Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Климова - Энергосбережение.2014 (2)

.pdf
Скачиваний:
318
Добавлен:
04.03.2016
Размер:
1.69 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯИНАУКИРОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

________________________________________________________________

Г.Н. Климова

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области энергетики и электроэнергетики в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 140400 – Электроэнергетика и электротехника

2-е издание

Издательство Томского политехнического университета

2014

1

УДК 658.26.004.18(075.8) ББК 31.29-5:31.280.7я73

К49

Климова Г.Н.

К49 Энергосбережение на промышленных предприятиях: учебное пособие/ Г.Н. Климова; Томский политехнический университет.– 2-е изд. – Томск: Изд-во Томского политехнического уни-

верситета, 2014. – 180с.

ISBN 5-98298-191-5

В пособии рассматриваются вопросы, изучаемые в курсах Энергосбережение и энергоаудит предприятий , Оптимизация и энергосбережение , Энерго- и ресурсосбережение на промышленных и коммунально-

бытовых объектах . Описана структура нормативно-правовой базы энергосбережения, организация и проведение энергетических обследований потребителей, направления повышения эффективности энергоиспользования в системах электроснабжения промышленных предприятий, организация коммерческого учета электрической энергии в сетях различных классов напряжения, расчет и анализ показателей для оценки энергетической эффективности производств.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 140400 –Электроэнергетика и электротехника .

УДК 658.26.004.18(075.8) ББК 31.29-5:31.280.7я73

Рецензенты

Заместитель начальника отдела перспективного развития

ООО «Горсети»

Т.Н. Хмеленко

Главный энергетик ООО «Современные источники света»

А.И. Прудников

ISBN 5-98298-191-5

© Томский политехнический университет, 2011

 

© Климова Г.Н., 2011

 

© Оформление. Издательство Томского

 

политехнического университета, 2014

2

СОДЕРЖАНИЕ

 

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.........................................................................................

5

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................................................

12

Основные направления энергосберегающей политики государства........................................

12

ГЛАВА 1. НОРМАТИВНО ПРАВОВАЯ БАЗА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ.................................................

15

ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ДОГОВОРНЫХ ОТНОШЕНИЙ ...........................................................................

18

2.1. Условия заключения договора........................................................................................

19

2.2. Обоснование заявленного максимума активной мощности .......................................

20

2.3. Нормирование потерь электрической энергии.............................................................

21

2.3.1. Определение потерь электроэнергии в трансформаторах при оценке

 

расчетного средневзвешенного коэффициента мощности.....................................................

22

2.3.1.1. Потери в двухобмоточном трансформаторе.............................................................

22

2.3.1.2. Потери в трехобмоточном трансформаторе............................................................

23

2.3.2. Потери электроэнергии в воздушных и кабельных линиях..............................................

25

2.3.3. Метод средних нагрузок.......................................................................................................

27

ГЛАВА 3. ТАРИФЫ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ.......................................................................

31

3.1. Принципы ценообразования на электроэнергию.........................................................

31

3.1.1. Стоимость обслуживания потребителей региона..............................................................

31

3.1.2. Виды тарифов на электроэнергию.......................................................................................

32

3.2. Методика расчета потребительских тарифов на электроэнергию.............................

37

ГЛАВА 4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ................................................................................

42

4.1. Организация энергетических обследований.................................................................

43

4.2. Виды энергетических обследований..............................................................................

43

4.3. Порядок проведения энергетических обследований..................................................

46

ГЛАВА 5. ЭНЕРГОБАЛАНСЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ................

51

5.1. Виды электробалансов.............................................................................................................

53

5.1.1. Цеховой электробаланс........................................................................................................

57

5.1.2. Общезаводской электробаланс ...........................................................................................

59

5.1.3. Энергофинансовый баланс...................................................................................................

60

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ................................

64

6.1. Снижение потерь электрической энергии в электрических сетях..............................

64

6.1.1. Снижение потерь мощности за счет выравнивания нагрузки фаз...................................

66

6.1.2. Увеличение эффективности использования трансформаторов.......................................

67

6.1.3. Экономия ЭЭ за счет реконструкции сетей.........................................................................

68

6.2. Экономичный режим работы трансформаторов...........................................................

69

6.3. Экономия ЭЭ за счет увеличение нагрузки рабочих машин ........................................

72

6.4. Экономия электрической энергии средствами электропривода................................

74

6.4.1. Экономия ЭЭ за счет снижения продолжительности холостого хода

 

двигателей....................................................................................................................................

75

6.4.2. Экономия ЭЭ за счет замены незагруженных электродвигателей двигателями

 

меньшей мощности.....................................................................................................................

77

6.5. Коэффициент мощности и его технико экономическое значение.............................

80

6.5.1. Общие требования к расчету коэффициента реактивной мощности..............................

81

3

6.5.2. Причины и последствия низкого коэффициента мощности..............................................

83

6.5.3. Способы повышения коэффициента мощности.................................................................

87

6.5.3.1. Естественные возможности повышения коэффициента мощности......................

87

6.5.3.2. Искусственные способы повышения коэффициента мощности................................

89

6.6. Экономия ЭЭ при использовании насосных установок ................................................

98

6.6.1. Повышение КПД насосов....................................................................................................

100

6.7. Экономия ЭЭ при использовании вентиляционных установок..................................

103

6.8. Экономия ЭЭ при использовании электрических печей.............................................

106

6.8.1. Электропечи сопротивления..............................................................................................

106

6.8.2. Дуговые сталеплавильные электропечи...........................................................................

108

6.9. Экономия ЭЭ в системах освещения.............................................................................

115

6.9.1. Расчет энергопотребления в системах освещения ..........................................................

115

ГЛАВА 7. УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ..............................

129

7.1. Электронные счетчики учета ЭЭ....................................................................................

130

7.2. Точность измерений ЭЭ счетчиком...............................................................................

132

7.3. Схемы включения однофазных счетчиков...................................................................

133

7.4. Схемы включения трехфазных счетчиков в электроустановках напряжением

 

380/220 В........................................................................................................................

135

7.5. Схемы включения трехфазных счетчиков в электроустановках напряжением

 

выше 1000В....................................................................................................................

138

ГЛАВА 8. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ КОММЕРЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ НА

 

ОРЭМ.....................................................................................................................................

144

8.1. Оптовый рынок ЭЭ и мощности ....................................................................................

144

8.2. Контракты на ОРЭМ........................................................................................................

145

8.3. Анализ структур электроэнергетических рынков........................................................

149

ГЛАВА 9. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КОРЗИНЫ ДЛЯ

 

ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ.............................................................................................................

160

9.1. Обоснование использования данных ПУ для определения энергетических

 

потребностей человека................................................................................................

160

9.2. Оценка затрат энергии, необходимых для производства набора ПК......................

161

9.3. Изменение величины энергетических потребностей в зависимости от

 

факторов, влияющих на ее величину..........................................................................

166

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................................................

174

Приложение 1 ................................................................................................................................

178

4

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Безучетное потребление топливно-энергетических ресурсов

потребление топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) предприятиями, организациями или физическими лицами без приборов учета либо при неисправных или некачественных средствах учета, включая такие показания, которые могут быть легко фальсифицированы.

Бытовое энергопотребляющее устройство – продукция, функ-

циональное назначение которой предполагает использование энергетических ресурсов, потребляемая мощность которой не превышает для электрической энергии двадцать один киловатт, для тепловой энергии сто киловатт и использование которой может предназначаться для личных, семейных, домашних и подобных нужд.

Валовый внутренний продукт (ВВП) – обобщающий статистиче-

ский показатель, выражающий совокупную стоимость продукции, произведенной внутри страны, в рыночных ценах.

Валовый национальный продукт (ВНП) – экономический пока-

затель, выражающий совокупную стоимость конечных товаров и услуг в рыночных ценах. Включает стоимость потребленных населением товаров и услуг, государственных закупок, капитальные вложения и сальдо платежного баланса.

Возобновляемые источники энергии – энергия солнца, энергия ветра, энергия вод (в том числе энергия сточных вод), за исключением случаев использования такой энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях, энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов, геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей, низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с использованием специальных теплоносителей, биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива, биогаз, газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов, газ, образующийся на угольных разработках.

Вторичный энергетический ресурс – энергетический ресурс, по-

лученный в виде отходов производства и потребления или побочных продуктов в результате осуществления технологического процесса или использования оборудования, функциональное назначение которого не связано с производством соответствующего вида энергетического ресурса.

5

Гарантирующий поставщик электрической энергии (далее – га-

рантирующий поставщик) – коммерческая организация, обязанная в соответствии с настоящим Федеральным законом или добровольно принятыми обязательствами заключить договор купли-продажи электрической энергии с любым обратившимся к ней потребителем электрической энергии либо с лицом, действующим от имени и в интересах потребителя электрической энергии и желающим приобрести электрическую энергию.

Двусторонний договор купли-продажи электрической энергии

– соглашение, в соответствии с которым поставщик обязуется поставить покупателю электрическую энергию, соответствующую обязательным требованиям, в определенном количестве и определенного качества, а покупатель обязуется принять и оплатить электрическую энергию на условиях заключенного в соответствии с правилами оптового рынка и основными положениями функционирования розничных рынков договора.

Класс энергетической эффективности – характеристика продук-

ции, отражающая ее энергетическую эффективность.

Коммерческий учет электрической энергии (мощности) – про-

цесс измерения количества электрической энергии и определения объема мощности, сбора, хранения, обработки, передачи результатов этих измерений и формирования, в том числе расчетным путем, данных о количестве произведенной и потребленной электрической энергии (мощности) для целей взаиморасчетов за поставленные электрическую энергию и мощность, а также за связанные с указанными поставками услуги.

Коэффициент полезного действия (КПД) – показатель эффектив-

ности использования энергии. Определяется как отношение полезно использованной мощности к суммарной затрачиваемой.

Мониторинг – наблюдение, оценка и прогноз состояния изучаемого объекта в связи с изменяющимися факторами внешней среды или внутренними процессами и хозяйственной деятельностью человека.

Надежность энергоснабжения – способность выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в условиях, оговоренных в нормативных документах.

Непроизводительные расходы энергоресурсов – потери энерго-

ресурсов, вызванные нарушением требований государственных стандартов для оборудования, проектных показателей, технологических регламентов или бесхозяйственностью.

Норматив расхода топлива и энергии – регламентируемая вели-

чина расхода топлива и энергии для данного производства, процесса, продукции, работ и услуг.

6

Оптовый рынок электрической энергии и мощности (далее – оптовый рынок) – сфера обращения особых товаров – электрической энергии и мощности в рамках Единой энергетической системы России в границах единого экономического пространства Российской Федерации с участием крупных производителей и крупных покупателей электрической энергии и мощности, а также иных лиц, получивших статус субъекта оптового рынка и действующих на основе правил оптового рынка. Критерии отнесения производителей и покупателей электрической энергии к категории крупных производителей и крупных покупателей устанавливаются Правительством Российской Федерации.

Организации с участием государства или муниципального об-

разования – юридические лица, в уставных капиталах которых доля (вклад) Российской Федерации, субъекта Российской Федерации, муниципального образования составляет более чем пятьдесят процентов и (или) в отношении которых Российская Федерация, субъект Российской Федерации, муниципальное образование имеют право прямо или косвенно распоряжаться более чем пятьюдесятью процентами общего количества голосов, приходящихся на голосующие акции (доли), составляющие уставные капиталы таких юридических лиц, государственные или муниципальные унитарные предприятия, государственные или муниципальные учреждения, государственные компании, государственные корпорации, а также юридические лица, имущество которых либо более чем пятьдесят процентов акций или долей в уставном капитале которых принадлежат государственным корпорациям.

Период регулирования – временной интервал (квартал, полугодие, год), принимаемый для расчетов показателей, включаемых в предложения по установлению тарифов на электрическую и тепловую энергию, и размера платы за услуги.

Показатель энергоэффективности – абсолютная или удельная ве-

личина потребления энергетических ресурсов, необходимая для производства продукции любого назначения, установленная регламентирующими документами.

Потери энергии коммерческие – разность между отпущенной и полезной энергией. Обусловлены несовершенством системы учета, неодновременностью и неточностью снятия показаний счетчиков, погрешностью используемых приборов учета, неравномерностью оплаты энергопотребления, наличием безучетных потребителей, хищениями.

Потери энергии расчетные – потери, обусловленные расходом энергии на нагрев, несовершенством термодинамических циклов и определяемые по известным физическим закономерностям и параметрам режимов работы.

7

Потери энергии фактические (отчетные потери) – разность ме-

жду количеством энергии, отпущенной в сеть, и реализованной энергией, вычисленной по сумме оплаченных счетов к определенному моменту времени.

Потребители мощности – лица, приобретающие мощность, в том числе для собственных бытовых и (или) производственных нужд и (или) для последующей продажи, лица, реализующие электрическую энергию на розничных рынках, лица, реализующие электрическую энергию на территориях, на которых располагаются электроэнергетические системы иностранных государств.

Потребители электрической энергии – лица, приобретающие электрическую энергию для собственных бытовых и (или) производственных нужд [1].

Потребители электрической энергии с управляемой нагрузкой

– категория потребителей электрической энергии, которые в силу режимов работы (потребления электрической энергии) влияют на качество электрической энергии, надежность работы Единой энергетической системы России и оказывают в связи с этим на возмездной договорной основе услуги по обеспечению вывода Единой энергетической системы России из аварийных ситуаций. Указанные потребители могут оказывать и иные согласованные с ними услуги на условиях договора.

Производитель энергии – коммерческая организация независимо от организационно-правовой формы, осуществляющая производство и отпуск электрической и тепловой энергии в сети для дальнейшего преобразования, передачи, распределения и продажи потребителям.

Рабочая генерирующая мощность – часть максимально доступ-

ной мощности объектов по производству электрической и тепловой энергии, за исключением мощности объектов электроэнергетики, выведенных в установленном порядке в ремонт и из эксплуатации.

Регулируемая цена – цена товара (тариф), складывающаяся на товарном рынке при прямом государственном воздействии на эту цену, в том числе путем установления ее предельной или фиксированной величины.

Регулируемые виды деятельности – виды деятельности, осуще-

ствляемые субъектами естественных монополий, организациями коммунального комплекса, в отношении которых в соответствии с законодательством Российской Федерации осуществляется регулирование цен (тарифов).

Резерв (потенциал) энергосбережения – оцениваемая экспертами величина возможной экономии используемого топлива или энергии при реализации тех или иных мер энергосбережения.

8

Розничные рынки электрической энергии (далее – розничные рынки) – сфера обращения электрической энергии вне оптового рынка с участием потребителей электрической энергии.

Рыночная цена – цена товара, складывающаяся на товарном рынке без государственного воздействия на эту цену.

Социальная норма потребления электрической энергии (мощ-

ности) – определенное количество (объем) электрической энергии (мощности), которое потребляется населением и приравненными к нему категориями потребителей, в пределах которого и сверх которого поставки электрической энергии (мощности) осуществляются по различным регулируемым ценам (тарифам) [2, 3].

Стандартизация – деятельность по составлению и утверждению нормативных документов, устанавливающих комплекс норм, правил, положений и требований, обязательных при проектировании, изготовлении, строительстве, реконструкции, эксплуатации оборудования, технологических процессов и устройств.

Субъекты оптового рынка – юридические лица, получившие в установленном настоящим Федеральным законом порядке право участвовать в отношениях, связанных с обращением электрической энергии и (или) мощности на оптовом рынке, в соответствии с утверждаемыми Правительством Российской Федерации правилами оптового рынка.

Субъекты электроэнергетики – лица, осуществляющие деятель-

ность в сфере электроэнергетики, в том числе производство электрической, тепловой энергии и мощности, приобретение и продажу электрической энергии и мощности, энергоснабжение потребителей, оказание услуг по передаче электрической энергии, оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике, сбыт электрической энергии (мощности), организацию купли-продажи электрической энергии и мощности.

Топливно-энергетический ресурс (ТЭР) – совокупность всех природных преобразованных видов топлива и энергии, используемых в хозяйственной деятельности. Носитель энергии, который используется в настоящее время или может быть (полезно) использован в перспективе.

Удельный расход энергии (топлива) – показатель, определяемый отношением количества фактически израсходованного топлива (в натуральном выражении или в пересчете на условное) на количество фактически произведенной продукции данного вида.

Условное топливо – условно-натуральная единица, применяемая для соизмерения топлива различных видов с помощью коэффициента, равного отношению теплосодержания 1 кг топлива данного вида к теплосодержанию 1 кг условного топлива, которое равно 29,3076 Дж/кг

(7000 ккал/кг).

9

Цены (тарифы) в электроэнергетике – система ценовых ставок,

по которым осуществляются расчеты за электрическую энергию (мощность), а также за услуги, оказываемые на оптовом и розничных рынках (далее - цены (тарифы)) [2, 3].

Экономический эффект энергосбережения – система стоимост-

ных показателей, отражающих прибыльность (или убыточность) мероприятий по энергосбережению.

Электровооруженность труда – отношение количества электроэнергии, используемой в производственном процессе, к численности производственных рабочих.

Электромагнитная совместимость – приспособленность электро-

технических устройств, создающих электромагнитные поля, к совместной работе, при которой возникающие электромагнитные помехи не превышают установленного уровня и не мешают нормальной работе каждого из них.

Электроснабжение – совокупность мероприятий и инженерных сооружений по обеспечению потребителей электроэнергией.

Энергетическая (расходная) характеристика – характеристика расхода энергоносителя установки в зависимости от величины вторичной нагрузки.

Энергетическая безопасность – состояние защищенности госу-

дарства, региона, предприятия и человека от угрозы недополучения энергии и энергетических ресурсов в необходимых для жизнедеятельности количестве и качестве для нынешнего и будущих поколений.

Энергетическая составляющая себестоимости продукции – до-

ля себестоимости продукции предприятия, затрачиваемая на приобретение и использование топлива и энергоресурсов.

Энергетическая эффективность – характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю.

Энергетический ресурс – носитель энергии, энергия которого используется или может быть использована при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, а также вид энергии (атомная, тепловая, электрическая, электромагнитная энергия или другой вид энергии).

Энергетическое обследование – сбор и обработка информации об использовании энергетических ресурсов в целях получения достоверной информации об объеме используемых энергетических ресурсов, о показателях энергетической эффективности, выявления возможностей энергосбережения и повышения энергетической эффективности с отражени-

10