Современное промышленное производство связано с потреблением в больших объемах электроэнергии, топлива и других энергоносителей (пара, сжатого воздуха, горячей воды, газообразного, твердого и жидкого топлива и т.п.).

Основной задачей энергетического хозяйства является надежное и бесперебойное обеспечение предприятия всеми видами энергии установленных параметров при минимальных затратах. Объем и структура потребляемых энергоресурсов зависят от мощности предприятия, вида выпускаемой продукции, характера технологических процессов, а также связей с районными энергосистемами.

В задачу энергетического хозяйства входят также выполнение правил эксплуатации энергетического оборудования, организация его технического обслуживания и ремонта, проведение мероприятий, направленных на экономию энергии и всех видов топлива, а также мероприятий по совершенствованию и развитию энергохозяйства предприятия.

Как правило, потребление энергии в производстве по часам суток, дням недели и календарным периодам происходит неравномерно. Исходя из этого, режимы производства всех видов энергии непосредственно зависят от режимов ее потребления. Потребность предприятий в энергии может покрываться за счет полного обеспечения энергией всех видов от собственных установок. Этот способ энергоснабжения можно назвать централизованным.

Другим способом энергоснабжения — децентрализованным пользуются небольшие, а иногда и средние промышленные предприятия, которые получают все виды энергии, например, от районных систем, соседних предприятий или объединенных цехов.

Больше всего распространен комбинированный вариант, при котором отдельные виды энергии предприятия получают от районных энергосистем, а другие виды энергии производятся на заводских установках. В практике организации энергетического хозяйства этот вариант считается наиболее рациональным.

Структура энергетического хозяйства предприятия

В состав энергетического хозяйства входят:

• электрическая и тепловая станции;
• высоковольтные подстанции, питающие предприятие от централизованной системы;
• паросиловой цех;
• газогенераторная, кислородная, компрессорная, водонасосная станции;
• подстанция инертных газов и кислорода;
• цех ремонта электрооборудования;
• телефонная станция.

Энергохозяйство предприятия подразделяется на две части: общезаводскую и цеховую.

К общезаводскому подразделению энергохозяйства относятся генерирующие преобразовательные установки и общезаводские сети, которые объединяются в ряд специальных цехов: электросиловой, теплосиловой, газовый, слаботочный и электромеханический. Состав цехов зависит от энергоемкости производства и связей завода с внешними энергосистемами. На небольших предприятиях все энергохозяйство может быть объединено в один, два цеха.

Цеховую часть энергохозяйства образуют первичные энергоприемники (потребители энергии — печи, станки, подъемно- транспортное оборудование), цеховые преобразовательные установки и внутрицеховые распределительные сети.

На крупных и средних промышленных предприятиях (рис. 10.1) энергетическое хозяйство возглавляет главный энергетик. На небольших и малых предприятиях оно может находиться в ведении главного механика, который совмещает функции по обеспечению предприятия энергоресурсами и поддержания оборудования в работоспособном состоянии.

Рис. 10.1. Организационная структура службы главного энергетика крупного предприятия

В составе службы главного энергетика крупного предприятия формируются бюро энергоиспользования, энергооборудования, электрические и тепловые лаборатории.

Основной задачей группы энергоиспользования является нормирование расхода энергетических ресурсов, планирование энергоснабжения, составление энергетических балансов, осуществление сводного учета и анализа использования энергоресурсов.

Группа энергооборудования (техническое бюро) осуществляет руководство планово-предупредительными ремонтами установок и энергосетей, контроль над техническим состоянием сетей, оборудования и правил их эксплуатации, разрабатывает мероприятия по совершенствованию энергохозяйства, экономии энергетических ресурсов. Энергетические лаборатории выполняют исследовательские работы по снижению расхода энергии и топлива, проводят различного рода измерения, испытания оборудования и сетей, проверку контрольно-измерительных приборов.

На средних и небольших предприятиях в составе службы главного энергетика предусматриваются энерголаборатория и энергобюро, включающее группы энергооборудования, энергоиспользования.

Персонал энергетических цехов и цеховых энергетических хозяйств подразделяется на дежурный состав, обеспечивающий бесперебойность энергоснабжения, и персонал, занятый выполнением планово-предупредительных ремонтов и монтажных работ.

Показатели, характеризующие работу энергетического хозяйства

Технико-экономические показатели, характеризующие работу энергетического хозяйства, объединяются в четыре группы:

• показатели производства и распределения энергии — удельные нормы расхода топлива на производство всех видов энергии, кпд генерирующих установок;
• удельные нормы расхода энергии и топлива (например, на 1 т годных отливок, на 1 т поковок, условную машину и т.д.);
• показатели себестоимости производства энергии (тепловой, электрической, энергии сжатого воздуха и пара);
• показатели энерговооруженности труда.

Порядок нормирования расхода энергоресурсов

Режим экономии энергетических ресурсов предопределяет необходимость нормирования расхода электроэнергии, сжатого воздуха, пара, газа и воды. Нормы устанавливаются с учетом рациональных условий производства и оптимальных режимов эксплуатации оборудования.

Нормы подразделяются на дифференцированные и укрупненные. Дифференцированные (удельные) нормы устанавливают расход энергии по отдельным агрегатам, деталям, на выполнение определенных операций, на 1 м 2 покрытия и на другие единицы измерения продукции; укрупненные — расход по участку, цеху и предприятию на единицу или условную единицу продукции.

К укрупненным нормам относится, например, расход энергии на 1 т поковок, годных отливок, машинокомплект деталей (по раскройным, прессовым и механическим цехам), на сборочную единицу или изделие (в сборочных цехах); по предприятию может устанавливаться норма на условное изделие или на 1000 руб. продукции.

Технически обоснованные нормы определяются расчетно-ана- литическим методом. Применение этого метода связано с проведением замеров расхода энергии технологическим оборудованием на разных режимах его работы.

Удельная норма расхода электроэнергии на 1 т деталей, например, при термической обработке рассчитывается по удельной теплоемкости металла, температуре нагрева деталей, коэффициенту полезного действия нагревательной печи и потерям тепла в системе. При расчете расхода тепла учитывается вид оборудования, используемого для термической обработки.

Норма расхода электроэнергии на операцию штамповки на механических прессах

• Р э — расход электроэнергии на один ход ползуна (без выполнения операции штамповки), кВт-ч;
• К др — поправочный коэффициент, учитывающий дополнительный расход электроэнергии на один ход ползуна при штамповке (К др = 1,2 — 2);
• Р эх — расход электроэнергии за 1 мин холостой работы пресса, кВт-ч;
• Т в — вспомогательное время на одну деталь, мин.

Для энергетических цехов устанавливаются удельные нормы расхода энергоносителей: твердого, жидкого и газообразного топлива и электроэнергии.

Рациональная организация энергетического хозяйства основывается на планировании производства и потребления всех видов энергии. Потребность определяют по каждому виду энергии с учетом мероприятий, направленных на ее экономию, и мероприятий по снижению себестоимости производства.

Суммарный расход энергии по предприятию условно делится на две части — зависящую (переменную) и не зависящую (постоянную) от объемов выпускаемой продукции. В общем случае переменную часть составляет расход всех видов энергии на выполнение основных технологических операций, постоянную — расход на освещение, привод вентиляционных устройств, покрытие утечек сжатого воздуха, отопление, кондиционирование воздуха и др.

Общий расход энергии по предприятию (Р о) или цеху на календарный период определяется по формуле

• Р з — зависящая (переменная) составляющая расхода энергии, кВт-ч, м 3 ;
• Р н — независящая (постоянная) составляющая расхода энергии.

Расход энергии по переменной части расхода энергии может быть определен укрупненно по времени работы оборудования или точно рассчитан по сводным нормам.

При определении расхода энергии по времени работы оборудования необходимо его группировать по условиям работы — времени использования, степени загрузки, значению кпд и другим факторам.

Например, расход силовой электроэнергии (Р сэ ) по группе оборудования может быть определен по формуле

• М уст - суммарная установленная мощность по группе оборудования, кВт;
• Д ф.вр — действительный фонд времени работы оборудования, ч;
• К з — коэффициент, учитывающий загрузку оборудования по мощности;
• К оро — коэффициент одновременности работы оборудования;
• К 1 , К 2 — коэффициенты, учитывающие кпд двигателей и потери в сети.

По сводным нормам расход энергии (Р эс ) рассчитывается по формуле

• Н с — сводная норма расхода на 1000 руб.;
• П в — программа выпуска продукции, тыс. руб.

Постоянная часть расхода энергии может быть определена также расчетным методом по нормативам освещенности, отопления помещений, нормативам и по времени использования двигателей.

Планирование потребности в энергоресурсах

При планировании потребности в энергии необходимо детально анализировать ее расход за период, предшествующий плановому. Плановые показатели по расходу энергии должны обеспечивать нормальный ход производственных процессов, исключать сверхнормативные потери.

Определение потребности в энергии, топливе основывается на использовании балансового метода планирования. Для этих целей составляются сводные балансы, а также по отдельным видам энергии, топлива.

В расходной части баланса представлена расчетная потребность в энергии на всю производственную, хозяйственно-бытовую и непроизводственную деятельность предприятия. В приходной — источники покрытия этой потребности — получение энергии и топлива от районных энергосистем, выработка на собственных генерирующих установках предприятия, использование вторичных энергоресурсов.

Перспективные балансы служат основой для совершенствования и реконструкции энергохозяйства предприятия. Основной формой планирования энергоснабжения в настоящее время являются годовые энергобалансы. Наряду с плановым составляется отчетный баланс, который служит средством контроля выполнения плановых показателей использования энергоресурсов и вскрытия резервов экономии энергоносителей.

Для учета колебаний в спросе на различные виды энергоресурсов на предприятии составляются суточные графики потребления энергии отдельных видов и топлива по календарным периодам (сезонам), которые служат основой для установления максимальных нагрузок на планируемый период и при разработке мероприятий на перспективное развитие энергетического хозяйства.

Основными направлениями совершенствования энергетических хозяйств промышленных предприятий являются:

• переход на централизованное энергоснабжение;
• укрупнение энергетических хозяйств промышленных предприятий;
• использование наиболее экономичных энергоносителей;
• замена жидкого топлива газообразным;
• внедрение рациональных методов организации ремонта и технического обслуживания энергетического оборудования и сетей;
• широкое использование технически обоснованных норм расхода энергоносителей.

Электроэнергетика является одной из наиболее быстро развивающихся отраслей народного хозяйства. Связано это с тем, что уровень её развития является одним из решающих факторов успешного развития экономики в целом. Объясняется это тем, что на сегодняшний день электроэнергия – это наиболее универсальный вид энергии.

Энергетика - область общественного производства, охва­тывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразова­ние, передачу и использование различных видов энергии. Энергетика каждого государства функционирует в рамках соз­данных соответствующих энергосистем.

Энергосистемы - совокупность энергетических ресурсов всех видов, методов и средств их получения, преобразования, распределения и использования, обеспечивающих снабжение потребителей всеми видами энергии.

В энергосистемы входят:

Электроэнергетическая система;

Система нефте - и газоснабжения;

Система угольной промышленности;

Ядерная энергетика;

Нетрадиционная энергетика.

По сравнению с серединой прошлого столетия выработка электроэнергии увеличилась более чем в 15 раз и сейчас составляет приблизительно 14,5 млрд. кВ∙ч, причем это происходило вследствие роста потребления крупнейшими развивающимися странами, идущими по пути индустриализации. Так, за последние 5 лет энергопотребление в Китае выросло на 76%, Индии – на 31%, Бразилии – на 18%. В 2007 г. по сравнению с 2002 г. абсолютное энергопотребление снизилось в Германии – на 5,8%, в Великобритании – на 2,7%, Швейцарии – на 2,0,во Франции – на 0,6%. В то же время в США энергопотребление продолжало повышаться.

В то же время в США энергопотребление продолжало повышаться. Сейчас они производят 4 млрд. кВ∙ч ежегодно. В Китае оно составляет 7,7% при ежегодной выработке 1,3 млрд. кВ∙ч, в Индии – 6,8%, в Бразилии – 6,1% (по данным на июнь 2008 года BP Statistical Review of World Energy).

По общей выработке электроэнергии регионы можно расположить таким образом: Северная Америка, Западная Европа, Азия, СНГ, где лидерство удерживает Россия с показателем 800 млн. кВ∙ч в год, Латинская Америка, Африка, Австралия.

В странах первой группы большая доля электроэнергии вырабатывается на ТЭС (работающих на угле, мазуте и природном газе). Сюда можно отнести США, большинство стран Западной Европы и Россию.

Во вторую группу входят страны, где почти вся электроэнергия вырабатывается на ТЭС. Это ЮАР, Китай, Польша, Австралия (использующая в основном уголь в качестве топлива) и Мексика, Нидерланды, Румыния (богатые нефтью и газом).

Третья группа образована странами, в которых велика или очень велика (до 99,5% - в Норвегии) доля ГЭС. Это Бразилия (около 80%) , Парагвай, Гондурас, Перу, Колумбия, Швеция, Албания, Австрия, Эфиопия, Кения, Габон, Мадагаскар, Новая Зеландия (около 90%). Но по абсолютным показателям производства энергии на ГЭС в мире лидируют Канада, США, Россия, Бразилия. Гидроэнергетика значительно расширяет свои мощности в развивающихся странах.

Четвертую группу составляют страны с высокой долей атомной энергии. Это Франция, Бельгия и Республика Корея.

Триединство. Россия перед близким Востоком и недалеким Западом. Научно-литературный альманах. Выпуск 1 Медведко Леонид Иванович

Обеспечение человечества энергией в долгосрочной перспективе

Обеспечение энергетической безопасности мирового сообщества в интересах настоящего и будущего поколений – обязательное условие развития мировой энергетики.

Энергетический рационализм – важнейшая составляющая развития человечества в XXI в. За счет энергосбережения в середине века прогнозируется экономить в год 6 млрд т у. т., что эквивалентно современной добыче нефти и газа, а к 2100 г. – 18 млрд ту. т., то есть больше, чем весь современный мировой энергобаланс – 14 млрд т у. т. Энергосбережение позволит сохранить значительный объем природных ресурсов для будущих поколений.

В период 2050-2100 гг. продолжится многократный рост угольной и атомной отраслей, а также возрастет значение возобновляемых источников энергии. Производство энергии с использованием нефти и газа сохранится на уровне 2050 г. Новые открытия, особенно в ядерной физике, приведут к гигантским изменениям в энергетике, но их потенциал невозможно оценить даже гипотетически. Если учесть, что при сооружении реакторов новых поколений возникают все более сложные научные и технические проблемы, становится ясно, что потребуется много десятилетий для их промышленного внедрения.

Наиболее важные элементы глобальной энергетической безопасности:

1) диверсификация источников энергии, то есть экономика не должна чрезмерно зависеть от какого-либо одного энергоносителя, недопустима моноструктура энергетического баланса.

2) экологическая приемлемость, то есть развитие энергетики не должно сопровождаться увеличением ее негативного воздействия на окружающую среду.

3) рациональное потребление традиционных углеводородных ресурсов, то есть использование органического топлива в энергетике не должно приводить к нехватке его для химической промышленности.

4) переход от простых поставок сырья к международному сотрудничеству в области переработки энергоресурсов, обмена новейшими технологиями, широкому взаимодействию в инвестиционной сфере, а также в разработке современных норм энергосбережения.

5) высокие темпы освоения возобновляемых источников энергии позволят снизить зависимость мировой экономики от поставок нефти и газа и минимизировать затраты на транспортировку энергоресурсов.

6) интенсификация международных научных исследований во всех отраслях энергетики.

Обеспечение энергетической безопасности мирового сообщества может быть достигнуто только с учетом долговременных ориентиров и долгосрочных прогнозов и должно опираться на результаты глобального мониторинга энергоресурсов планеты и их использования.

Дальнейшая интеграция государств при решении научных и технических задач будет способствовать успешному внедрению инновационных технологий. Во многих сферах энергетики потребуются создание и реализация крупных программ, подобных международным разработкам при создании космических аппаратов или термоядерного реактора.

В начале XXI в. интенсивно формируется единое мировое энергетическое пространство – залог энергетической безопасности человечества. Для большей динамичности этого процесса в ближайшие годы необходимо разработать методологическую, нормативно-правовую и организационную основу мировой энергетики. Главнейшая задача второго этапа – в 2015-2030 гг. начать реализацию проектов в рамках Единой международной программы управления топливно-энергетическим комплексом.

На третьем этапе на основе долгосрочных общественно-государственных программ должна получить развитие система «Энергетика – Экономика – Природа – Общество», базисом которой призвана стать «зеленая» энергетика. Подобная глобальная программа XXI в. может быть создана под эгидой ООН при широком участии представителей власти, бизнеса, авторитетных ученых и общественных организаций.

В XXI в. нефть, газ и уголь останутся основными источниками мировой энергетики. Высокая эффективность этих источников энергии имеет большое значение для устойчивого развития человечества. Вместе с тем стратегия развития мировой энергетики должна учитывать перспективы использования экологически чистых источников энергии и новейших технологий их освоения, что позволит гарантировать энергобезопасность нашей цивилизации. Мировое сообщество должно совершить грандиозный научно-технический прорыв в освоении энергии земных недр, океана, солнца, космоса и мирного атома. Только тогда мы сможем удовлетворять растущий спрос начистую, обильную, надежную и безопасную энергию основу высокого уровня жизни, развитой экономики и культуры, международной и национальной безопасности. Этот источник жизненной силы мы обязаны многократно приумножить и передать в надежные руки наших потомков.