуры, высвободившихся в результате реконструкции, и увеличение их сроков службыбережное и экономное использование опор, арматуры и прочих материальных ресурсов. Зачастую бывшие в употреблении, но вполне годные линейная арматура, провода и демонтированные стойки валяются, засоряя поля. Материальное стимулирование возврата списываемых материалов может дать значительный экономический эффект, снизить затраты на капитальное строительство и, тем самым, повысить экономичность передачи электроэнергии.

Как уже говорилось, технологический расход электроэнергии включает необходимый расход и собственно потери электроэнергии. Снижения потерь электроэнергии можно добиться поддержанием мощностей электрооборудования на уровне оптимальных, снижением перетоков реактивной мощности, выравниванием графиков нагрузки, проведением организационных и других мероприятий.

Для снижения потерь энергии и мощности в распределительных сетях и повышения надежности электроснабжения целесообразно сокращение радиуса сетей 10 кВ и разукрупнение подстанций напряжением 35 и ПОкВ. Сокращение протяженности линий осуществляют при реконструкции существующих сетей путем сооружения новых трансформаторных подстанций напряжением 10/0,4 и 35/10 кВ.

На вновь строящихся крупных объектах (птицефабриках, животноводческих комплексах) практикуются подстанции глубокого ввода высокого напряжения, которые значительно уменьшают протяженность распределительных сетей и потери электроэнергии. Находит применение двухступенчатая система распределения электроэнергии (110/35/0,38- 110/20/0,38- 110/10/0,38 кВ), при которой снижается потребность в трансформаторной мощности и уменьшается технологический расход энергии.

Приближение подстанции более высокого напряжения к потребителю снижает технологический расход электроэнергии на величину, равную квадрату отношения уровней напряжения, т. е. при передаче мощности к подстанции потребителя по линии на напряжении 35 кВ вместо 10 кВ снижает потери в ней в 12 раз.

Систематический расчет потокораспределения и определение точек то-кораздела являются основанием для проведения оптимальных размыканий в замкнутых сетях, и тем самым, для снижения расхода энергии при ее распределении между трансформаторными подстанциями.

Заметное снижение расхода энергии дает замена проводов на участках, где нагрузка превышает экономически допустимые уровни, что также целесообразно с точки зрения механической прочности. Ввиду уменьшения активного сопротивления при увеличении сечения провода, при той же передаваемой мощности расход энергии снижается, например, замена провода АС-35 на АС-70 дает снижение потерь активной мощности на 84%.

Как видно из полученных статистических данных, в сельских распределительных сетях имеется значительный резерв снижения потерь электроэнергии за счет повышения коэффициентов силовых трансформаторов. В каждом конкретном случае можно выявить возможности увеличения загрузки трансформатора. В действующих сетях увеличить загрузку одного из трансформаторов двухтрансформаторной подстанции можно, выведя в холодный резерв один из двух малозагруженных трансформаторов или заменив незагруженные трансформаторы трансформаторами меньшей мощности. Замена целесообразна при загрузке трансформаторов менее, чем установлены нормативными материалами Сельэнергопроекта наименьшие коэффициенты загрузки трансформаторов для различных типов потребителей, которые определены из условия минимума приведенных затрат на покрытие постоянных и переменных потерь мощности в трансформаторах. Систематический контроль загруженности трансформаторов потребительских подстанций и своевременная замена недогруженных или перегруженных трансформаторов позволят получить значительный экономический эффект.

Уменьшение перетоков реактивной мощности также снижает потери мощности в сети. В промышленных сетях компенсация реактивной мощности производится в обязательном порядке. В сельских сетях стоит задача повышения коэффициента мощности с доведением его до 0,95. Компенсация реактивной мощности у сельскохозяйственных потребителей достигается установкой конденсаторных батарей, главным образом на низкой стороне трансформаторов 10/0,4 кВ.

Снижению перетоков реактивной мощности способствует замена малоза-груженных асинхронных двигателей на двигатели меньшей мощности, так как коэффициент реактивной мощности увеличивается при уменьшении его загрузки, например, если при 100%-й загрузке он равен 0,75, то при 50%-й загрузке — 1,17- а при 30% - 1,69 [103].

На крупных животноводческих комплексах и других сельскохозяйственных предприятиях со значительной реактивной нагрузкой необходима компенсация реактивной мощности, в первую очередь реактивной мощности трансформаторов. Для предприятий, потребляющих более 30 тыс. кВт-ч электроэнергии в месяц, предусматривается стимулирование в виде скидок (надбавок) к тарифу за компенсацию реактивной мощности. При установке средств компенсации реактивной мощности потребитель имеет экономический эффект как за счет экономии электроэнергии, так и от снижения тарифной ставки при оплате за электроэнергию.

Уменьшить технологический расход энергии можно внедрением в сети технологически принципиально нового электрооборудования. Переход от воздушных линий к воздушно-кабельным дает снижение инвестиций и технологического расхода электроэнергии в сетях напряжением 0,38−10 кВ. Упрощение конструкций опор, увеличение длины пролетов, исключение металлоконструкций, контуров заземления, возможность монтажа воздушных кабелей по стенам промышленных и жилых зданий ускорение монтажных работ при строительстве способствуют удешевлению воздушно-кабельных линий и делают их конкурентоспособными. Уменьшение полосы отчуждения, экологическая совместимость линий при прохождении трасс по лесным и сельскохозяйственным угодьям дают дополнительный экономический эффект.

Снижение реактивного сопротивления воздушного кабеля в пять раз по сравнению с проводами воздушной линии приводит к уменьшению перетоков реактивной мощности по участкам сети, к улучшению режима напряжения в такой сети и увеличению ее пропускной способности, уменьшается расход активной мощности на передачу и распределение энергии и затраты на средства компенсации реактивной мощности.

Проектирование и строительство электропередач пульсирующего тока, которые представляют собой устройства для одновременной передачи по линии постоянного и переменного токов, позволит существенно снизить технологический расход электроэнергии в сетях вследствие снижения емкостных токов и ослабления влияния поверхностного эффекта. Технологический расход активной мощности в линиях электропередач пульсирующего тока уменьшается примерно в 3,5 раза при наложении постоянного напряжения на каждую фазу переменного тока, которое в раз выше фазного напряжения. Можно использовать существующие электрические сети для передачи энергии постоянным током, что повышает экономичность и пропускную способность действующих сетей.

Значительного эффекта можно добиться использованием в действующих энергосистемах нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. К возобновляемым источникам энергии в нашем регионе относится энергия солнечного излучения, ветра, воды, биомассы растительного и животного мира и пр. Выработка электроэнергии в непосредственной близости от потребителя на основе возобновляемых источников энергии обусловит снижение перетоков энергии и тем самым уменьшение технологического расхода энергии и мощности в сетях.

В настоящее время разработаны и внедряются унифицированные проекты малых и микро-ГЭС, а также ветроэлектростанции, которые становятся серьезной альтернативой крупным электростанциям. Главным их достоинством является быстрое сооружение на небольших речках и ручьях, на перепадах каналов, существующих водохранилищах при значительно меньшем экологическом воздействии на окружающую среду. Рост цен на органическое топливо и электроэнергию, значительная удаленность сельскохозяйственных потребителей от центра питания и рост их энерговооруженности способствуют развитию малой энергетики на селе.

Наличие крупных ресурсов торфа, отходы сельскохозяйственного производства и лесного хозяйства создают потенциал для использования биоотходов в целях получения энергии. Существующие технологии получения газа и моторного топлива из биомассы экономически приемлемы.

На крупных животноводческих комплексах и птицефабриках существует большая проблема по обеззараживанию и утилизации навоза и жидкой фракции, особенно при гидросмыве. Несколько упростить эту задачу позволяет использование электрофлотокоагуляционной обработки жидкой фракции. Сооружение биогазовых энергетических установок помимо решения экологической проблемы позволяет производить биотопливо и получать электроэнергию для собственных нужд.

В энергодефицитных районах экономически целесообразно использовать ветроэнергетические установки при параллельной работе на сеть или для создания автономных источников электроэнергии на удаленных объектах, например, для питания погружного насоса при подаче воды в накопительный резервуар. Преимуществами ветроэнергетических установок являются сравнительно небольшие затраты на капитальное строительство и быстрая окупаемость при имеющейся тенденции роста тарифов на электроэнергию, экологическая безопасность, быстрый монтаж и пусконаладка, незначительный объем профилактического обслуживания, возможность расположения вблизи удаленного потребителя. В ближайшее время наиболее перспективны ветроустановки мощностью до 15 кВт.

Все более широкое распространение получают солнечные энергоустановки. В сельском хозяйстве используются низкотемпературные установки по преобразованию солнечной энергии в тепло. Эффективен солнечный обогрев теплиц, основанный на парниковом эффекте, работают солнечные водонагреватели, водоподъемники, сушилки.

Во многих случаях возможно добиться снижения технологического расхода энергии без дополнительных капитальных вложений организационными мероприятиями как со стороны энергоснабжающей организации, так и со стороны потребителя.

Режимы работы сельских электрических сетей в большинстве случаев определяются режимами работы потребителей. Как показал анализ, далеко не полностью используется пропускная способность линий электропередач и трансформаторов, сети загружены недостаточно и неравномерно. Проблема заключается не только в проектных просчетах и деятельности энергоснабжающей организации, потребитель, упорядочивая работу технологических установок, может способствовать уплотнению и выравниванию графиков нагрузки и повышению загрузки силовых трансформаторов.

Главными причинами повышения коммерческой составляющей технологического расхода энергии в электрических сетях являются неравномерная оплата потребленной электроэнергии, хищение ее бытовыми потребителями. С целью усиления борьбы с этими явлениями целесообразно создание абонентских бригад энергонадзора. За бригадой закрепляют определенный район сельской местности и ежемесячно планируют два показателя: процент оплаты по закрепленному району и среднюю сумму оплаты на одного бытового абонента.

Процент оплаты определяется как отношение оплаченной электроэнергии к величине ее поступления в данный район электрической сети, выраженное в процентах. Он должен приближаться к 100%, снижение указывает на появление неплательщиков, задерживающих оплату. Средняя сумма оплаты — это отношение суммарной стоимости оплаченной энергии к количеству абонентов. Средняя сумма оплаты при стабильной экономической ситуации должна оставаться неизменной или постепенно возрастать, поэтому при ее понижении следует рассмотреть возможность безучетного пользования (хищений) электроэнергии.

При работе с производственными сельскохозяйственными потребителями основными задачами бригады являются выявление неучтенной электрической мощности производственных установок, проверка состояния расчетных приборов учета электроэнергии, соответствия номинальной мощности трансформаторов тока подключенной к ним нагрузке, контроль сроков поверки приборов, наличия пломб на счетчиках и других приборах и устройствах, где это необходимо.

Работа с коммунально-бытовыми потребителями предполагает проведение рейдов для выявления безучетного электропотребления, сравнения оплаты абонента с установленной мощностью его электроприемников, выявления и разъяснительной работы с неплательщиками и подготовки заявок диспетчерским службам районных электрических сетей на отключение злостных неплательщиков.

Организационные трудности при внедрении мероприятий по снижению технологического расхода энергии создает тот факт, что эффект должен распределяться между энергоснабжающей организацией и потребителем, так как часть оборудования сельских электрических сетей находится на балансе энер-госнабжающих организаций, а часть — на балансе потребителей. Тем не менее, необходима постоянная работа по планированию перспективных мероприятий развития и реконструкции основной сети, направленных на снижение технологического расхода энергии.

5.3 Эффективность повышения качества электроснабжения.

Определение оптимального уровня качества электроснабжения является важнейшей проблемой, затрагивающей интересы как производителя, так и потребителя. Необходимый уровень качества — категория историческая, ее изменение зависит от целого ряда факторов. Общая тенденция развития систем электроснабжения направлена на дальнейшее повышение качества. Это имеет свое объяснение. С увеличением суммарной мощности нагрузки и числа электроприемников растут убытки потребителей от снижения качества электроснабжения. Появляются технологические установки, которые способны нормально работать только при высоком уровне качества напряжения. Появление высших гармоник в кривой напряжения, возникновение несимметрии токов, резких отклонений напряжения могут стать причиной отказов релейной защиты и автоматики, повреждения оборудования станций и подстанций, отключения линий электропередачи. В отдельных случаях это может привести к полному нарушению режима работы энергосистем. Происходит постепенное ужесточение норм, что связано с большими затратами и усложнением эксплуатации энергосистем.

В настоящее время существует три категории требований, предъявляемых к качеству:

1) требование абсолютного качества, обеспечиваемое технической оснащенностью (применяется в ракетной технике, электронике);

2) требование оптимального качества с учетом экономичности изделия (при автоматизации и механизации процесса производства);

3) требования к качеству, связанные с техникой безопасности (в авиационной технике, вредных производствах).

В электроснабжении возможности техники значительно шире того предела, который диктуется экономической целесообразностью. В каждый данный момент времени техника ставит предел целесообразного повышения качества, а экономические ограничения.

Усложнение сельских систем электроснабжения, повышение чувствительности к качеству электроснабжения технологических установок вызывают потребность совершенствования методов оптимизации условий совместного функционирования этих систем. Критерием оптимизации совместного функционирования двух систем являются затраты на развитие сетей и убытки потребителей и производителей от снижения качества электроснабжения. Учет убытков обеих систем при оптимизации качества электроснабжения позволяет сформулировать требования к надежности электроснабжения отдельных типов потребителейк качеству напряжения, в том числе при формировании норм качествак конфигурации сельских электрических сетей. Сокращение длительности перерывов, сужение диапазона отклонений напряжения позволяют снизить убытки потребителей и производителей электроэнергии, но увеличиваются затраты на содержание электрической сети. Поэтому возможна постановка оптимизационной задачи поиска наилучших значений показателей качества электроснабжения.

Поскольку определение перспективного оптимального уровня качества электроснабжения затрагивает интересы потребителя и производителя, оптимальным считается качество, при котором сумма затрат в систему электроснабжения и убытков потребителей и производителей будут минимальны.

3 + ЕУ -" min, где 3 — затраты в реконструкцию электрических сетей или на мероприятия по повышению качества электроснабженияZV — сумма убытков потребителей и производителей электроэнергии от снижения качества электроснабжения.

Эффективность работы системы управления качеством заключается в том, чтобы обеспечить опережающие темпы роста совокупного уровня качества электроснабжения по отношению к темпам роста затрат, необходимых для улучшения качественных характеристик.

Увеличением затрат в систему электроснабжения теоретически можно добиться любых значений показателей качества. Однако каждые последующие вложения дают все меньшую прибавку качества. Дополнительные капитальные вложения позволяют повысить качество электроснабжения, но одновременно сказываются на величине тарифной ставки, вызывая ее рост. Не любые средства повышения качества могут быть экономически оправданы, окончательный выбор делается на основе их технико-экономического сравнения, как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации. Экономически оправданы вложения, окупающиеся снижением потерь от некачественного электроснабжения (рис. 5.4).

Рис. 5.4.

Каждая из двух систем (потребителя и производителя) достигает оптимума функционирования при различных условиях. Затраты энергоснабжающей организации на сеть зависят от характеристик системы электроснабжения. Эти характеристики системы определяют технико-экономические показатели работы распределительных сетей и оказывают влияние на режимы работы электроприемников. Применяемые критерии оптимальности не учитывают взаимосвязи интересов производителя и потребителя.

Главной особенностью электроснабжения потребителей является питание от крупных электростанций или районных подстанций высокого напряжения с большим радиусом действия, что снижает надежность электроснабжения потребителей. Надежность отличается от других показателей качества тем, что при отключении электроснабжения все остальные показатели качества теряют свое практическое значение. Повышение надежности систем электроснабжения обычно связано со значительными капитальными вложениями. Возможны два подхода к учету фактора надежности электрических сетей. В первом случае убытки от перерывов в электроснабжении сопоставляются с затратами на создание сети. В другом случае вычисляются затраты при заданных параметрах надежности. В обоих случаях учитываются потери рабочего времени на восстановление их работоспособности и необходимые для этого материальные затраты. Величина допустимых отклонений напряжения определяет затраты на сеть, расход проводникового материала, потребность в средствах регулирования напряжения и т. д.

С точки зрения потребителя желательно, чтобы перерывы в электроснабжении были минимальны, а напряжение стремилось к номинальному, так как в этом случае обеспечивается оптимальный режим использования электроприемников. Для повышения экономичности системы электроснабжения целесообразно установление оптимальных значений параметров качества из экономических соображений.

Потребитель постепенно оплачивает дополнительные вложения в развитие и совершенствование системы электроснабжения в виде увеличения амортизационных отчислений в тарифной ставке на электроэнергию. Следовательно, в интересах потребителей, чтобы увеличение платежей было меньшим, чем убытки от перерывов и низкого качества напряжения. Снижение убытков при значительном удорожании сети может оказаться не эффективным ввиду значительного роста тарифной ставки. При существующем положении с качеством электроснабжения сельских потребителей для этого существует широкий диапазон возможностей.

В настоящее время, при затратном формировании тарифной ставки, энер-госнабжающая организация заинтересована в увеличении стоимости основных производственных фондов. В таком случае увеличиваются допустимые затраты на эксплуатационное обслуживание и ремонт и увеличиваются экономические возможности предприятия без изменения структуры себестоимости передачи электроэнергии, что, собственно, контролирует региональная энергетическая комиссия. Кроме того, обоснованное увеличение капитальных вложений в сети, как правило, способствует снижению убытков от некачественного электроснабжения. В связи с тем, что увеличение затрат в основные фонды включается в тарифную ставку и оплачивается потребителем, это удорожание не только не снижает прибыльности предприятия, но даже способствует ее росту.

Эффективность капитальных вложений в реконструкцию сети для производителя обеспечивается снижением суммы расходов за счет сокращения числа ремонтных операций и убытков от низкого качества электроснабжения. В случае компенсации производителем потерь потребителя, производитель терпит убытки, равные сумме собственных потерь и компенсируемых убытков потребителей. Затраты в мероприятия по повышению качества электроснабжения, в большинстве случаев, несет производитель. Поэтому для производителя чем меньше сумма убытков и дополнительных затрат в повышение качества, тем эффективнее мероприятие, т. е. предпочтительнее тот вариант, который приведет к минимальным затратам производителя.

В других условиях, при рыночном формировании тарифной ставки, убытки самого производителя и компенсируемые убытки потребителя приведут к снижению прибыли. Затраты производителя в развитие и реконструкцию электрических сетей также осуществляются за счет суммы прибыли. Для обеспечения эффективности капитальных вложений в мероприятия по повышению качества необходимо, чтобы снижение убытков было не меньшим, чем рост затрат, так как собственно эффектом является разница между величиной снижения убытков и вложенных в это снижение затрат. Предельно допустимые затраты равны величине снижения убытков. Если имеет место большее снижение убытков, чем вложения в сети, то мероприятие прибыльно. Изменение уровня электромеханизации технологических процессов способствует изменению потерь от некачественного электроснабжения и, соответственно, эффективности проводимых мероприятий.

Выбор варианта мероприятий по величине экономического эффекта за расчетный период вычисляется с учетом фактора времени. Суммарный по годам расчетного периода экономический эффект рассчитывается в виде чистого дисконтированного дохода, обеспечивающего максимизацию доходов от вкладываемого капитала за весь жизненный цикл инвестиционного проекта. Чистый дисконтированный доход представляет собой текущую стоимость дохода от сделанных инвестиций [78, 56]: где Р, — суммарные результаты, достигаемые на 1-м шаге расчета. Стоимостная оценка результатов в ¿—м году определяется как сумма основных и сопутствующих результатов в этом же году- 3, — затраты, осуществляемые на том же шагеЕи — норма дисконта, равная приемлемой для инвестора норме дохода на капиталТ — горизонт расчета, равный конечному году расчетного периода, на котором производится ликвидация объекта. За начальный год расчетного периода принимается год начала финансирования работ по осуществлению мероприятия, включая проведение научных исследований.

Затраты на реализацию мероприятия включают затраты всех ресурсов в году t при производстве {^т) и при использовании продукции (3йт) (без учета затрат на приобретение самой продукции), включая затраты на получение сопутствующих результатов. Они определяются единообразно: где И, — текущие издержки при производстве (использовании) продукции в году t без учета амортизационных отчислений на реновациюК, — единовременные затраты при производстве (использовании) продукции в году Л (- остаточная стоимость основных фондов, выбывших в году t.

Для мероприятий, характеризующихся стабильностью технико-экономических показателей по годам расчетного периода и когда неизвестна.

3П{И) =и1+к1 э динамика затрат и результатов по мероприятию, расчет экономического эффекта определяется:

Я рг~3г кр+Еи ' где Рг — неизменная по годам расчетного периода стоимостная оценка результатов мероприятия, включая основные и сопутствующие результатыЗр — неизменные по годам расчетного периода затраты на реализацию мероприятия.

Зг = Иг+(кр+Е")-К, где Иг — годовые текущие издержки при использовании средств повышения качества (без учета амортизации на реновацию) — кр — нормативный коэффициент реновации основных фондов при использовании продукции, определяемый с учетом фактора времениК — единовременные затраты при внедрении средств повышения качества. В случае распределения их во времени, приводятся по фактору времени к расчетному году.

При экономической оценке мероприятий по повышению качества электроснабжения показателем результата выступает величина стоимости снижения потерь от низкого качества электроснабжения:

АУГ — Зг.

Эт~ К + ' где ЛУГ — величина снижения убытка в год при повышении качества электроснабжения в результате внедрения мероприятия по повышению качества.

Исключить из поля зрения заведомо неэкономичные варианты позволяет установление предельно допустимых значений затрат. В таком случае целесообразен подход, применяемый при оценке недвижимости, когда допустимые затраты в мероприятия определяются величиной дохода в результате реализации мероприятия. Итак, максимальные годовые затраты определятся из условия:

АУГ-3Г ——>0 тогда, преобразовав это выражение с учетом составляющих затрат и убытка, получим: где АУ², АУ8' - изменение суммы убытков потребителей и производителей электроэнергии в результате проведения мероприятий по повышению качества электроснабжения.

При равенстве показателей, т. е. при предельных капитальных вложениях, имеет место нормативный годовой экономический эффект, соответствующий нормативу Ен. В случае вложения меньших затрат обеспечивается больший, т. е. сверхнормативный эффект.

В состав единовременных затрат на осуществление мероприятия включаются, кроме капитальных вложений (независимо от источников финансирования), затраты на научно-исследовательские, экспериментальные, конструкторские работы, на освоение производства, затраты на приобретение, демонтаж, доставку и монтаж, наладку и освоение оборудования, стоимость строительства или реконструкцию зданий и сооружений и др. затраты, пополнение оборотных средств, связанное с внедрением данного мероприятия (запасы сырья, материалов, топлива, полуфабрикатов и незавершенное производство).

Текущие издержки включают затраты, учитываемые в соответствии с принятым порядком калькулирования себестоимости продукции (без учета амортизационных отчислений), это, прежде всего, стоимость потерь электроэнергии и затраты на обслуживание и ремонт внедряемой техники.

Изменение величины убытка при дополнительных капитальных вложениях в сеть определяется на основании приведенных выше зависимостей расчета убытков с учетом изменения основного параметра качества. При изменении длительности перерыва в электроснабжении в существующие зависимости убытков от длительности перерыва подставляется вместо значения т (х^ разница длительности перерыва: до и после проведения мероприятия (тгт2).

ЛУГ =я,(г, -т2) + а2(т! -г22).

Аналогично при изменении гистограммы отклонений напряжения на питающей подстанции потребителя в результате проведения мероприятий вместо вероятности диапазонов отклонений напряжения подставляется разность вероятности диапазонов отклонений напряжения до и после проведения мероприятия:

— Ру2) Уу. V.

Пример. В предыдущем разделе приведена гистограмма отклонений напряжения на молочном комплексе по беспривязному содержанию 400 коров до проведения мероприятий по регулированию напряжения и определена величина убытка в результате сверхнормативных отклонений напряжения. В результате переключения отпаек трансформаторов питающей подстанции получена другая гистограмма отклонений напряжения. В табл. 5.1 показана вероятность диапазонов отклонений напряжения до и после переключения отпаек трансформатора питающей подстанции.

Заключение

.

В диссертации поставлена важная проблема повышения качества электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, решение которой носит системный, комплексный характер. В ней рассматривается совокупность вопросов теории качества, применительно к вопросам сельского электроснабжения, предложены пути и методы совершенствования экономического механизма управления качеством, позволяющие упорядочить взаимоотношения хозяйствующих субъектов энергетического рынка. Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Анализ теории и истории развития систем качества позволяет сделать заключение, что процесс создания и совершенствования систем управления качеством далек от завершения, особенно в России, где только приступили к международной сертификации систем качества на предприятиях. Аргументирован методологический аппарат систем управления качеством и обоснованы соответствующие категории систем качества применительно к электроэнергетике.

2. В работе определена роль государственного управления. Проводимая государственная политика в области повышения качества сельского электроснабжения свидетельствует о том, что совершенствование системы управления качеством сельского электроснабжения в настоящее время необходимо и актуально. Перевод экономики на новые формы хозяйствования формирует новые экономические стимулы, предопределяет поиск взаимовыгодных отношений между производителями и потребителями электроэнергии. Взаимоотношения между энергопредприятиями и потребителями должны определяться с одной стороны рыночными механизмами, а с другой — нормативными и правовыми актами.

3. В работе показано, что электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве дает значительный экономический эффект, но в то же время, делает процесс производства продукции более чувствительным к качеству электроснабжения. Деятельность энергоснабжающих организаций как инфраструктуры сельскохозяйственного производства может оказывать существенное влияние на конечные результаты сельского производителя. Это влияние неодинаково для предприятий различного уровня специализации и концентрации производства, в наибольшей степени оно сказывается на крупных специализированных предприятиях, где качество электроснабжения становится фактором, существенно влияющим на эффективность основного производства.

4. Комплексное статистическое исследование показателей качества электроснабжения и обработка эксплуатационной статистики позволили сделать выводы о недостаточной надежности электроснабжения сельских потребителей. Показатели качества напряжения также выходят за пределы, установленные стандартом: отклонения напряжения могут превышать нормируемые значения в 3.4 раза и находиться в допустимых пределах с вероятностью 33.96%, диапазон отклонений напряжения в течение суток достигает 15%, возможно четырехкратное превышение нормируемых значений несимметрии напряжений. Значительны непроизводительные потери мощности и энергии в распределительных сетях.

5. Не системный подход к вопросам управления качеством электроснабжения порождает противоречия. Важен поиск путей взаимной увязки различных инструментов экономического воздействия. Сочетание системно-комплексного подхода к вопросам качества электроснабжения с положениями теории управления является теоретической и методической базой для совершенствования системы управления качеством сельского электроснабжения.

6. Одним из направлений развития теории управления качеством является совершенствование методов моделирования в условиях неопределенности. В работе определены критерии оценки качества электроснабжения на основе потерь партнеров энергетического рынка. Разработана система моделей убытков типовых потребителей и производителей электроэнергии. Системный подход и моделирование поведения системы «производитель-потребитель» способствуют совершенствованию системы управления качеством сельского электроснабжения.

7. Изучение проблем совершенствования системы управления качеством сельского электроснабжения выдвигает в качестве центральной проблему ее экономического механизма, основанного на объективной оценке потерь потребителей и производителей от некачественного электроснабжения. Сельские потребители в настоящее время находятся в наименее выгодных условиях в сравнении с другими потребителями, ввиду пользования более протяженными и, следовательно, более дорогими и менее надежными сетями.

8. В рамках совершенствования экономического механизма управления качеством предложен механизм взаимной ответственности, основанный на полной компенсации потерь потребителя и производителя электроэнергии от некачественной работы партнеров энергетического рынка.

9. Для повышения заинтересованности работников предприятия электрических сетей и электроэнергетических служб хозяйств в повышении качества электроснабжения рекомендовано материальное стимулирование сельских электриков поставить в зависимость от показателей качества электроснабжения в соответствии с предлагаемой методикой расчета показателей оценки влияния качества электроснабжения на конечные результаты основного производства.

10. По результатам теоретического анализа показателей экономической эффективности аргументирована методика расчета эффекта от внедрения мероприятий по повышению качества электроснабжения на основе чистого дисконтированного дохода с учетом особенностей сельской энергетики.

11. Предложена методика определения предельно допустимых затрат на мероприятия по улучшению качества электроснабжения, позволяющая достаточно просто оценить экономическую эффективность планируемых к внедрению мероприятий на основании выведенных зависимостей и показателей.

12. В целях повышения качества электроснабжения на селе предложены также практические организационно-технические мероприятия повышения надежности сельского электроснабжения, качества напряжения на зажимах электроприемников потребителей и экономичности передачи электроэнергии в распределительных сетях.