Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Повышение энергоэффективности линий электроснабжения предприятий

Improvement of Energy Efficiency of Enterprise Power Supply Lines 

A.F. Kosmachev, Head of the Center for Cable Technologies and Power Supply (Saint Petersburg). O. P. Chekster, Center for Energy Conservation and Energy Efficiency in Power Supply of Communication Facilities (Branch of FSUE "Central Scientific Research Institute of Communications")

Keywords: power supply lines, above-standard electricity use, hidden defects in cable lines, innovative methods

Industrial enterprises are large consumers of electricity. Continuous growth of the electrical energy cost has a negative impact on the production cost, as well as other economic indicators of an enterprise. Therefore the search for possibilities and technical solutions that allow industrial enterprises to reduce electricity use become more and more relevant.

Описание:

Промышленные предприятия являются крупными потребителями электричества. Постоянное увеличение стоимости электрической энергии оказывает негативное влияние как на себестоимость производимой продукции, так на другие экономические показатели предприятий. Поэтому возрастает актуальность поиска возможностей и технических решений, позволяющих промышленным предприятиям сократить объемы энергопотребления.

Повышение энергоэффективности линий электроснабжения предприятий

Промышленные предприятия являются крупными потребителями электричества. Постоянное увеличение стоимости электрической энергии оказывает негативное влияние как на себестоимость производимой продукции, так на другие экономические показатели предприятий. Поэтому возрастает актуальность поиска возможностей и технических решений, позволяющих промышленным предприятиям сократить объемы энергопотребления.

Повышение энергоэффективности линий электроснабжения предприятий

По оценке ведущих экспертов1, в ближайшие пять лет стоимость 1 кВт•ч для российских промышленных предприятий возрастет на 1,5–2 руб. (рис. 1). Получается, что даже на предприятиях с постоянным уровнем ежегодного потребления электроэнергии в 2023 году расходы возрастут на 30 % без увеличения объемов производства продукции. Значит, нужно искать практические решения данной проблемы.

Прогноз изменения цены электрической энергии для российских предприятий
Рис. 1.

Прогноз изменения цены электрической энергии для российских предприятий (автор П. Л. Караулан1)

Оценка возможных решений

Предлагаемые сегодня решения, как правило, соответствуют двум основным подходам:

• сокращение общего энергопотребления за счет замены существующего оборудования (основного производственного фонда) на более энергоэффективное, с малым расходом электроэнергии на собственные нужды. Однако это требует значительных долговременных затрат, которые на длительный период времени снизят доходы предприятий;

• повышение себестоимости выпускаемой продукции, чтобы покрыть дополнительные расходы на электроэнергию. Однако это приведет к увеличению стоимости продукции, а значит, к снижению ее конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках. Кроме того, данный путь способствует сохранению негативных последствий, вызванных ростом тарифа на электричество, без возможности изменения существующей ситуации в будущем.

Но существует третий путь, позволяющий решить проблему удорожания электроэнергии, лежащий в рамках выполнения федерального закона № 261-ФЗ2по сокращению сверхнормативного потребления при транспортировке энергоресурсов, в том числе при транспортировке электричества по линиям электроснабжения.

По оценке академика Л. А. Добрусина, сверхнормативные потери при транспортировке электричества даже в магистральных электросетях могут достигать 11–40 % [1]. В линиях электроснабжения, принадлежащих предприятиям-потребителям, значения потерь могут быть даже выше.

Поскольку потери электроэнергии при ее транспортировке входят в общий объем потребления электричества предприятиями и увеличивают расходы на ее оплату, то далее будем говорить о решении проблемы сверхнормативного потребления электричества (СНПЭ) при ее транспортировке.

Экономически эффективным решением проблемы СНПЭ может быть реализация на предприятиях всех отраслей специальных программ и установка целевых показателей. Например, правительством Московской области в государственной программе «Энергоэффективность и развитие энергетики» на 2014–2020 годы ставится задача сокращения потребления электричества при транспортировке до уровня 12,5 %.

Проблемы линий электроснабжения предприятий

Большинство линий электроснабжения предприятий имеют длительный период эксплуатации. В результате внешних и внутренних негативных воздействий (рис. 2) в различных местах по всей длине конструкции появляются скрытые дефекты, которые ухудшают условия транспортировки электричества и приводят к СНПЭ. Суммарная величина СНПЭ в кабельных линиях электроснабжения может достигать 30 % и более. При этом чем больший объем электричества передается по линии электроснабжения, тем быстрее возрастает величина СНПЭ, а значит, и негативные экономические последствия в виде дополнительных расходов.

Типичные дефекты кабельных линий
Рис. 2.

Типичные дефекты кабельных линий

Кроме того, за время эксплуатации как постоянно увеличивается количество скрытых дефектов (рис. 3) из-за внешних повреждающих воздействий, так и усугубляются уже существующие скрытые дефекты, полученные при изготовлении кабеля на заводе и при прокладке кабельной линии. В результате этого величина сверхнормативного потребления в линиях электроснабжения будет постоянно увеличиваться.

Рост расходов предприятия при эксплуатации линий электроснабжения
Рис. 3.

Рост расходов предприятия при эксплуатации линий электроснабжения

На примере предприятия с ежегодным объемом энергопотребления 1 млн кВт•ч показан экономический эффект, получаемый от ликвидации на нем СНПЭ (табл. 1). Рассмотрен период ближайших пяти лет при увеличении стои-мости электроэнергии на 1,5–2 руб./кВт•ч. Очевидно, что ликвидация СНПЭ в линиях электроснабжения позволяет значительно сократить ежегодное потребление электроэнергии и компенсировать дополнительные расходы из-за роста стоимости электричества (рис. 4)

Расходы предприятий из-за потерь электричества в собственных кабелях
Рис. 4.

Расходы предприятий из-за потерь электричества в собственных кабелях

Таблица 1
Показатели Потребление электроэнергии
Существующее Оптимальное
(без СНПЭ)
Полезное
потребление в
электроустановках, %
100 100
Сверхнормативное
потребление в линиях
электроснабжения, %
30 0
Общее
электропотребление, %
130 100
Высвобождаемая электрическая
мощность
(для других целей), %
0 30
Средства, идущие на оплату
СНПЭ из-за роста
тарифа в течение 5 лет
(до 2023 года), млн руб.
100 0
Высвобождаемы
средства на оплату
электричества
на период 5 лет
(до 2023 года), млн руб.
0 20–30
Экономическая
эффективность
Нет Да

Факторы, тормозящие ликвидацию СНПЭ

Практической реализации сокращения общего энергопотребления за счет ликвидации СНПЭ на предприятиях препятствуют такие факторы, как:

• ограниченные возможности действующей нормативной базы3 и существующих технических средств для  целей  достоверного выявления причин и мест СНПЭ в эксплуатируемых линиях электроснабжения. Например, согласно действующим нормативам, необходимо учитывать только один параметр кабельных линий электроснабжения, а именно – сопротивление изоляции;

• недостаточная квалификация технического персонала для организации работ по сокращению общего потребления и ликвидации СНПЭ в линиях электроснабжения с учетом требований и целевых показателей закона № 261-ФЗ;

• отсутствие методик, инструкций, правил и стандартов по выявлению СНПЭ с применением современных технологий и специальных технических средств.

Итак, согласно нормативам, сопротивление изоляции – это основной параметр кабельных линий электроснабжения. По существующей методике заключение о пригодности к эксплуатации ЛЭП в будущий период делается только по сравнению значения сопротивления изоляции с уровнем норм. Другие параметры не оцениваются. Это касается и токоведущих жил, по которым проводится транспортировка электричества.

Сравнение возможностей существующей нормативной базы и современных технологий
Рис. 5.

Сравнение возможностей существующей нормативной базы и современных технологий

Для выявления причин СНПЭ требуется применение современной технологии (рис. 5) [2–4], суть которой состоит в выполнении требований закона № 261-ФЗ по выявлению в линиях электроснабжения скрытых дефектов – фактических причин СНПЭ. Получаемые при этом достоверные данные позволяют на практике организовывать и проводить плановые ремонтные работы по ликвидации выявленных дефектов.

В табл. 2 и 3 представлены технико-экономические показатели возможностей выявления СНПЭ при существующей нормативной базе и технических средствах и современной технологии.

Оптимизация затрат на повышение энергоэффективности линий электроснабжения

При достижении экономического эффекта и оптимизации затрат нужно учитывать:

• объем передаваемой электрической мощности;

• данные технического освидетельствования линий электроснабжения;

• длительность эксплуатации линий электроснабжения.

Вначале выявляется группа линий с наибольшим объемом передаваемой электрической мощности и проводится оптимизация затрат путем перераспределения и увеличения этой группы за счет других линий, имеющих меньший экономический эффект от проведения мероприятий по повышению их энергоэффективности.

Затем проводится дополнительная коррекция с целью сокращения количества линий в данной группе. Для этого используется коэффициент энергетической эффективности транспортировки электрической мощности (КЭ.Э), который определяется для каждой линии как отношение объема передаваемой мощности к фактическим потерям.

В результате выполняются два основных условия экономической эффективности и срока окупаемости затрат на мероприятия по повышению энергоэффективности линий: во-первых, по объему передаваемой электрической мощности, во-вторых, по потенциалу электросбережения (объему фактических потерь).

Сокращение количества линий электроснабжения за счет коррекции позволяет оптимизировать затраты также и за счет линий, где при большом объеме передаваемой мощности нет сверхнормативных потерь электроэнергии, а технологические потери находятся в пределах установленных норм.

В связи с отсутствием данных технических освидетельствований о причинах фактических потерь СНПЭ предлагается инструментальное обследование линий электроснабжения по современной технологии (рис. 5), соответствующей закону № 261-ФЗ.

По фактическим данным инструментальных обследований, по количеству, местоположению и виду скрытых дефектов и повреждений, влияющих на СНПЭ в линиях, проводится выбор конкретных мероприятий, обеспечивающих достижение экономического эффекта4.

Для определения экономического эффекта и срока окупаемости вводится критерий предельно допустимых затрат (ПДЗ) на мероприятия повышения энергоэффективности линий электроснабжения и ликвидации причины СНПЭ. В количественном выражении объем затрат не должен превышать существующие расходы на оплату СНПЭ, которые включают:

• проведение энергетических обследований и анализ полученных результатов;

• разработку оптимального варианта планово-восстановительного ремонта;

• определение номенклатуры заменяемых элементов и их количество;

• стоимость работ.

Величина ПДЗ для линий электроснабжения предприятия определяется суммой затрат на обследования + анализ + ремонт/замену + материалы + работу.

Экономический эффект в денежном выражении определяется разницей между величиной расходов на электроэнергию из-за СНПЭ и затратами на повышение энергоэффективности линий электроснабжения с целью ликвидации причин СНПЭ.

Комплекс работ по сокращению общего потребления электричества

С целью снижения общего потребления электроэнергии за счет сокращения СНПЭ при транспортировке длительно эксплуатируемых систем электроснабжения, принадлежащих предприятию, выполняется комплекс5 работ:

• создание нормативной базы (стандарт предприятия) применения новейших технических средств и технологий, предусмотренных законом № 261-ФЗ инструментальных обследований линий и систем электроснабжения предприятий;

• разработка методических рекомендаций по использованию полученных данных инструментальных обследований для достоверного выявления СНПЭ в конкретных типах и конструкциях линий электроснабжения;

• создание паспортов с результатами инструментальных обследований линий электроснабжения и рекомендуемыми мероприятиями по ликвидации СНПЭ;

• оценка фактического технического состояния линий электроснабжения и выделение групп с разным количеством СНПЭ, а также группы риска;

• внедрение и сопровождение новейших технологий и технических средств с подготовкой местных специалистов для самостоятельной эксплуатации в условиях конкретных предприятий;

• оценка экономического эффекта от реализации мероприятий по повышению энергоэффективности линий электроснабжения при ликвидации СНПЭ;

• поддержание энергоэффективности линий систем электроснабжения в предстоящие периоды эксплуатации на основе баз данных инструментальных обследований;

• обеспечение высокого качества выполнения плановых ремонтных работ при ликвидации причин СНПЭ в конкретных линиях электроснабжения;

• обеспечение качества продукции, приобретаемой для ликвидации причин СНПЭ в линиях электроснабжения, а также при приемке новых линий, возводимых подрядными электромонтажными организациями на условиях тендеров;

• определение показателя энергоэффективности для кабельной продукции, приобретаемой предприятиями различных сфер деятельности по условиям закона № 44-ФЗ6 с целью  предотвращение поставки продукции низкого качества и фальсификата.

Литература

  1. Добрусин Л. А. Повышение энергоэффективности электросетевого комплекса России // Энергосбережение. 2013. № 7.
  2. Космачев А. Ф. Выявление сверхнормативных транспортных потерь в электрических сетях потребителей // Энергонадзоринформ. 2013. № 4.
  3. Космачев А. Ф. Инновационная технология сокращения энергопотерь на промышленных предприятиях // Обозрение современных технологий. 2014. № 32. С. 18–19.
  4. Космачев А. Ф. Выявление сверхнормативных транспортных потерь в электрических сетях // Энергосбережение. 2015. № 2.

1 Например, Павел Леонидович Караулан, эксперт Научно-экспертного совета рабочей группы по СЗФО при Совете Федерации Федерального Собрания Российской Федерации.

2 Федеральный закон от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (с изменениями и дополнениями).

5 Разработан в Центре энергосбережения и энергоэффективности электроснабжения объектов связи, организованном при Ленинградском отделении центрального научно-исследовательского института связи (филиал ФГУП ЦНИИС – ЛО ЦНИИС).

6 Федеральный закон от 5 апреля 2013 года № 44-ФЗ «О контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд».

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №8'2019

PDF pdf версия


Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Сертификационный центр АВОК
Реклама на нашем сайте
KSB
Онлайн-словарь АВОК!