Основы системного анализа в агроэнергетике

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

___________________________________________________________________ 

Кафедра энергообеспечения предприятий и электротехнологии 

ПИРКИН А.Г. 

ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА В АГРОЭНЕРГЕТИКЕ 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ  

для обучающихся по направлению подготовки 

35.04.06 Агроинженерия 

В Т О Р О Е  И З Д А Н И Е  

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 

2021 
 

УДК 620.9.001.5 

Пиркин А.Г. Основы системного анализа в агроэнергетике. Учебное пособие для 

обучающихся по направлению подготовки 35.04.06 Агроинженерия. – 2-е издание, 
дополненное и переработанное. – СПб.: СПбГАУ. – 2021.  – 59 с. 

Рецензенты: 

доктор 
технических 
наук, 
заведующий 
лабораторией 
энергоэффективных 

технологий в АПК ИЭАП Ракутько С.А.; 

кандидат 
технических 
наук, 
доцент 
кафедры 
электроэнергетики 
и 

электрооборудования СПбГАУ Васильев Л.И. 

Данное учебное пособие предназначено для подготовки бакалавров по 

направлению 35.03.06 «Агроинженерия» (профиль – Электрооборудование и 
электротехнологии). 

В учебном пособии изложена сущность системного подхода к анализу 

агроэнергетических систем. Даны понятия функционирование и развитие 
систем энергообеспечения, рассмотрены режимы их функционирования. 
Рассмотрены вопросы моделирования агроэнергетических систем и методы их 
оптимизации. 

В основу учебного пособия положен авторский курс «Основы системного 

анализа в агроэнергетике», преподаваемый на кафедре энергообеспечения 
предприятий и электротехнологии. 

Рекомендовано к изданию и публикации на электронном носителе для 

последующего размещения в электронной сети ФГБОУ ВО СПбГАУ, согласно 
соответствующему договору с учебно-методическим советом СПбГАУ, 
протокол № 6 от 08.04.2021г. 

© Пиркин А.Г., 2021 
© ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2021 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................... 4 

1. СУЩНОСТЬ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ В СФЕРЕ 
АГРОЭНЕРГЕТИКИ ........................................................................................................... 5 

1.1. Понятие системы................................................................................................... 5 

1.2. Классификация систем. ......................................................................................... 9 

1.3. Сущность, цели и задачи системного анализа. ................................................. 10 

1.4. Структура системы и ее виды. .......................................................................... 14 

1.5. Особенности энергетических систем................................................................ 16 

Контрольные вопросы ................................................................................................... 18 

2. СОСТОЯНИЕ, ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ................ 19 

2.1. Состояние системы. ............................................................................................ 19 

2.2. Функционирование и развитие системы. .......................................................... 21 

2.3. Режимы функционирования энергетических систем. ..................................... 24 

Контрольные вопросы ................................................................................................... 27 

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ........................................... 28 

3.1. Общие сведения о моделях и моделировании. .................................................... 28 

3.2. Моделирование динамического режима работы электронагревательной 
системы. ......................................................................................................................... 33 

3.3. Моделирование сервисных центров в энергетической сфере. ......................... 37 

Контрольные вопросы ................................................................................................... 42 

4. ОСНОВЫ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ .............................. 43 

4.1. Технико-экономические требования к энергетическим системам и уровни их 
оптимизации. .................................................................................................................. 43 

4.2. Методы оптимизации энергетических систем. ............................................... 45 

4.3. Принятие управленческих решений в сфере агроэнергетики .......................... 53 

Контрольные вопросы ................................................................................................... 55 

ГЛОССАРИЙ ..................................................................................................................... 56 

ЛИТЕРАТУРА ................................................................................................................... 59 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

В современных условиях бакалавры различных профилей и направлений 

деятельности, в том числе и работающие в сфере энергетики, должны обладать 
системным мышлением. Без него невозможно осуществлять оценку эффективности 
функционирования сложных энергетических систем и формировать оптимальные 
алгоритмы управления этими системами. 

В настоящем учебно-методическом пособии представлены основные понятия и 

определения теории сложных систем, дан общий подход к изучению процессов 
функционирования систем. Проведена классификация систем по различным 
признакам. Рассмотрены задачи моделирования, как важнейшего метода анализа 
энергетических систем. Особое внимание уделено моделированию систем массового 
обслуживания, поскольку они нашли достаточно широкое применение в 
энергетической отрасли. 

Автор поставил перед собой задачу – изложить в данном пособии основы 

современных знаний по системному анализу в энергетике аграрного сектора 
экономики, позволяющие бакалаврам приобрести навыки детального изучения и 
корректной оценки эффективности функционирования сложных энергетических 
систем. 
 
 

1. СУЩНОСТЬ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ В СФЕРЕ 

АГРОЭНЕРГЕТИКИ 

1.1. Понятие системы. 

Система представляет собой определенное множество взаимосвязанных и 

взаимодействующих между собой элементов, предназначенное для достижения 
определенных целей и решения поставленных задач. 

Под элементом понимается неделимая составная часть сложного целого, в 

нашем случае системы. 

Примером системы может быть группа студентов, а элементом (неделимой 

частью группы) – студент. 

Общий вид любой системы, в том числе и энергетической, графически можно 

представить следующим образом (рис .1.1). 

 

Представленная система состоит из n элементов, где стрелками показаны связи 

между элементами. Связи соединяют систему в единое целое и могут быть прямыми 
и обратными, односторонними и двусторонними (взаимными). Прямые связи 
имеют направление от «входа» к «выходу» системы, обратные от «выхода» к 
«входу». 

Если элементы в системе располагаются параллельно (например 1, 2 и 3; 4 и 5; 

n-1 и n) прямые связи направлены сверху вниз, а обратные снизу вверх. 

i – порядковый номер элемента системы: i = 1, 2, …, n. 

1

2

3

4

5

i

n-1

n

С И С Т Е М А

«Вход»

«Выход»

Рис. 1.1. Общий вид системы.

В 
общем 
случае 
связи 
в 
системе 
представляют 
собой 
некоторые 

информационные, энергетические и документальные потоки, предназначенные для 
принятия и координации управленческих решений. 

В системе, представленной на рис. 1.1 между элементами 1 и 2, 2 и 3 – 

двусторонние связи, между элементами 2 и 4, 2 и 5, 4 и 1 – односторонние. 

Максимально возможное число связей в системе определяется числом 

возможных сочетаний (взаимодействий) между элементами и может быть найдено 
по формуле 

𝐶𝑚𝑎𝑥 = 𝑛 ∙ (𝑛 − 1).
(1.1)

Пример. Число элементов системы равно трем. Представим два варианта 

системы и определим максимальное число связей в обеих вариантах. 

 

Максимальное число связей в вариантах «А» и «Б» n = 3×2 = 6. 
Любая система имеет «вход» и «выход», внутреннюю и внешнюю среду. 
Внутренняя среда системы – это все то, что находиться внутри самой системы. 

Она обеспечивает взаимодействие между отдельными элементами и формирует 
структуру системы. 

Структура системы представляет собой совокупность необходимых и 

достаточных для достижения цели связей между элементами. 

При рассмотрении «входа» и «выхода» будем понимать под системой 

производственное предприятие. 

В этом случае «вход» системы представляет собой совокупность входных 

ресурсов, обеспечивающих процесс функционирования системы. Ресурсы могут быть 
материальными, финансовыми, трудовыми, интеллектуальными, энергетическими 
и информационными. 

«Выход» системы представляет результат ее функционирования (объем 

выпуска 
продукции, 
производительность 
труда, 
энергообеспеченность 

В а р и а н т  « А »

Рис. 1.2. Варианты систем, состоящие из трех элементов.

1

В а р и а н т  « Б »

«Вход»

«Выход»

2
3

1-2
2-3

1-3

2-1
3-2

3-1

 
 
1

2

3

«Вход»

«Выход»

1-2

1-3

2-1

3-1

2-3

3-2