Энергоэффективность и энергосбережение в системах электроснабжения

1. Энергоэффективность и энергосбережение в системах электроснабжения

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Энергоэффективность и
энергосбережение
в системах электроснабжения
к.т.н., доцент кафедры электроснабжения
А.Н. Алюнов

2.

Лекция 4
Методы технико-экономического
сравнения вариантов при
выборе энергоэффективного
электрооборудования
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
2

3. Классификация мероприятий по энергосбережению

Экономия электрической энергии
Оптимизация
графика
электропотребления
Оптимальный
выбор
сетевых
элементов
Экономия
эл.энергии в
освещении
Регулирование
скорости
вращения
эл.привода
Повышение энергетических
показателей
эл.оборудования
Использование
возобновляемых
источников
энергии
1-ставочный;
2-х-ставочный
Оптимальный
выбор трансформаторов
Оптимальный
выбор источников света
Насосы с
преобразователями
частоты
Совершенствование
технологии и
методов
преобразования
Турбины с
противодавлением
Дифференцированный по
времени суток
Компенсация
реактивной
мощности
Автоматическое
управление
освещением
Использование
гидроэнергоресурсов
Котельные на
отходах
производства
Использование
ветроэнергоресурсов
Использование
биотоплива
Выбор тарифа
Симметрирование 1фазных
нагрузок
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
3

4.

Выбор оптимального тарифа на
электроэнергию
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
4

5. Оптимизация графика под дифференцированный тариф

Естественный и оптимизированный по дифференцированному тарифу график потребления
Тепличного комбината
4000,0
3800,0
Естественный
3600,0
Оптимизированный
3400,0
3200,0
3000,0
2800,0
Мощность, кВт
2600,0
2400,0
2200,0
2000,0
1800,0
1600,0
1400,0
1200,0
1000,0
800,0
600,0
400,0
200,0
0,0
1
2017
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Часы суток
(с) Alyunov, Vologda State University
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
5

6. Оптимизация графика под дифференцированный тариф

Часы График
суток относит.
Оплата по
1ст.тарифу
3552
2,408
Дифференцированный по зонам
суток тариф, руб/кВт*ч
ночной полупиковый пиковый
1
2
3
4
5
00 - 01
01 - 02
02 - 03
03 - 04
04 - 05
05 - 06
06 - 07
07 - 08
08 - 09
09 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 - 23
23 - 00
0,5
0,55
0,45
0,47
0,28
0,47
0,56
0,84
0,76
0,9
0,88
0,65
0,79
0,87
0,9
0,73
0,95
0,85
0,89
1
0,845
0,8
0,55
0,45
1776,0
1953,6
1598,4
1669,4
994,6
1669,4
1989,1
2983,7
2699,5
3196,8
3125,8
2308,8
2806,1
3090,2
3196,8
2593,0
3374,4
3019,2
3161,3
3552,0
3001,4
2841,6
1953,6
1598,4
4276,6
4704,3
3848,9
4020,0
2394,9
4020,0
4789,8
7184,7
6500,4
7697,9
7526,8
5559,6
6757,0
7441,3
7697,9
6243,8
8125,6
7270,2
7612,4
8553,2
7227,5
6842,6
4704,3
3848,9
1,8684
1,8684
1,8684
1,8684
1,8684
1,8684
1,8684
60153,1
кВт*ч
144848,7
Руб
Потребление
суточное
2017
Мощность,
кВт*ч
6
2,9851
2,9851
2,9851
2,9851
2,3319
2,3319
2,3319
2,3319
2,3319
2,3319
2,3319
2,9851
2,9851
1,8684
8
9
10
11
3318,3
3650,1
2986,5
3119,2
1858,2
3119,2
3716,5
6957,6
8058,3
9542,8
9330,7
6892,0
6543,5
7206,1
7454,6
6046,5
7868,8
7040,5
7371,8
10603,1
8959,6
6626,3
4555,6
2986,5
3131,6
3131,6
3131,6
3131,6
3131,6
3131,6
3131,6
2250
2100
2100
2100
2100
2250
2250
2250
2250
2250
2250
2250
2100
2100
2250
2250
3131,6
5851,2
5851,2
5851,2
5851,2
5851,2
5851,2
5851,2
5246,8
6268,7
6268,7
6268,7
6268,7
5246,8
5246,8
5246,8
5246,8
5246,8
5246,8
5246,8
6268,7
6268,7
5246,8
5246,8
5851,2
-1574,5
-1146,9
-2002,2
-1831,1
-3456,3
-1831,1
-1061,4
1937,9
231,7
1429,2
1258,1
-709,1
1510,3
2194,5
2451,1
997,1
2878,8
2023,5
2365,6
2284,5
958,8
1595,8
-542,5
-2002,2
145812,2
Руб
60153,1
кВт*ч
136889,3
7959,5
238 784
2 865 403
5,5
7
2,3319
2,3319
2,3319
Оптимальный
Экономия
Оплата без график нагрузки
Часовая оплата по
оплаты
изменения
с учетом
тарифу
графика
ограничений
Руб
потребления
(с) Alyunov, Vologda State University
Экономия в месяц
Экономия в год
Эффект
6

7.

Экономия в системах
электропривода
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
7

8. Выбор энергоэффективного электродвигателя

Годовой экономический эффект
P 100 P1 100
Ý Ã T N C0 2
1
2
Срок окупаемости энергоэффективного варианта
Ñ Ñ1
TOK 2
ÝÃ
где ЭГ – годовой экономический эффект, руб/год;
P1, P2 и η1, η2 – мощности, кВт и КПД, % электродвигателей 1 и 2
вариантов, соответственно;
TOK – срок окупаемости более экономичного варианта, лет;
С1 и С2 – стоимости электродвигателей с учетом транспортных
расходов и расходов на монтажные работы для 1 и 2 вариантов,
соответственно.
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
8

9. Выбор энергоэффективного электродвигателя

Вариант
№1
Вариант
№2
Мощность электродвигателя P,
кВт
55
55
Цена электродвигателя C, руб
54327
56327
КПД электродвигателя η, %
92,5
94,5
Время работы за день T, час
8
8
250
250
Наименование параметра
Количество рабочих дней в году
N
Стоимость 1 кВтч C0, руб
3
Ежегодная экономия от принятого варианта составит 7550
руб/год, а срок окупаемости – около 3 месяцев.
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
9

10. Эффект от регулирования скорости вращения электропривода

Принцип регулирования
Напорной или приемной
задвижкой
Достоинства
1. Регулирование подачи
ωуд =0,00272*Н/ ηнас*ηдв
Изменением числа параллельно
работающих насосов
Частотное регулирование
Подача зависит от G=G0*n/n0
Напор зависит от Н
Н0*(n/n0)
=
2
Мощность двигателя зависит от
Р = G*H
Мощность двигателя зависит от
Р = G0*H0 = P0 * (n/n0)3
2017
1. Регулирование подачи
1. Плавное регулирование
подачи
Недостатки
1. Уменьшается КПД
насоса
2. Быстро растет
удельный расход
электроэнергии
1. Низкий коэффициент
использования насосов
2. Ступенчатое
регулирование подачи
3. Увеличение стоимости
системы
1. Приобретение и
установка преобразователя
частоты
2. Снижение удельного
расхода электроэнергии
3. Автоматическое
поддержание давления в
трубопроводе
4. Снижение потерь воды за
счет уменьшения давления
5. Увеличение срока службы
насосов
6. Увеличение срока службы
трубопроводов
(с) Alyunov, Vologda State University
10

11. Технико-экономическое обоснование применения преобразователя частоты (ПЧ)

1. Расчет экономии электроэнергии при регулировании скорости
вращения насоса
Подача
График
работы
Время
G
2017
Регулирование
задвижкой
Регулирование скоростью
вращения
Мощность
Эл. энергия
Мощность
Эл. энергия
м3/ч
%
Час
кВт
кВт*ч
кВт
кВт*ч
350
5
438
42,5
18615
42,5
18615
300
15
1314
38,5
50589
29
38106
250
20
1752
35
61320
18,5
32412
200
20
1752
31,5
55188
11
19272
150
20
1752
28
49056
6,5
11388
100
20
1752
23
40296
3,5
6132
Сумма
100
8760
275064
(с) Alyunov, Vologda State University
125925
11

12. Технико-экономическое обоснование применения преобразователя частоты (ПЧ)

2. Расчет экономии электроэнергии от уменьшения потерь электроэнергии
G
Время
раб
оты
м3/ч
Час
350
438
42,5
300
1314
250
Подача
Регулирование задвижкой
Р
η
ΔР
кВт
%
кВт
кВт*ч
90
4,7
2058,6
42,5
38,5
90
4,3
5650,2
1752
35
90
3,9
200
1752
31,5
90
150
1752
28
100
1752
23
Сумма
8760
2017
ΔW
Регулирование скоростью с ПЧ
Р
η
ΔР
кВт
%
кВт
кВт*ч
86
6,9
3022,2
29
85
5,1
6701,4
6832,8
18,5
84
3,5
6132
3,5
6132
11
79
2,7
4730,4
90
3,1
5431,2
6,5
74
2,3
4029,6
90
2,6
4555,2
3,5
70
1,5
2628
30660
(с) Alyunov, Vologda State University
ΔW
27243,6
12

13. Технико-экономическое обоснование применения преобразователя частоты (ПЧ)

Годовая экономия электроэнергии может составить:
W = Снижение потребления(275064 -125925) +снижение
потерь(30660 - 27243,6) = 152555,4 кВт*ч, или 49,9 %
В денежном выражении при одноставочном тарифе (2008 год) 2,408
руб/кВт*ч годовая экономия может составить:
Э = W*b = 152555,4 *2,408 = 367353,4 руб.
3. Выбор преобразователя частоты по мощности из условия:
Рпч =(1,1÷1,2)Рн
Рпч = 1,2 *42,5 = 51 кВт
Выбираем преобразователь частоты фирмы Danfoss VLT 6000 HVAC
IP-20, мощностью 55 кВт, стоимостью 300 тыс. руб.
Срок окупаемости проекта с учетом проектных работ и СМР составит
Ток = К/Э;
Ток = (1,5 * 300000) / 367353,4 = 1,225 года
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
13

14. Технико-экономическое сравнение вариантов электроснабжения

Приведённые затраты определяются по формуле
ЗΣ = (Е+ На)·ККТП+ИП.КТП+ИОБСЛ.КТП+У, тыс.руб,
где Е – нормативный коэффициент экономической
эффективности (Е=0,16);
ККТП – полные капитальные затраты с учетом стоимости
оборудования и монтажных работ;
ИП.КТП – стоимость потерь электроэнергии;
На- норма амортизационных отчислений (На=0,035);
ИОБСЛ.КТП – затраты на обслуживание.
ККТП = ЦО ( 1 + σт + σс + σм), тыс.руб,
Ип.тр. = С0·(Nтр·∆Рхх·Тг + кз2·∆Ркз·τ∙ NТР ), тыс. руб
Иобсл = (Нобсл + Нрем)∙Кн,
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
тыс. руб
14

15. Технико-экономическое сравнение вариантов электроснабжения

2017
Вариант 1
Вариант 2
2х ТМ-250
2х ТМ-400
Параметр
Ед. изм.
КЗ
–
0,800
0,500
РХХ
кВт
0,550
0,830
РКЗ
кВт
3,700
5,500
NּРххּТ
кВтּч
9636,000
14541,600
NּРкзּкз2ּ
кВтּч
9321,214
5412,445
W
кВтּч
18957,214
19954,045
Ипот.тр
тыс. руб.
75,829
79,816
ККТП
тыс. руб.
326,250
416,250
Иобсл.тр
тыс. руб.
12,724
16,234
З
тыс. руб.
152,171
177,219
(с) Alyunov, Vologda State University
15

16. Определение сечения кабеля по приведенным затратам

2017
(с) Alyunov, Vologda State University
16

17. Калькуляция себестоимости 1 кВт·час электроэнергии

№
п/п
2017
Показатели и статьи расходов
Единица
измерения
Величина
показател
я
Примечание
тыс.кВт·час
90368.85
По счетчику
По счетчику
или
расчет
1
Количество электроэнергии из
системы
2
Расход электрической энергии на
СН
тыс.кВт·час
3978.22
3
Расход электрической энергии на
потери
тыс.кВт·час
850
4
Годовая оплата за получаемую
электроэнергию
тыс.руб
306282.11
5
Годовые эксплуатационные
расходы
тыс.руб
235.338
6
Количество электроэнергии
переданное на
производственные нужды и
освещение
тыс.кВт·час
85540.63
п.1-п.2-п.3
7
Всего годовых затрат
тыс.руб
306517.4
п.4+п.5
8
Внутризаводская себестоимость 1
(с) Alyunov, Vologda State University
кВт·ч потребляемой
руб/кВт·час
3.58
п.7/п.6
Расчет
потерь ЭЭ
По счетам на
оплату
Расчет
издержек
17

18. Расчет срока окупаемости мероприятий по энергосбережению

Срок окупаемости определяется по формуле:
Ðí
Òî ê
Ï ði A
Ä
i
где РН – сметная стоимость капитальных вложений;
Прi – прибыль i-го года;
A – амортизационные отчисления;
Дi – дисконта i-го года (9.5 %).
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
18

19. Расчет срока окупаемости мероприятий по энергосбережению

Пример: Капитальные вложения по смете
РН =1500000 руб.
составляют:
Ежегодная доля прибыли, направляемая на возврат кредитору за год
составляет: Пр=300000 руб/год.
Ставка: 9.5%
Порядковый
номер
года
Доля прибыли на
обслуживан
ие ссуды,
руб.
Амортизационные
отчисле
ния, руб.
Ставка
дисконтирования,
%
1
300000
0
9.5
142500
1342500
2
300000
0
9.5
127537,5
1170037,5
3
300000
0
9.5
111153,56
981191,06
4
300000
0
9.5
93213,15
774404
5
300000
0
9.5
73568,38
545122,38
6
300000
0
9.5
51786,62
296909,00
7
300000
0
9.5
28206,36
25115,36
8
27501,32
0
9.5
2385,96
0
Оплата
процентов,
руб.
Остаток ссуды,
руб.
Таким образом, срок окупаемости Ток составит 7 лет и 1 месяц.
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
19

20.

Программное обеспечение для
расчетов энергосбережения в
системах электроснабжения
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
20

21.

Программные модули
«Онлайн Электрик»
для энергосбережения
в системах
электроснабжения
www.online-electric.ru
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
Расчет срока окупаемости частотного преобразователя
для насосных станций коммунальной сферы
Технико-экономическое сравнение электродвигателей
Экономия в
системах
освещения
и кондиционирования
Выбор оптимальной мощности электродвигателей
различных устройств
Расчет оптимальной мощности кондиционера
Технико-экономическое сравнение светильников
Снижение потерь
электрической энергии
Калькулятор экономии
энергосберегающих ламп
Компенсация реактивной мощности конденсаторными
батареями и синхронными электродвигателями
Расчет снижения потерь электроэнергии
в линии электропередачи при симметрировании
нагрузок по фазам
Расчет потерь электроэнергии в элементах системы
электроснабжения
Технико-экономическое сравнение вариантов сечений
линий электропередачи
Снижение
стоимости
приобретения
электроэнергии
Технико-экономическое сравнение вариантов силовых
трансформаторов
Расчет показателей графика
электрических нагрузок
Выбор оптимального тарифа на электроэнергию для
населения
Выбор оптимального тарифа на электроэнергию для
предприятий, организаций, учреждений
Расчет себестоимости получаемой электроэнергии
Мероприятия по экономии электрической энергии
Экономия в
системах
электропривода
Программные модули «ONLINE ELECTRIC» (www.online-electric.ru)
Формирование отчетов
21

22. Преимущества SaaS

не нужно приобретать и устанавливать
прикладные программы на компьютер;
имеется возможность подключения к
системе из любой точки планеты;
пользователю нет необходимости
отслеживать и постоянно обновлять
версии программного обеспечения;
отчеты с предоставлением
используемых формул позволяют
убедиться в достоверности расчетов.
2017
(с) Alyunov, Vologda State University
22

23. Список источников

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
2017
Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и
нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях:
Руководство для практических расчетов, - М.: Изд-во НЦ ЭНАС,
2003.- 280 .: ил.
Методика ФЭК, утвержденная Постановлением ФЭК РФ 17.03.2000 №
14/10 «Об утверждении нормативов технологического расхода
электрической энергии (мощности) на ее передачу (потерь),
принимаемую для целей расчета и регулирования тарифов».
Методика расчета нормативов потерь электрической энергии в
электрических сетях (утверждена приказом
Минпромэнерго РФ т
03.02.2005 №21)
Методика расчета нормативных технологических потерь
электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям в базовом
периоде (утверждена приказом
Минпромэнерго РФ от 04.10.2005
№267)
Методика расчета нормативных технологических потерь
электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям в базовом
периоде (утверждена приказом Минэнерго РФ от 30.12.2008 №326)
Промышленная энергетика, № 4, 2006.: Некоторые аспекты
экономичной работы силовых трансформаторов./ Заугольников В. Ф.,
канд. техн. наук, Балабин А. А., Савинков А. А., инженеры РСК ОАО
"Орелэнерго"
Новости электротехники, №1(31), 2005: Симметрирующее устройство
для трансформаторов. Средство стабилизации напряжения и
снижения потерь в сетях 0,4 кВ. / Анатолий Сердешнов, к.т.н., Иван
Протосовицкий, к.т.н., Юрий Леус, Петр Шумра, БАТУ, г. Минск,
Беларусь.
(с) Alyunov, Vologda State University
23

24. Список источников

8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
2017
Приказ Минпромэнерго РФ от 22.02.2007 N 49.: «О ПОРЯДКЕ РАСЧЕТА
ЗНАЧЕНИЙ СООТНОШЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ ДЛЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЭНЕРГОПРИНИМАЮЩИХ УСТРОЙСТВ (ГРУПП
ЭНЕРГОПРИНИМАЮЩИХ УСТРОЙСТВ) ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЯЗАТЕЛЬСТВ СТОРОН В ДОГОВОРАХ ОБ
ОКАЗАНИИ УСЛУГ ПО ПЕРЕДАЧЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (ДОГОВОРАХ
ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ)»
Проект «Методические указания по расчету повышающих (понижающих)
коэффициентов к тарифам на услуги по передаче электрической энергии в
зависимости от соотношения потребления активной и реактивной мощности для
отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих
устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения
обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической
энергии (договорах энергоснабжения или купли-продажи (поставки)
электрической энергии) », ФСТ, 2008 г.
Прайс-лист на изделия для энергосбережения ООО «ЭЛПРИ», г. Чебоксары,
1.06.2007.
ПРАЙС ЛИСТ от 12.04.2006 г. ЗАО "МАТИК ЭЛЕКТРО" 125190 г. Москва. а/я 53.
Походный проезд, дом4,корп.1оф. 7 тел. (495) 223-66-79 - многоканальный,
факс (495) 223-66-14, моб. (495) 740-06-90 [email protected], www.matic.ru.
Экономия энергоресурсов в промышленных технологиях. Справочнометодическое пособие / Авторы-составители: Г.Я. Вагин, Л.В. Дудникова, Е.А.
Зенютич, А.Б. лоскутов, Е.Б. Солнцев; под ред. С.К. Сергеева; НГТУ, НИЦЭ –
Новгород, 2001. -296 с.
Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л.
Файбисовича. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: ЭНАС, 2012.- 376 с.: ил.
Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения. – 2008
[Электронный ресурс]. Доступ для зарегистрированных пользователей. – URL:
http://www.online-electric.ru (дата обращения: 24.12.2013).
(с) Alyunov, Vologda State University
24