Учет, контроль и управление энергопотреблением

Системы энергообеспечения современных предприятий как производственной, так и непроизводственной сфер весьма сложны и по своей структуре, и по режимам. Неоптимальные в энергетическом отношении, т.е. с точки зрения потребления энергоресурсов технологические и конструктивные решения, режимы работы основного и вспомогательного оборудования приводят к снижению качества продукции, ее удорожанию - росту энергетической составляющей себестоимости и, как следствие, к падению конкуренте-способности продукции. Нарушения энергообеспечения предприятий, их структурных подразделений, объектов чреваты аварийными ситуациями, значительными материальными потерями.

При существующей структуре экономики промышленность Республики Беларусь потребляет более половины всех энергоресурсов. В условиях исторически сложившихся технологий, применяемого оборудования, как правило, требующих замены и модернизации, высоких цен на энергоресурсы их доля в себестоимости промышленной продукции составляет сегодня 20-30%, а для наиболее энергоемких производств достигает 40% и более. Снижение доли энергетической составляющей себестоимости продукции – условие выживаемости и экономического благополучия отдельных предприятий, стабилизации и развития экономики страны в целом.

В жилищно-коммунальном секторе республики также остро стоит проблема организации рационального расходования энергоресурсов, решение которой предусматривает комплекс социально-экономических и технических преобразований в системе энергообеспечения населения. Энергия, сбереженная за счет учета и регулирования потребления на уровне владельцев и пользователей жилых зданий, помещений, дает снижение коммунальных расходов на 40-50%.

Экономия энергоресурсов в промышленности и жилищно-коммунальном секторе позволяет не вводить новые дополнительные энергетические мощности, высвобождая средства для инвестирования в новые технологии, в модернизацию производства, в повышение качества жизни населения, способствует сохранению окружающей среды.

В связи с этим в Беларуси на государственном уровне разработана широкая программа и развернута практическая работа по внедрению автоматизированных систем учета, контроля и управления энергопотреблением (АСКУЭ) на основе современных принципов и технических средств.

АСКУЭ промышленных предприятий. В 80-90-е гг. в республике был накоплен полезный опыт по разработке и внедрению микропроцессорных информационно-измерительных систем ИИСЭ. Однако в целом существовавший приборный энергоучет не обладал достаточной полнотой, точностью и достоверностью, мало отражал реальный процесс потребления энергии, не позволял управлять им, использовать гибкие тарифы для согласования интересов производителей и потребителей энергетических ресурсов.

Современные АСКУЭ промышленных предприятий представляют собой многоуровневые сети учета, контроля, управления энергопотреблением с комплексами технических средств сбора, обработки, представления и хранения информации, линиями связи, средствами телеизмерений, телеинформации и телеуправления. Функционирование АСКУЭ происходит в реальном масштабе времени в рамках производственно-организационных структур предприятия (объединение – завод – цех – участок – установка), принадлежащих ему энергопроизводящих объектов (заводская ТЭЦ, подстанция, котельная), объектов непроизводственной сферы (поликлиники, детские сады, общежития и т.п.), а также коммерчески самостоятельных структур (субабонентов), связанных с данным предприятием по энергопотреблению.

АСКУЭ классифицируются по следующим признакам:

• количеству уровней – на трех- и двухуровневые системы;

• функциональному назначению – на системы коммерческого и технического учета; возможна реализация АСКУЭ как смешанной системы;

• способу реализации и доступу к информации – централизованные и децентрализованные системы.

Наиболее целесообразной на сегодня по экономическим и техническим характеристикам признана трехуровневая схема АСКУЭ: «первичные измерительные преобразователи ПИП – контроллеры К – ПЭВМ» (таблица 8.3).

Нижний уровень АСКУЭ связан со средним уровнем измерительными каналами, включающими измерительные средства и линии связи. Средний с верхним уровнем – каналом связи, в качестве которого могут использоваться проводные линии связи, телефонные каналы, радиоканалы.

Таблица 8.3

Трехуровневая схема АСКУЭ

В 80-е гг. АСКУЭ выполнялись как двухуровневые структуры «ПИП – К», в которых контроллеры в определенной мере обеспечивали функцию итоговой обработки, отображения и документирования данных энергоучета. Современные трехуровневые структуры стали возможны в начале 90-х гг. в связи с появлением на рынке относительно недорогих ПЭВМ, что позволило решать качественно новые задачи контроля энергопотребления и управления им. Сегодня прогресс в развитии интегральных технологий позволяет применять новые двухуровневые структуры АСКУЭ – «ПИП – ПЭВМ», в которых функции контроллеров переданы или первичным «интеллектуальным» преобразователям, или ПЭВМ, доукомплектованной специальными программными модулями.

Системы коммерческого учета создаются как на предприятиях – поставщиках энергоресурсов, так и на предприятиях, их потребляющих, и позволяют организовать объективные денежные расчеты за энергоресурсы между ними. Системы технического учета предназначены для контроля и оптимизации энергопотоков внутри предприятия по его подразделениям и объектам.

Централизованная АСКУЭ, обеспечивая всю полноту информации на уровне главного энергетика и руководства предприятия, ограничивает получение информации, возможности управления энергопотоками на низших уровнях, а также организацию обратных связей в контурах управления. При децентрализованной структуре АСКУЭ используются контроллеры учета со встроенными табло и клавиатурой, подключенные через среду связи к ПЭВМ главного энергетика, местные ПЭВМ, что позволяет в реальном времени решать задачи учета, контроля управления энергопотреблением на уровне отдельных цехов, производств и объектов предприятия. Кроме того, децентрализованная структура позволяет осуществить совмещение коммерческого и технического учета в одной системе.

К задачам АСКУЭ на предприятии относятся:

• автоматизированный коммерческий и технический учет электроэнергии, технической, теплофикационной, питьевой воды, пара, сжатого воздуха, природного и технического газов, нефтепродуктов, всех видов вторичных энергоресурсов по предприятию в целом, элементам его инфра- и интраструктуры;

• контроль энергопотребления относительно установленных норм расхода и ограничений по безопасности энергоснабжения;

• фиксация и сигнализация отклонений контролируемых параметров энергоучета;

• прогнозирование параметров энергоучета для планирования энергопотребления и автоматическое управление им, в том числе посредством потребителей-регуляторов;

• обеспечение внутреннего хозрасчета по энергоресурсам между цехами и подразделениями предприятия и его расчета с субабонентами.

Сегодня руководители промышленных предприятий республики осознали необходимость внедрения современных систем автоматизированного энергоучета и контроля от каждого рабочего места по всем видам энергоносителей до итоговой обработки данных, принятия оперативных решений по управлению энергопотреблением на автоматизированном рабочем месте (АРМ) главного энергетика предприятия. На ряде предприятий республики АСКУЭ успешно функционируют и совершенствуются, к примеру, на Витебском телевизионном заводе, Жодинской трикотажной фабрике и др. Экономический эффект применения подобной системы на предприятии оценивается в среднем величиной в 15-30% от годового потребления ЭР, а срок окупаемости затрат на ее создание – в 2-3 квартала.

Жилищно-коммунальное хозяйство. Внедрение здесь АСКУЭ даст возможность автоматизировать сбор данных с приборов учета в жилых домах, организовать учетно-управленческую деятельность городских коммунальных служб, упорядочить коммерческие отношения между поставщиками и коммунальными потребителями на основе реальных энергозатрат, наладить технический учет и регулирование потребления всех видов энергоресурсов, и прежде всего тепловой энергии, превалирующей в общих затратах энергии. Достижение указанных целей потребует длительного времени для поэтапного решения большого комплекса социально-экономических и технических задач. Начальный этап предусматривает оснащение центральных тепловых пунктов и тепловых узлов, подключенных непосредственно к тепломагистралям, приборами учета и регулирования потребления тепловой энергии в системах отопления и горячего водоснабжения. Будет осуществляться децентрализация системы теплоснабжения. В рамках Постановления СМ РБ от 7 июля 1994 г. «О введении приборного учета расхода газа, воды и тепловой энергии в домах жилищного фонда» проводится оснащение потребителей приборами группового и индивидуального учета и регулирования топливно-энергетических и водных ресурсов.

Для защиты внутреннего рынка, поддержки отечественных товаропроизводителей и в целях осуществления единой технической политики в области оснащения потребителей приборами учета экспертный совет Комитета по энергосбережению и энергонадзору рекомендовал к применению в социальной и коммунально-бытовой сфере перечень приборов группового и индивидуального учета расхода воды, тепла, газа и регулирования. Этот перечень будет периодически корректироваться по результатам комплексной оценки качества и технического уровня приборов.

Первичный приборный учет. Учет тепловой энергии осуществляется с помощью теплосчетчиков горячей воды и пара. Современные конструкции теплосчетчиков позволяют осуществлять обработку, преобразование и регистрацию информации о количестве потребленной или отпущенной тепловой энергии, температуре, давлении, расходе теплоносителя и о времени работы в системах теплоснабжения отопления и горячего водоснабжения.

В зависимости от метода измерения расхода теплоносителя существует достаточно широкий спектр теплосчетчиков воды: электромагнитные индукционные, массовые, крыльчатые, вихревые, ультразвуковые. Наиболее подходящими для условий Беларуси признаны индукционный и ультразвуковой методы измерения расхода воды. Тепловые счетчики на базе ультразвуковых расходомеров, как показал опыт Дании, Германии, России, имеют то преимущество, что качество теплоносителя (горячей сетевой воды) не влияет на погрешность и стабильность измерений. Более остро стоит проблема измерения тепловой энергии пара. Применяемые сегодня диафрагмы (метод разностного давления) удовлетворительны только при стабильном потреблении пара на предприятии; для переменных режимов потребления могут использоваться теплосчетчики на базе вихревого расходомера.

Реальную экономию можно получить лишь при совместном применении учета теплопотребления с помощью счетчиков и его автоматического регулирования. Для группового регулирования служат устанавливаемые на теплопунктах, регуляторы прямого действия и электронные регуляторы. Регуляторы прямого действия поддерживают температурные и гидравлические параметры систем теплоснабжения на постоянном уровне, имеют более низкую стоимость, чем электронные и более долгий срок службы. Электронные регуляторы позволяют задавать временной 7-дневный график теплоснабжения, поддерживать по графику температуру воды на подаче в зависимости от наружной температуры и ограничивать температуру обратной воды. С их помощью может быть осуществлено пофасадное регулирование теплопотребления жилых зданий. Еще лучшим решением является поквартирное регулирование параметров теплоносителя, однако при существующей системе теплоснабжения его применение затруднительно. Для регулирования состояния воздушной среды в отдельных помещениях и экономии энергоресурсов используются индивидуальные средства регулирования – ручные или термостатические вентили, устанавливаемые на радиаторах.

Для поквартирного учета расхода горячей и холодной воды устанавливаются водосчетчики, перед которыми рекомендуется устанавливать фильтры. Экономии воды, более равномерному ее распределению по этажам способствует установка на водоразборных кранах ограничителей расхода воды. В общественных зданиях применяют водоразборные краны с фиксированным временем автоматического их закрытия.

В республике выпускаются в достаточном ассортименте приборы группового и индивидуального учета расхода тепловой энергии и воды, отвечающие мировым стандартам.

Коммерческий учет объема газа и измерение его расхода производится с помощью счетчиков газа, применение которых позволяет снизить расходы на оплату газа в среднем на 10-20%. По конструкции различают турбинные, электромагнитные, массовые, крыльчатые, вихревые счетчики газа. Современный парк электросчетчиков весьма разнообразен. Они классифицируются по роду тока, количеству фаз, классу точности, измеряемым параметрам, количеству тарифов, элементной базе и т.д. С точки зрения элементной базы, более широкое применение находят индукционные (электромеханические) счетчики и более современные - гибридные и электронные электросчетчики. Электронные счетчики могут выполняться на интегральных схемах с фиксированным набором функций - «на жесткой логике» или на микропроцессорных элементах с гибкими, программируемыми в условиях эксплуатации функциями. Электронные счетчики в 5-10 раз дороже индукционных, их применение оправдано при переходе от локальных измерений к автоматизации энергоучета, т.е., в первую очередь, в АСКУЭ энергосистем и промышленных предприятий.

При пользовании приборами группового и индивидуального учета энергоресурсов необходима их периодическая проверка в соответствии с установленными сроками и правилами.