Тема Техніко-економічні розрахунки систем електропостачання План лекції
1. Основні положення техніко-економічних розрахунків
2. Річні експлуатаційні витрати
3. Витрати на виробництво й передачу електроенергії
1. Основні положення техніко-економічних розрахунків
При проектуванні систем електропостачання сільських районів і в процесі їх експлуатації постійно вирішують завдання вибору найбільш доцільного варіанта, тобто із кращими техныко-економічними показниками. До таких завдань відносять вибір перетинів проводів, потужностей трансформаторів підстанцій, оптимального (найкращого) варіанта розвитку мереж, заходів щодо зниження втрат електричної енергії, підвищенню надійності електропостачання й ін. Розглянуті варіанти можуть відрізнятися як капітальними вкладеннями, так щорічними витратами виробництва й експлуатаційними витратами. Якщо серед варіантів є такий, у якого капітальні вкладення й витрати виробництва менше, чим в інших, природно, він і буде кращим. Однак у більшості випадків в одних варіантів більші капітальні вкладення, а в інших - вище витрати виробництва. Розглянуті варіанти повинні рівнятися за інших рівних умов, тобто при однакових об'ємах продукції.
Для систем електропостачання це означає однакову кількість, що відпускається споживачам електроенергії, що відповідає Дст на її якість і нормативному рівню надійності електропостачання. Відповідно до методичних рекомендацій комплексної оцінки ефективності заходів, спрямованих на прискорення науково-технічного прогресу, критерієм вибору варіанта служить максимум економічного ефекту Е, що представляє різницю між вартісною оцінкою результатів реалізації цього варіанта Р и витрат на його здійснення 3, тобто
Економічний ефект від впровадження варіанта треба визначати за розрахунковий період Т:
Дуже часто порівнювані варіанти відрізняються один від іншого лише річними витратами або строками їх вкладення. Тоді критерій вибору - максимум економічного ефекту - трансформується в інший, більш простий - мінімум сумарних наведених витрат: 3 -> min.
Річні наведені витрати по кожному варіанту 3 являють собою суму нормативних відрахувань від капітальних вкладень К на будівництво й реконструкцію й річних витрат на експлуатацію И, руб/рік:
де Е„ - коефіцієнт порівняльної ефективності (Е„ = 0,1).
З порівнюваних варіантів оптимальним уважають той, у якого витрати мінімальні.
При визначенні капітальних вкладень ураховують наступні складові:
де Ксм - капітальні вкладення на будівельно-монтажні роботи; Koб - вартість устаткування, транспортних засобів, реманенту; Кпр - витрати на проект ухвально-дослідницькі й підготовчі роботи; Ko6op - витрати на створення обігових коштів.
При наявності декількох елементів системи електропостачання враховують капітальні вкладення кожного з них:
де Кш - капітальні вкладення в живильну лінію напругою 35...110 кВ; Кртп - капітальні вкладення в районну трансформаторну підстанцію напругою 35... 110/10 кВ; Крл - капітальні вкладення в розподільну лінію напругою 6...10 кВ; Ктп - капітальні вкладення в споживчі трансформаторні пункти напругою 6...10/0,4 кВ; Квл(і8 - капітальні вкладення в лінії напругою 0,38 кВ.
Дані по капітальних вкладеннях в елементи мережі
Об'єднавши два вирази, представимо сумарні капітальні вкладення по елементах схеми і складовим капітальних вкладень загальним виразом:
Щорічні витрати виробництва
де Ирен - амортизаційні відрахування на реновацію для повного відшкодування основних фондів після закінчення терміну служби об'єкта; Икр - амортизаційні відрахування на капітальний ремонт, призначений для часткового відновлення й модернізації встаткування; Иобс - витрати на обслуговування; Иэ - витрати на втрати електроенергії; Ипроч - інші виробничі й внепроизвод- ственные витрати, що включають витрати на допоміжні матеріали (мастильні, обтиральні і т.д.), що треба для ремонту, послуги допоміжних виробництв, а також загальносітьові; Иа = И + И,,, - амортизаційні відрахування на реновацію й капітальний ремонт.
За строк підсумовування, наприклад при техніко-економічнім порівнянні варіантів реконструкції мережі, часто ухвалюють розрахунковий період. Цей період, звичайно рівний 5...10 рокам. Однак загальної думки щодо строку підсумовування дотепер немає, і він може різнитися для різних конкретних завдань.
Методика комплексної оцінки ефективності заходів, спрямованих на прискорення науково-технічного прогресу, рекомендує при виборі оптимального варіанта крім наведених витрат ураховувати також супутні економічні ефекти, у якості яких можна ухвалювати збитки від зниження надійності електропостачання і якості електроенергії, витрата металу, зручність експлуатації, екологічні й соціальні фактори й ін. У багатьох випадках зазначені фактори по своїй значимості не поступаються основним економічним показникам. Так, наприклад, такі показники, як якість електричної енергії й надійність електропостачання, навіть перебуваючи в припустимих нормативних границях, все-таки для різних варіантів неоднакові. Тому вибір кращого варіанта тільки по наведених витратах часто означає вибір з нерівних по якості й надійності електропостачання варіантів. У той же час зниження якості електроенергії й надійності електропостачання приводить до збитку споживача, який часто можна оцінюватися в грошовому вираженні. Для вибору об'єктивно кращого варіанта крім критерію наведених витрат для розглянутих варіантів доцільно оцінити показники якості й надійності електропостачання, тобто перейти до багатокритеріального вибору, де наведені витрати й показники надійності електропостачання і якості, їх вважають приватними критеріями вибору.
Рівняння згладжує фактичну картину неоднаковості споживачів і не впливає на вибір кращого варіанта, що дозволяє виключити цей показник з набору приватних критеріїв. Приватні критерії надійності і якості електроенергії доцільно приймати не в грошових одиницях, а у вигляді натуральних показників у кВт ч и в [(%) 2 кВА].
Після розрахунків значень приватних критеріїв оцінки для розглянутих варіантів необхідно одержати єдиний комплексний критерій. Таке перетворення називають обєднанням часних критеріїв у єдиний оцінний функціонал F. Обєднання необхідне тому, що, як правило, людина не здатна здійснювати вибір одночасно по декільком змінним показникам.
Об’єднання індивідуальних критеріїв у єдиний оціночний функціонал F можна проводити двома способами: аддитивным і мультиплікативним. Адитивна форма згортки має вигляд:
Сума вагових коефіцієнтів індивідуальних критеріїв оцінки дорівнює одиниці. Для завдань оптимізації параметрів систем електропостачання сільських районів (СЕСР) і обраних індивіуальних критеріїв вагові коефіцієнти можуть прийматися рівними.
Мультиплікативний оцінний функціонал одержують по формулі
Для більшості завдань оптимізації параметрів СЕСР доцільно застосовувати мультиплікативний спосіб об’єднання, тому що при цьому обраний розв'язок (на відміну від аддитивного) не залежить від числа розглянутих стратегій і способу нормування приватних критеріїв. В окремих випадках, коли приватні критерії приймають нульові значення, слід переходити до аддитивних форм.
Крім багатокритеріального завданням оптимізації параметрів СЕСР властива невизначеність ряду вихідних параметрів, таких, як електричне навантаження на розрахунковий період, частота потоку відмов елементів СЕСР, значення питомих збитків від зниження надійності і якості електроенергії й ін.
Невизначеними є величини, для яких точне значення невідоме й можна вказати лише границі інтервали можливих значень.
Для зняття невизначеності усередині інтервалу необхідна додаткова інформація, одержання й обробка якої - трудомісткий і складний процес. Незважаючи на те що розроблені методи обробки додаткової інформації, вони більше підходять для розв'язку дослідницьких завдань.
В інженерних завданнях вибір розв'язку можна проводити для значення невизначеного фактора, що відповідає його математичному очікуванню. Це можливо, якщо залежність приватного критерію від невизначеного фактора лінійна або близька до лінійної. У цьому випадку значення приватного критерію треба визначати при математичнім очікуванні невизначеного фактора. Наприклад, границі інтервалів розрахункового електричного навантаження позначені S і Snm, а математичне очікування електричного навантаження усередині інтервалу невизначеності (від S до Sm.dx) рівно:
Порядок вибору кращого варіанта по декільком критеріям можна представити наступним:
- розробка варіантів;
- вибір приватних критеріїв оцінки, у загальному випадку це 3, fv„,
- визначення границь значень невизначеного фактора і його математичного очікування;
- розрахунки приватних критеріїв оцінки для розглянутих варіантів при середньому (математичнім очікуванні) значенні невизначеного фактора;
- одержання єдиного оцінного функціонала аддитивным або мультиплікативним шляхом залежно від значень приватних критеріїв;
- вибір оптимального варіанта по мінімуму оцінного функціонала, певного при математичнім очікуванні невизначеного фактора.