Планування та облік споживання енергетичних ресурсів
Тема 6. (Продовження). Енергетичні ресурси. Споживання енергетичних ресурсів у процесі виконання транспортної роботи. Методи енергозбереження.
Основні питання лекції:
1. Методи планування споживання енергетичних ресурсів.
2. Системи обліку споживання електроенергії.
3. Технічні засоби обліку електроенергії.
Основний зміст лекції:
1. Методи планування споживання енергетичних ресурсів.
Моделювання споживання електроенергії для обґрунтування нормативів витрат електроенергії трамвайними вагонами та тролейбусами
Нормативи та методики нормування витрат електроенергії на міському електротранспорті на протязі багатьох років не враховували особливості експлуатації МЕТ, в першу чергу, величину пасажирських потоків та умови руху транспортних засобів в окремих містах [175, 176, 178]. Дослідження показали доцільність планування потреби в електроенергії на експлуатацію міського електротранспорту за узагальненими статистичними даними і визначеними на їх основі питомими витратами [181]. За результатами цих досліджень Держбудом України затверджено „Галузеві комунальні норми ГКН 02.07.005 – 2001. Витрати електроенергії трамвайними вагонами та тролейбусами. Нормативи. Методи розрахунку” [179].
Експериментальне визначення питомих витрат електроенергії дозволяє встановити значення цього показника для конкретного типу рухомого складу, але визначення базового значення показника питомих витрат електроенергії для кожного міста України, потребує додаткового визначення коригувальних коефіцієнтів, які враховували би місцеві умови експлуатації рухомого складу.
Визначення коригувальних коефіцієнтів потребує значного часу і надання об’єктивного статистичного матеріалу щодо умов руху. Тому для визначення норм витрат електричної енергії на пасажирські перевезення можливо застосувати інших шлях, який базується на статистичному аналізі інформації, що надається у звітах про роботу підприємств МЕТ і накопичується у Державному комітеті України з питань житлово-комунального господарства (у деякий період в Держбуді України) [180, 181].
Як правило, усі підприємства міського електротранспорту ведуть облік витрат електроенергії та облік показників виконаної транспортної роботи (пробіг рухомого складу та обсяг перевезених пасажирів) .
Задача дослідження - визначити яким методом можливо отримати значення питомих показників витрат електроенергії, використовуючи ці статистичні дані.
Згідно статистичних даних Держбуду України на даний час в України функціонують підприємства міського електротранспорту, які експлуатують один (трамвай або тролейбус) або два види транспорту (трамвай і тролейбус).
Система енергопостачання в містах стосовно тягових підстанцій забезпечує одночасне живлення трамвая і тролейбуса, тобто в загальному випадку тягова підстанція забезпечує одночасну подачу електроенергії на тролейбусні і трамвайні маршрути. На підставі цього, виділити окремо електроенергію, яка була використана для перевезення пасажирів трамваєм та тролейбусом, можливо тільки розрахунковим методом.
В зв’язку з цим, використання статистичних даних про витрати електроенергії окремо трамваєм та тролейбусом для міст, які мають два типи транспорту неможливо, так як ці дані не є фактичними, а є розрахунковими, хоч і отримані за показаннями лічильників, встановленими на тягових підстанціях.
Якщо пробіг рухомого складу є завжди об’єктивно визначеною величиною, то загальний обсяг перевезених пасажирів, особливо у випадку даних щодо кількості пасажирів перевезених трамваєм та тролейбусом, є також розрахунковою величиною, що обумовлена використанням єдиного проїзного квитка на тролейбусному та трамвайному транспорті, а також і єдиного тарифу на разовий проїзний квиток.
Звідки витікає, що для визначення питомих витрат електроенергії можливо застосування тільки наступних статистичних даних: загальний обсяг спожитої електроенергії, пробіг рухомого складу по видам транспорту, загальна кількість перевезених пасажирів.
Таким чином, за кількістю факторів математична модель енерговитрат для кожного міста, який має два типи електричного транспорту, повинна включати наступні фактори : пробіг тролейбусів (L1); пробіг трамвайних вагонів (L2); загальний обсяг перевезених пасажирів (L3).
Для міста з одним типом електричного транспорту математична модель буде мати меншу кількість факторів: пробіг тролейбусів(або трамвайних вагонів) (L1); загальний обсяг перевезених пасажирів (L2).
Рівняння яке зв’язує цільову функцію з факторами в загальному вигляді має вид: Y = j (L1,L2,........Ln)
Незалежно від виду рівняння яке буде прийнято за математичну модель можна визначити головну вимогу до неї, а саме: модель повинна давати мінімальну різницю між розрахованими витратами електроенергії і її фактичним значенням для заданих пробігу рухомого складу та кількості перевезених пасажирів.
Встановлена умова
виконується при застосуванні методу
найменших квадратів: 
,
де: А - фактичні витрати електроенергії; Ар - витрати електроенергії визначені за математичною моделлю; nв - кількість даних із значеннями витрат електроенергії.
Мінімальне значення Zе для підприємств з одним та двома видами транспорту можливо отримати вирішивши системи рівнянь:
з двома
видами , або
з одним видом транспорту.
Взявши частинні похідні за коефіцієнтами математичної моделі маємо системи рівнянь для підприємств з одним та двома видами транспорту:
,
, (3.30)
Вирішити системи рівнянь можливо, якщо усі елементи, які є значеннями витрат електроенергії та невизначених коефіцієнтів математичної моделі значень пробігу і обсягу пасажирських перевезень, надати у вигляді матриць:
,
- підприємств з двома видами і
,
-
одним видом електротранспорту.
Тоді система рівнянь у матричному вигляді буде мати вигляд: В*L = Y,
а матриця коефіцієнтів може бути визначена як L = Y*B-1, де В-1 обернена матриця до матриці В (В*В-1 = E).
Таким чином, визначення коефіцієнтів математичної моделі виконується шляхом вирішення матричного рівняння, при цьому математична модель буде задовольняти умові мінімальних відхилень розрахункових значень від фактичних.
Розглянемо застосування нового методу для визначення витрат електроенергії для міста Вінниці, статистичні дані про витрати електроенергії на пасажирські перевезення для якої наведені у таблиці 3.10.
Математична модель витрат електроенергії , коефіцієнти якої визначені методом найменших квадратів має вид:
А=-7929,61+0,4523L1+3,6288L2+0,062174L3. (3.31)
В таблиці 3.11 наведенні значення похибок розрахунку витрат електроенергії, визначених за математичною моделлю. Середнє значення похибки складає 3,58%.
Таблиця 3.10.