Анализ удельных расходов электрической энергии и топлива по котельным региона

УДК 621.311

АНАЛИЗ УДЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ТОПЛИВА ПО КОТЕЛЬНЫМ РЕГИОНА

Н. В. ГРУНТОВИЧ, Ю. О. ГОРЮНОВА

Учреждение образования «Гомельский государственный технических университет имени П. О. Сухого»,

Республика Беларусь

Введение

На данный момент в Республике Беларусь потребление природного газа составляет 62 %, а светлых нефтепродуктов - 13,4 % от общего валового потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Необходимо отметить, что в балансе возобновляемых источников энергии нашей республики значительную долю составляют топливная древесина (46,8 %), тепловые вторичные ресурсы (35,5 %) и древесные отходы (14,2 %) [1].

В настоящее время стоит задача перевода котельных на местные виды топлива (МВТ), которые в основном представлены торфом, древесиной и древесными отходами. В качестве котельно-печного топлива используются: газ природный, мазут, уголь, торф, лигнин, дрова и прочие отходы.

Структура потребления котельно-печного топлива за 2008 г. представлена на рис. 1.

Газ природный

в том числе собственный

Мазут

в том числе из собственной нефти Уголь, включая кокс Газ сжиженный Газ НПЗ

Топливо печное бытовое

Дрова

Прочие виды

Рис. 1. Структура потребления котельно-печного топлива за 2008 г.

Анализ структуры показывает, что основным видом котельно-печного топлива в республике был и остается природный газ.

Очевидно, что повышение цен на природный газ, введение пошлин на сырую нефть, увеличение стоимости на импортируемую электроэнергию приведет к тому, что к 2015-2020 гг. рост цен может быть более значительным и проходить более высокими темпами.

Департамент по энергоэффективности Госстандарта Республики Беларусь осуществляет жесткий контроль за нормами расхода топлива и электроэнергии по котельным. Рассмотрим решение коллегии № 5 от 02.10.2008 г. Департамента по энергоэффективности Госстандарта Республики Беларусь, в котором установлены нормы для котельных, работающих на природном газе:

а) для топлива предельный нормируемый показатель составляет 163 т у. т./Гкал;

б) для электроэнергии предельные нормируемые показатели представлены в зависимости от используемой тепловой мощности и отражены в табл. 1.

Таблица 1

Предельные нормируемые показатели для электроэнергии в зависимости от используемой тепловой мощности

Производительность котельной, Гкал/ч Норма расхода электроэнергии на отпуск тепловой энергии, кВт • ч/Гкал

Ставится задача анализа удельных расходов электроэнергии и топлива по котельным региона, работающим на газе, а также поиск факторов, влияющих на формирование удельных расходов с целью возможности применения установленных Департаментом норм для котельного оборудования.

Для решения поставленной задачи выполнен анализ котельного оборудования Гомельской области, где в настоящее время насчитывается более 900 котельных. В настоящее время 688 действующих котельных имеют номинальную теплопроиз-водительность в диапазоне от 0,5 до 10 Гкал/ч (суммарная теплопроизводительность составляет 1734 Гкал/ч) и 85 действующих котельных имеют номинальную тепло-производительность свыше 10 Гкал/ч (суммарная теплопроизводительность составляет 3818,4 Гкал/ч), остальные закрыты или находятся на реконструкции.

Ранжирование котельных по Гомельской области по расходу электроэнергии представлено в табл. 1. Как видно из табл. 2, большая доля котельных находится в Гомельском районе. Это связано с необходимостью обеспечения потребителей областного центра требуемым количеством тепла.

Большинство действующих котельных (87,65 %) Гомельской области имеют те-плопроизводительность от 0,5 до 10 Гкал/ч. Котельные данного типа установлены на небольших предприятиях, в детских садах, школах, колхозах, совхозах, коммунальных организациях. Номинальную производительность свыше 10 Гкал/ч имеют котельные крупных предприятий с большими мощностями и нагрузками, машиностроительные, ремонтные, металлургические заводы, заводы и фабрики пищевой промышленности.

Таким образом, из 773 котельных региона на природном газе работает 289 котельных, что является весьма значительным и составляет 39,4 % от общего их количества.

Процент котельных с теплопроизводительностью от 0,5 до 10 Гкал/ч, работающих на природном газе, достигает в максимуме 77 % от общего числа по котельным региона. В то же время для котельных с теплопроизводительность свыше 10 Гкал/ч максимум достигает 100 % от общего числа по котельным региона. Это говорит о

том, что не во всех районах области число котельных, работающих на газе, распределено равномерно.

Таблица 2

Структура котельных по районам Гомельской области

Район Общее количество котельных Количество котельных, работающих на природном газе

до 10 Гкал/ч свыше 10 Гкал/ч до 10 Гкал/ч свыше 10 Гкал/ч

Мозырский 35 12 - 4

Калинковичский 45 4 5 4

Лоевский 15 - - Рогачевский 32 2 15 2

Октябрьский 22 1 - Хойникский 14 5 5 5

Чечерский 12 1 3 1

Петриковский 36 - 2 Ельский 29 - 4 Брагинский 12 - 6 Кормянский 13 2 2 2

Жлобинский 37 4 12 4

Наровлянский 10 2 1 2

Буда-Кошелевский 27 2 10 2

Добрушский 27 3 21 2

Лельчицкий 19 1 - 1

Речицкий 73 3 31 2

Житковичский 33 4 - 1

Гомельский 157 34 94 34

Светлогорский 22 4 1 1

Ветковский 18 1 9 1

Для проведения анализа удельных расходов электрической энергии и топлива по котельному оборудованию сформированы информационные базы данных (ИБД). При разработках БД возможно два технических решения:

- использование файловых систем (библиотека наборов данных в рамках операционных систем), специализированная разработка информационной организации данных под набор задач и специализированных программ обслуживания;

- применение универсальных систем управления базами данных в рамках операционной системы, логическое проектирование баз данных и организация доступа к ним из различных прикладных программ.

Структурно-логическое проектирование ИБД может быть представлено тремя видами:

При создании ИБД по котельным Гомельской области была использована взаимосвязанная структура в виде отдельных файловых систем. Фрагмент файла базы данных по котельным Гомельской области с номинальной теплопроизводительно-стью свыше 10 Гкал/ч показан на рис. 2.

Информационная база данных включает в себя следующие требования:

- наименование котельной (ее расположение: город, село, поселок; адрес, номер телефона);

- ведомственная принадлежность;

- тип и количество установленных котлов, срок их эксплуатации;

- общую теплопроизводительность котельной, Гкал/ч;

- вид сжигаемого топлива (газ, дрова, мазут, торфобрикет, уголь, котельнопечное топливо);

- годовой отпуск тепла (расход топлива), Гкал/т у. т.;

- тип здания котельной (встроенная или отдельностоящая);

- наличие приборов учета;

- данные по расходу котельно-печного топлива и электрической энергии фактически и по действующей норме.

Ежеквартально все предприятия представляют в Гомельское областное управление по надзору за рациональным использованием ТЭР «Отчет о результатах использования топлива, тепловой и электрической энергии» по форме 4-нормы ТЭР, где указывают удельный фактический расход топлива и электроэнергии котельных на производство 1 Гкал тепла [2].

Наличие БД по котельному оборудованию Гомельской области позволяет произвести комплексный анализ работы котельных, использующих различные виды топлива, в том числе и природный газ, как основной вид топлива.

Обработку статистических данных целесообразно осуществлять с использованием методов математической статистики: кластерного анализа, корреляционного анализа (метод обработки статистических данных, заключающийся в изучении коэффициентов корреляции между переменными. При этом сравниваются коэффициенты корреляции между одной парой или множеством пар признаков для установления между ними статистических взаимосвязей), регрессионного анализа (линейного) -статистический метод исследования зависимости между зависимой переменной У и одной или несколькими независимыми переменнымиХ1, Х2, ..., Хр [3].

Для анализа статистических данных рассчитываются следующие показатели вариации. По степени вариации можно судить об однородности совокупности, устойчивости значений признака, типичности средней, о взаимосвязи между признаками.

А | В | С | 0 | Е | Г 6 Н 1 1 л 1 к 1 I М | N 0 Р | 0 В

в I- Г- 3 1- 1 4 Ь м- і- ’1- 8 ш [. п |. 12 [а

Мун. Рыжова, 15 МЖК ДКВР-6,5/13 -3 шг,- ПТБМ- зом 42 сашп. ГІ. газмаз. 60880/10585 сч^гг-е т-ЇД-10;тз-860-01; и-есп 166.9 172 172 30,6 30,0

м * > н \\Лист!\\Свыше 10/Лист2 / ]<] I | [>[|

Рис. 2. Фрагмент базы данных по котельным Гомельской области с номинальной теплопроизводительностью свыше 10 Гкал/ч

Абсолютные показатели вариации:

- среднеквадратическое отклонение а - показатель рассеивания значений случайной величины относительно ее математического ожидания:

где п - объем выборки; х, - 1-й элемент выборки; х - среднее арифметическое выборки.

Относительные показатели вариации:

- коэффициент вариации, который показывает, какую долю среднего значения этой величины составляет ее средний разброс:

В отличие от среднеквадратического отклонения коэффициент вариации измеряет не абсолютную, а относительную меру разброса значений признака в статистической совокупности.

Оценить эффективность работы котельного оборудования Гомельской области можно на основании анализа зависимости удельных расходов топлива и электроэнергии на отпуск 1 Гкал. Также необходимо установить, зависит ли удельный расход топлива и электроэнергии от таких факторов, как:

- теплопроизводительности котельных;

- установленной мощности оборудования котельных;

- удаленности потребителей тепловой энергии.

На основе статистических сведений, содержащихся в БД, построены поля зависимости удельного фактического расхода топлива (Жуд.т, кг у. т.) и электроэнергии ( ^уд.ээ, кВт • ч) на отпуск 1 Гкал для котельных, работающих на основном виде топлива - природном газе. Зависимости представлены на рис. 3 и 4. Каждая точка на поле зависимости соответствует котельной со своим удельным расходом.

♦ ** ♦ ♦ ♦ ♦

♦♦ 106, 9

Рис. 3. Зависимость удельного расхода топлива для котельных, работающих на газе

♦ 1.02 ♦

♦ ♦ К « ♦

и* С 4 и ♦ ♦♦ ♦ ♦ г ♦ ♦

Гкал/ч

Рис. 4. Зависимость удельного расхода электроэнергии для котельных,

работающих на газе

Анализ статистических данных показал отсутствие зависимости удельного расхода топлива и электроэнергии от теплопроизводительности котельных. Удельный

расход электроэнергии зависит от установленной мощности оборудования котельных и от удаленности потребителей тепловой энергии (протяженность теплотрассы).

В табл. 3 приведены средние значения х удельного расхода топлива и электроэнергии, среднеквадратические отклонения а и значения коэффициента вариации V для котельных, использующих природный газ.

Таблица 3

Оценка степени разброса удельных показателей расхода топлива и электроэнергии для котельных, использующих природный газ

Всего 289 котельных Значения по расходу топлива

Предельный нормируемый показатель, т у. т./Гкал х , т у. т./Гкал о, т у. т./Гкал £ >

Значения по расходу электроэнергии

Используемая тепловая мощность, Гкал/ч Предельный нормируемый показатель, кВтч/Гкал х, кВтч/Гкал о, кВтч/Гкал > о4

- 0,1-0,5 до 8 - - 32 0,5-1,5 до 10 24,38 9,91 40,62

Что касается удельного расхода топлива, то его среднее значение на 3,3 % превышает предельный нормируемый показатель. Сравнение удельного расхода электроэнергии и установленных Департаментом норм показало отсутствие котельных, удовлетворяющих нормируемым показателям.

Установлено, что среднее значение удельного расхода электроэнергии превышает нормируемое и достигает в максимуме 143,8 % от общего количества котельных с используемой тепловой мощностью в диапазоне 0,5—1,5 Гкал/ч. А для котельных с используемой тепловой мощностью в диапазоне 1,5-3,0 Гкал/ч среднее значение удельного расхода электроэнергии также превышает нормируемое и достигает в максимуме 153,2 % от общего количества котельных.

Для котельных с используемой тепловой мощностью 20,0-50,0 Гкал/ч среднее значение удельного расхода электроэнергии также превышает нормируемое, но достигает в максимуме 25,88 % от общего количества котельных.

Разброс значений для установленных нормируемых показателей достаточно высок и находится в диапазоне 31,78-63,25 %.

Заключение

Таким образом, предварительный анализ статистических данных по работе котельного оборудования показал:

В связи с вышеизложенным предлагается уточнить значения норм расхода электрической энергии и топлива на отпуск тепловой энергии котельными.

Литература

Получено 13.10.2009 г.