9.2. Балансовый метод планирования в теплоэнергетике.

Состояние энергетического хозяйства и возможные перспективы его развития характеризуются многоуровневой системой энергетических балансов, обеспечивающих для рассматриваемого объекта (мира, страны, региона, отрасли, предприятия, цеха, установки и т.д.) согласование прихода и расхода всех видов энергии по всем фазам ее преобразования в границах данного объекта.

Задача энергетического баланса – обеспечение количественного согласования потребностей в энергетических ресурсах и возможностей их производства на протяжении планируемого периода.

Сущность баланса состоит в определении потребности в каком-либо виде продукции и установлении источников покрытия этой потребности.

Балансы бывают:

1. Материальные (в натуральном выражении), например, по металлу, топливу, с/х продукции и т.д.

2. Общеэкономические: баланс рабочей силы, денежных расходов и доходов и т. п.

Для энергетики материальными балансами являются: топливно-энергетический; баланс топлива; балансы по видам энергетики, в том числе баланс тепловой энергии, баланс электрической энергии. Все это энергетические балансы.

Энергетический баланс охватывает все элементы энергетического хозяйства, от источника получения первичных ресурсов до полезного использования всех видов энергии. При составлении энергетических балансов учитываются также экспорт и импорт энергоресурсов и электроэнергии.

Баланс это равенство между приходом и расходом.

Термин “энергетический баланс” означает полное количественное равенство в данный момент времени между расходом и приходом топлива и энергии в энергетическом хозяйстве. Принципиальная структура энергетического баланса приведена в таблице 9.1.

Принципиальная схема энергетического баланса.

Таблица 9.1.

Энергопотребляющие процессы

Энергетические установки

Виды расходуемых энергоресурсов

осветительные

силовые

высокотемпературныетурные

среднетемпературные

низкотемпературные

химические

электротехнололгические

ИТОГО

гидроэнергия

твердое топливо

нефть, газ

побочные ресурсы

ядерное горючее

ИТОГО

+

+ + +

+ +

+ +

+ +

+ +

+

1.Электростанции 2.Котельные 3.Установки непосредственного потребления топлива

+

+ + +

+ + +

+ + +

+

Итого

Энергетический баланс, как любой баланс содержит две части: расходную и приходную. Расходная часть отражает потребность в топливе, электроэнергии, тепловой энергии различных параметров.

Приходная часть отражает уровень добычи и производства топливно-энергетических ресурсов, необходимых для удовлетворения этих потребностей.

Энергетический баланс классифицируется по следующим признакам: по стадиям энергетического потока – добыча, переработка или преобразование и конечное использование; по энергетическим установкам и объектам – обогатительные фабрики, электростанции, котельные, промышленные предприятия и т.п.; по целевому назначению – силовые, тепловые, электрохимические и электрофизические процессы, освещение; по использованию – полезная энергия, потери; по народному хозяйству в целом, отраслям народного хозяйства и отдельным отраслям промышленности, транспорта и сельского хозяйства.

Топливно-энергетический баланс – это баланс производства и потребления всех видов топлива и энергии. Он предусматривает обеспечение потребителей по отраслям промышленности, по экономическим районам, крупным территориям с учетом наиболее эффективного использования ресурсов.

В топливно-энергетических балансах все виды энергии и топлива обычно выражаются в сопоставимых единицах – тоннах условного топлива (т.у.т), при этом энергия ГЭС и АЭС учитывается по среднему удельному расходу топлива на отпущенный 1 кВт·час с шин ТЭС в соответствующий год.

Баланс электроэнергии – это баланс потребности народного хозяйства в электроэнергии и производства ее различными типами электростанций.

,

где - количество электроэнергии, выработанное энергосистемой;

- количество электроэнергии, выработанное блок-станцией;

- количество покупной электроэнергии;

- количество потребленной электроэнергии;

- количество электроэнергии, проданной в другие энергосистемы;

- величина потерь в энергосистеме;

- количество электроэнергии, потребленной промышленными предприятиями. Промышленный потребитель характеризуется графиком потребления электроэнергии, зависящим от технологического процесса: промышленный потребитель с непрерывным производством и промышленный потребитель с прерывным производством (1-3 смены);

- количество электроэнергии, потребленной сельским хозяйством на производственные нужды. Это сезонный потребитель, режим потребления которого зависит от вида сельскохозяйственной продукции (полеводство, животноводство) ;

- количество электроэнергии, потребленной коммунально-бытовыми потребителями в сельском хозяйстве;

- количество электроэнергии, потребленное городским коммунально-бытовым хозяйством. Зависит от размера города, степени использования электроплит и электроотопительный приборов, от развития города, от этажности домов и т.д.

В приходной части – производство электроэнергии различными станциями, а в расходной части – суммарная потребность в электроэнергетике всех потребителей. Расходная часть электробаланса разделяется по отраслям народного хозяйства.

Таблица 9.2.

Приходная часть	Расходная часть
ТЭС АЭС ГЭС И т.д.	Промышленность Строительство Транспорт Сельское хозяйство, в т.ч. Коммунально-бытовые нужды городов
Итого:	Итого полезный отпуск: Потери в электрических сетях и расход на собственные нужды
	ВСЕГО: Экспорт
	Итого:

Э_выраб. =Э_расх

_.

Расходная часть баланса должна быть равной приходной.

Баланс электроэнергии неразрывно связан с балансом электрической мощности – балансом максимальной нагрузки потребителей и генерирующих мощностей с учетом рациональной величины резерва (МВт).

где - сумма располагаемых мощностей всех станций системы;

- совмещенная сумма максимумов нагрузки энергосистемы;

N_перед – передаваемая мощность в другие энергосистемы;

N_резерв – эксплуатационный резерв системы, который используется в качестве аварийного резерва, ремонтного и нагрузочного резервов;

- потребление электроэнергии на собственные нужды станции;

∆N_{пот.ЛЭП} – компенсация потерь мощности в ЛЭП.

Баланс теплоты представляет собой баланс потребности в теплоте и ее производства. Потребность в теплоте складывается из технологического теплопотребления, а также расхода на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха и горячее водоснабжение (табл.9.3).

Таблица 9.3.

Приходная часть	Расходная часть
Электростанции Котельные Теплоутилизационные установки Тепловые насосы Установки по сжиганию мусора	Промышленное потребление Потребление жилищно-коммунальным хозяйством Потери в тепловых сетях
Итого:	Итого:

Наибольшая доля в покрытии потребности в тепле занимает централизованное теплоснабжение от ТЭС, от районных и промышленных котельных. Большая доля расходной части приходится на промышленность, причем на технологические нужды.

К наиболее теплоемким отраслям промышленности относятся химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная и пищевая.

Тепло, расходуемое на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, в общем расходе тепла по отдельным отраслям промышленности составляет: в машиностроении 30-90%, в металлургии 40-60%, в химической и нефтехимической отраслях ~ 20%, в пищевой промышленности 10-30% в целлюлозно-бумажной ~ 10%.

Баланс топлива представляет собой баланс добычи, переработки, транспорта и потребления.

Расходная часть баланса топлива представляет собой свободную характеристику потребности в топливе, непосредственно используемом в установках, группировку потребителей по их требованиям, предъявляемым к качеству топлива. Так как ряд энергетических и технологических установок могут использовать только определенные виды топлива, то кроме свободных топливных балансов составляются также балансы по отдельным видам топлива.

Теплоэнергетический баланс и нормирование энергопотребления на промышленном предприятии. Под теплоэнергетическим балансом предприятия понимается общий энергетический баланс при исключении из него электробаланса.

Теплоэнергетический баланс имеет также две части: расходную и приходную. Расходная часть определяет потребность промышленного предприятия в топливе, теплоте, сжатом воздухе, кислороде, холодильных агентах, воде и т.п. Приходная часть определяет собственные источники удовлетворения этой потребности (от промышленной ТЭЦ, промышленной котельной, компрессорной станции и т.п.) и получение их со стороны (с топливных баз, с районной ТЭЦ или котельной).

Планирование расходной части теплоэнергетического баланса промышленного предприятия производится на основе его производственной программы и норм расхода энергоносителей (электроэнергия, пар, горячая вода, топливо).

Норма расхода – это максимально допустимое количество энергоносителя, необходимого для производства единицы продукции установленного качества.

Расчет потребности в энергоносителях на данный период времени (месяц, квартал, год) производится по формулам:

; ;;;

где Э, Q, B, W – потребность в электроэнергии, теплоте, топливе, сжатом воздухе за данный период времени, кВт∙ч/период; т.топлива /период; тыс.куб.м/период.

э, q, b, w – норма расхода электроэнергии, теплоты, топлива, сжатого воздуха на единицу продукции: кВт∙ч/единицу продукции; т/единицу продукции; тыс. куб м /ед.продукции.

V - объем продукции за данный период времени.

Величины норм расходов изменяются во времени и зависят от типа производства, структуры и характеристики продукции, совершенства технологического оборудования и степени его использования, степени автоматизации и др.

На снижение норм влияет: улучшение использования оборудования, увеличение единичной мощности агрегата и повышение их КПД, переход на непрерывные технологические процессы, не требующие многократного охлаждения и нагрева материала, внедрение комбинированных и безотходных производств, использование автоматизированной системы управления технологическими процессами и предприятиями.

На повышение нор влияет: увеличение доли энергоемких видов продукции (производство пластмасс, химических волокон и др.), повышение качества продукции, усложнение процессов термической обработки материалов, рост механизации производственных процессов, увеличение условий труда защита окружающей среды, усложнение условий добычи сырья и др.

Анализ нор показывает, что в зависимости от характеристик производств они изменяются в различных направлениях.

Так, например, для электроемких производств (производство алюминия, электростали, никеля, магния, титана и т.д.) характерным является снижение удельных расходов электроэнергии под влиянием мероприятий по экономии электроэнергии (модернизация, совершенствование и автоматизация процессов и оборудования и т.д.).

Для топливоемких производств (предприятия черной металлургии и др.) основной тенденцией является снижение удельных расходов топлива при росте удельных расходов электроэнергии.

Снижение удельных расходов топлива вызывается совершенствованием технологических процессов, более полным использованием вторичных энергоресурсов, дальнейшей автоматизацией и механизацией. Повышение удельных расходов электроэнергии определяется увеличением доли выпуска более электроемкой продукции (холодный листовой прокат, прокат с предварительной термообработкой и т.п.), а также расходом энергии на механизацию и т.д.

Для теплоемких производств (текстильное производство и др.) наблюдается снижение удельных расходов теплоты и повышения удельных расходов электроэнергии за счет механизации, автоматизации производственных процессов, использования кондиционированного воздуха, улучшения освещенности.

Нормы расхода энергоносителей разделяются на индивидуальные и отраслевые.

Индивидуальные нормы разрабатываются на предприятии применительно к конкретным условиям его производства. Индивидуальные нормы разделяются на технологические, цеховые и общезаводские.

Технологические нормы включают затраты на технологический процесс - полезный расход, экономически обоснованные потери, расходы на разогревы и пуски после простоев.

Цеховые нормы включают все расходы цеха, относимые на единицу продукции: затраты на технологический процесс, расходы на цеховой транспорт, покрытие потерь энергоносителей во внутрицеховых сетях, на отопление, кондиционирование воздуха и др.

Общезаводские нормы учитывают то же самое в масштабах завода.

Отраслевые нормы устанавливаются на соответствующие виды планируемой продукции и используются при составлении энергобалансов экономического района, страны.

Отраслевые нормы на однородную продукцию, производимую на разных предприятиях определяются по формуле:

,

где q₁,q₂,. . . .,q_n – общезаводские нормы на данную продукцию, по первому, по второму, . . . . . . ., n-му промышленному предприятию;

V₁, V₂,. . . . .,V_n – годовые объемы выпуска продукции соответственно.

Важное значение в нормировании имеет выбор единицы продукции, на которую должна устанавливаться норма.

Для предприятия (цеха), выпускающего один вид продукции, нормы расхода топлива (теплоты) целесообразно устанавливать на единицу продукции, выраженную в натуральных единицах (т, изделие, кв.м и т.п.)

Для предприятий с разнообразной продукцией общезаводские нормы удельных расходов топлива, теплоты и т.д. устанавливаются на единицу основной продукции, приведя остальные виды продукции на основе их энергоемкости к основной.

Энергетические балансы разделяются на плановые и отчетные.

Плановые балансы служат для определения потребности в топливе, теплоте, электроэнергии (расходная часть балансов); разработки наиболее рациональных способов покрытия этой потребности (приходная часть балансов) и оценки экономичности принятого технического решения.

Отчетные (фактические) балансы служат для анализа энергопотребления, выявления источников потерь, разработки мероприятий по экономии топлива, теплоты, электроэнергии и др.

По периодам времени различаются:

а) текущие ( на один год)

б) перспективные ( на ряд лет).