Энергетическая безопасность сельских территорий
Покупка
Тематика:
Электроэнергетика. Электротехника
Издательство:
Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 212
Дополнительно
Доступ онлайн
400 ₽
В корзину
Практикум подготовлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта по направлению подготовки "Агроинженерия». Представлены методики оценки уровня энергетической безопасности сельских регионов, сформулирована концепция мониторинга и индикативного анализа, составлена модель прогнозирования энергопотребления в сельскохозяйственном производстве. Основное внимание уделено практической самостоятельной подготовке магистрантов. С этой целью использованы различные методы, в том числе контрольные задания, для решения которых требуется хорошая теоретическая подготовка. Практикум предназначен для обучающихся по направлению 35.04.06 Агроинженерия, профиль «Энергетический менеджмент иинжиниринг энергосистем».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФГБОУ ВО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» М.М. БЕЗЗУБЦЕВА, B.C. ВОЛКОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ ПРАКТИКУМ для обучающихся по направлению 35.04.06 Агроинженерия, профиль «Энергетический менеджмент и инжиниринг энергосистем» САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2018
УДК 621.311(075) ББК 65.303.14 Составители: М.М. Беззубцева, B.C. Волков Р е ц е н з е н т ы : доктор техн. наук, профессор (ИТМО) А.Г. Новоселов; доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник (ИАЭП) С.А. Ракутько М.М. Беззубцева, B.C. Волков. Энергетическая безопасность сельских территорий. Практикум для обучающихся по направлению 35.04.06 Агроинженерия, профиль «Энергетический менеджмент и инжиниринг энергосистем». - СПб.: СПбГАУ, 2018. - 212 с. Практикум подготовлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта по направлению подготовки "Агроинженерия». Представлены методики оценки уровня энергетической безопасности сельских регионов, сформулирована концепция мониторинга и индикативного анализа, составлена модель прогнозирования энергопотребления в сельскохозяйственном производстве. Основное внимание уделено практической самостоятельной подготовке магистрантов. С этой целью использованы различные методы, в том числе контрольные задания, для решения которых требуется хорошая теоретическая подготовка. Практикум предназначен для обучающихся по направлению 35.04.06 Агроинженерия, профиль «Энергетический менеджмент и инжиниринг энергосистем». УДК 621.311(075) ББК 65.303.14 © М.М. Беззубцева, © B.C. Волков © СПбГАУ, 2018
СОДЕРЖАНИЕ Введение............................................................................................................................. 5 Глава 1. Методика оценки уровня энергетической безопасности сельскохозяйственного региона................................................................................. 7 1.1. Состав, структура и обоснование объектов мониторинга.............................7 1.2. Формирование состава индикаторов............................................................... 14 1.3. Методология формирования пороговых значений индикаторов..............23 1.4. Методология определения оптимальных значений индикаторов.............25 1.5. Метод оценки уровня ЭБ сельскохозяйственного региона.........................26 Глава 2. Методические подходы к определению пзи потребности в энергоресурсах............................................................................................................... 30 2.1. Модель прогнозирования энергопотребления и безопасности в сельскохозяйственном производстве.......................................................................30 2.2. Методика определения потребности в энергии коммунально-бытового сектора и сферы услуг сельских регионов.............................................................34 2.3. Методика выбора превентивных мер по преодолению угроз безопасности сельских регионов при ограничении энергоснабжения.............44 2.4. Контрольные задания..........................................................................................48 Глава 3. Общая методика энергетического мониторинга сельскохозяйственных объектов при определении резервов и потенциала экономии топливно-энергетических ресурсов.............................50 3.1. Обследование и сбор исходных данных на действующих объектах.........50 3.2. Общая методика (алгоритм) энергетического мониторинга сельскохозяйственных процессов и объектов при определении резервов потенциала экономии топливно-энергетических ресурсов................................55 3.2.1. Понятия и расчетные зависимости для определения резерва и потенциала энергосбережения.............................................................................. 55 3.2.2. Алгоритм расчета резерва и потенциала экономии энергоресурсов ..56 3.3. Общие рекомендации по реализации резервов и потенциала экономии топливно-энергетических ресурсов.................................................. 63 Глава 4. Энергетический мониторинг в растениеводстве защищенного грунта, выявление резервов и потенциала экономии ТЭР.............................65 Глава 5. Энергетический мониторинг технологии хранения плодоовощной продукции..........................................................................................78 Глава 6. Энергетический мониторинг сельскохозяйственных объектов, использующих в качестве энергоносителей в производстве теплоты и технологиях электрическую энергию, газ и твердое топливо, выявление резерва и потенциала экономии ТЭР......................................................................88
6.1. Исходные данные и показатели для определения энергозатрат в тепловых процессах животноводческих ферм........................................................88 6.2. Методические положения по расчету энергозатрат на теплоснабжение животноводческих ферм............................................................................................ 91 6.3. Определение фактических энергетических параметров и энергозатрат по отдельным тепловым процессам и в целом по объекту.................................102 6.4. Основные способы и пути экономии энергоресурсов................................107 6.5. Рекомендуемое энергосберегающее оборудование. Резервы и потенциал экономии ТЭР и их влияние на технико-экономические показатели объекта....................................................................................................110 6.5.1. Рекомендуемое оборудование................................................................... 110 6.5.2. Резервы и потенциал экономии ТЭР и их влияние на техникоэкономические показатели объекта................................................................... 114 Глава 7. Энергетический мониторинг сельскохозяйственного водоснабжения, выявление резервов и потенциала экономии ТЭР.............. 118 Глава 8. Энергетический мониторинг электроприводов сельскохозяйственных объектов, выявление резервов и потенциала экономии ТЭР...............................................................................................................138 8.1. Обследование объекта и сбор исходных данных по мониторингу электроприводов.........................................................................................................142 8.2. Методика определения резерва и потенциала энергосбережения и потенциала в электроприводах................................................................................151 8.3. Мероприятия по экономии электроэнергии при использовании электроприводов........................................................................................................152 Глава 9. Энергетический мониторинг процессов освещения и облучения сельскохозяйственных объектов, выявление резервов и потенциала экономии ТЭР...............................................................................................................157 9.1. Методика обследования и сбора данных по освещению на сельскохозяйственных объектах.............................................................................157 9.2. Методика определения резерва и потенциала энергосбережения объектов...................................................................................................................... 168 9.3. Мероприятия по экономии электроэнергии в осветительных установках................................................................................................................... 169 Глава 10. Энергетический мониторинг зернопунктов, выявление резервов и потенциала экономии ТЭР................................................................... 173 10.1. Обследование и сбор исходных данных о зернопунктах...........................173 10.2.Расчет резерва и потенциала экономии топливно-энергетического ресурса (ТЭР)..............................................................................................................177 10.3..Рекомендации по реализации выявленных резервов и потенциалов экономии ТЭР.............................................................................................................179 Глава 11 Задания для самостоятельной работы студентов..............................181 Литературные источники и нормативные документы.............................................201
ВВЕДЕНИЕ Целевым аспектом энергетической политики сельскохозяйственного региона является рост благосостояния населения путем повышения эффективности, увеличения масштабов и улучшения качества развития и функционирования систем энергетики (СЭ) как в сфере энергоснабжения, так и в сфере энергопотребления. Представленные в практикуме методики обеспечивают проведение, прежде всего, инженерного энергомониторинга с последующей технико-экономической оценкой и выработкой рекомендаций по энергетической безопасности сельского региона. Упор делается на обследование машин, оборудования, электроприводов, электроосвещения и технологий сельскохозяйственных объектов. Приводятся нормы проектирования объектов, показатели эффективного использования энергетических ресурсов машинами и оборудованием объектов, даются рекомендации по совершенствованию инженерной части объектов. Методика (алгоритм) расчета резервов экономии ТЭР строится двухуровневой: на первом уровне определяются показатели резервов машин, оборудования раздельно по каждому виду энергопотребления (освещение, получение теплоты, электропривод или привод от двигателей внутреннего сгорания), на втором - по показателю энергозатрат на производство продукции и голову скота. Представлены методики оценки уровня ЭБ, сформулирована концепция мониторинга и индикативного анализа, составлена модель прогнозирования энергопотребления в сельскохозяйственном производстве. Методики сопровождается примерами расчетов резервов экономии и потенциала ТЭР, расчетами ПЗИ. Большое внимание уделено практической самостоятельной подготовке магистрантов. С этой целью использованы различные методы, в том числе контрольные задания, для решения которых требуется хорошая теоретическая подготовка. 5
Основные компетенции, приобретаемые магистрантами при изучении дисциплины: ОК-2 готовностью действовать в нестандартных ситуациях, нести социальную и этическую ответственность за принятые решения; ОПК-7 способность анализировать современные проблемы науки и производства в агроинжерии и вести поиск их решения; ПК-3 способностью и готовностью рассчитывать и оценивать условия и последствия (в том числе экологические) принимаемых организационно-управленческих решений в области технического и энергетического обеспечения высокоточных технологий производства сельскохозяйственной продукции; ПК-7 способность проведения инженерных расчетов для проектирования систем и объектов; ПК-8 готовностью осуществлять контроль соответствия разрабатываемых проектов стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам. Практикум подготовлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта по направлению подготовки «Агроинженерия» и предназначен для обучающихся по направлению 35.04.06 Агроинженерия, профиль «Энергетический менеджмент и инжиниринг энергосистем». 6
Глава 1. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ УРОВНЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО РЕГИОНА 1.1. Состав, структура и обоснование объектов мониторинга Необходимый и достаточный состав объектов мониторинга энергоснабжения представлен в табл. 1.1 [23]. При этом объектом является достаточно однородная группа свойств, явлений или процессов, количественные оценки которых в совокупности характеризуют либо одну из угроз, либо одно из проявлений восприимчивости энергетики или экономики региона (района) к угрозам ЭБ, непосредственно или косвенно влияющих на уровень СБ. Степень концентрации производственных мощностей и коммуникаций (п. 1.): - деконцентрация мощности, преобладание агрегатов, объектов (в том числе трубопроводов) и энергетических комплексов малой и средней мощности уменьшают вероятность нарушения энергоснабжения в результате снижения генерации электроэнергии и теплоэнергии, пропускных способностей коммуникаций; - существенно облегчается реализация принципов самообеспечения энергоресурсами, территориальной диверсификации энергоснабжения и рассредоточения энергообъектов; - сокращаются сроки строительства, ускоряется возврат вложенных средств; - сокращаются сроки восстановления энергообъектов; - создаются благоприятные условия для внедрения новых, прогрессивных технологий. 7
Т а б л и ц а 1.1. Группировка объектов мониторинга ЭБ сельских регионов Г р у п п ы О б ъ е к т ы 1. Оборудование и технология 1.1. Концентрация энергетических мощностей. 1.2. Технический уровень. 1.3. Износ основных производственных фондов. 1.4. Аварийность и эксплуатационная готовность. 1.5. Продолжительность сооружения. 1.6. В озможность по восстановлению. 2. Энергетический баланс 2.1. Самообеспеченность энергоресурсами. 2.2. Доверсифицированность энергоснабжения потребителей. 2.3. Дефицит и ограничения поставок энергоресурсов. 2.4. Взаимозаменяемость энергоресурсов 3. Резервы и запасы 3.1. Резервы производства и транспорта ТЭР. 3.2. Запасы топлива в хранилищах и их емкость. 4. Экономика и финансы 4.1. Энергоемкость, энергоэффективность экономики, отраслей производств. 4.2. Инвестиции в энергетику. Обновление основных фондов. 4.3. Финансовое состояние предприятий. 4.4. Степень адаптивности экономики и энергопотребляющих процессов к экстремальным ситуациям в энергоснабжении 5. Управление в энергетике 5.1. Полнота, совершенство, действенность законодательства. 5.2. Состояние, действенность механизмов регулирования в энергетическом хозяйстве региона, района, включая управление в экстремальных ситуациях. 5.3. Полнота и качество выполнения энергетического мониторинга. Показатели технического уровня энергетического оборудования (п. 1.2): - энергетическая эффективность (КПД, удельные расходы ТЭР, удельные потери); - маневренность, долговечность; 8
- уровень оснащенности средствами контроля и регулирования, эффективность этих средств, трудоемкость и удобство обслуживания, капитало- и материалоемкость, комплекс показателей надежности. Эти показатели влияют на способность ЭО и СЭ удовлетворять спрос на ТЭР, на их способность быть экономными потребителями. Низкий технический уровень оборудования усиливает угрозы ЭБ. Переориентация на импортное оборудование усиливает импортную зависимость ТЭК России, усугубляет финансово-экономические трудности, влияющие на уровень жизни населения (косвенный экономический ущерб: уровень заработной платы и т.д.). Кроме того, эти показатели влияют на социальную категорию ущерба населению. Физический износ основных производственных фондов (п. 1.3). Данный показатель влияет на: - частоту и продолжительность ремонтов, аварийность и безопасность оборудования, необходимость его замены. Значительная доля изношенных фондов представляет техногенную угрозу и необходимость крупного инвестирования для обновления. Моральный износ предопределяется низким техническим уровнем оборудования (п. 1.2), его физическим износом. Аварийность и эксплуатационная готовность (п. 1.4) - угрозы техногенного происхождения, непосредственно влияющие на социальную составляющую ЭБ региона. Показатели продолжительности строительства энергообъектов (п. 1.5): - заблаговременное прогнозирование дефицита ТЭР позволяет заблаговременно ввести новые объекты при наличии технологий их быстрого сооружения (модульная, блочнокомплектная, мобильные установки); - быстрый ввод новых объектов вместо потерянных (разрушенных, поврежденных и т.д.). Возможности по восстановлению (1.6): 9
- заблаговременное создание материальных запасов (запасное оборудование, узлы и т.д.); - высокий уровень производственных возможностей аварийновосстановительных работ и ремонтных организаций, служб, подразделений. Одним из важнейших объектов мониторинга является самообеспеченность энергоресурсами потребностей (п. 2). Этот показатель характеризует: - независимость энергоснабжения сельских регионов, районов от протяженных, подверженных воздействиям коммуникаций, стоимость (тариф) использования которых достаточно велика; - независимость потребителей от поставщиков других регионов; - возможность для местных администраций во время ЧС оперативно маневрировать внутренними ресурсами. Соответствующие индикаторы этого показателя характеризуют степень способности обеспечить при экстремальных ситуациях удовлетворение минимально необходимых жизненно важных потребностей сельских регионов в энергии за счет децентрализованного энергоснабжения, а в нормальных ситуациях - эффективное дополнение к централизованным (внешним) поставкам ТЭР. Важность показателей диверсификации энергоснабжения (источников поставок ТЭР) (п. 2.2) пространственной и технологической обусловлено ролью в обеспечении устойчивого энергоснабжения. Это подтверждается следующим: - наличием у объектов нескольких источников снабжения каждым из основных энергоносителей и возможности переключения с одного источника на другой; - разнообразием самих ТЭР (особенно важно, чтобы в балансе, например, котельно-печного топлива доля доминирующего ресурса не была чрезмерной); - вовлеченностью в энергобаланс каждой территории нетрадиционных, в том числе возобновленных видов энергии. 10
Доступ онлайн
400 ₽
В корзину