Расчет норм расхода электроэнергии по уровням производства

В практике нормирования топливно-энергетических ресурсов наибольшее распространение получили следующие методы расчета норм: 1) расчетно-аналитический; 2) математико-статистический; 3) опытный. Первый метод предполагает установление норм по отдельным агрегатам и технологическим операциям в зависимости от количества, типа и режимов работы электропри­емников. Особенности работы механизмов выражают через значения коэффи­циентов загрузки к_з и включения k_a, которые колеблются в широких пределах. Эмпирический выбор коэффициентов без количественного анализа парамет­ров и условий, определяющих их значения, приводит к значительным по­грешностям, а поэлементный расчет всех составляющих энергозатрат делает метод чрезмерно трудоемким. Второй метод используют для проведения ук­рупненных расчетов электропотребления цеха или предприятия в целом, без определения всех составляющих удельного расхода электроэнергии. Установ­ление закономерностей формирования нормы, обусловленных вероятностным характером электропотребления, позволяет повысить точность и оператив­ность плановых расчетов. Третий — опытный — метод заключается в опреде­лении удельных затрат электроэнергии по данным, полученным в результате испытаний, и применяется главным образом для определения индивидуаль­ных норм.

Независимо от применяемого метода определения норм расхода электро-

77.2. Нормы расхода электроэнергии по уровням производства

энергии существуют определенные особенности их расчета для условий одно­родного и многономенклатурного производства.

Под условиями однородного производства понимается совокупность после­довательных и разветвленных технологических операций по выпуску единой конечной продукции (стали, проката, алюминия, кислорода, аммиака). В то же время единая по определению конечная продукция может выпускаться различ­ной номенклатуры и ассортимента, например различные профили проката. Поэтому понятие однородности продукции при нормировании расхода элект­роэнергии в большей степени связано не с одинаковостью свойств и характе­ристик конечных продуктов, а с общностью и однотипностью технологических операций по ее выпуску и их энергоемкостью в процессе производства.

При определении норм расхода электроэнергии путем агрегирования рас­чет производится по статьям расхода, которые обусловлены технологическим процессом производства данного вида продукции или работы. Достоинством подхода является то, что анализ электропотребления по статьям расхода поз­воляет выявить технологическую операцию или энергоемкий агрегат, в кото­рых произошел необоснованный перерасход электроэнергии. Расход электро­энергии по технологическому переделу W_x можно представить как сумму расходов по отдельным его стадиям или операциям

И£=5Х, (17-2)

где W_t — расход электроэнергии по отдельным операциям; п — количество операций.

Соответственно удельный расход электроэнергии на единицу конечной продукции

W= W_z/Q_Kn, (17.3)

где Q_Kn — объем выпуска конечной продукции.

Обязательным условием суммирования абсолютных значений расхода эле­ктроэнергии является равенство календарных отрезков времени по отдельным стадиям процесса. И даже при этом условии, в общем случае, удельный рас­ход электроэнергии на единицу конечной продукции нельзя получить про­стым суммированием удельных расходов по отдельным операциям, так как размерность удельных расходов по отдельным операциям может не совпадать с размерностью удельного расхода электроэнергии на единицу конечной про­дукции. В практике нормирования часто для перехода от операционных к суммарным технологическим и общецеховым нормам рассчитывают коэффи­циенты приведения — удельные расходы полуфабрикатов (или совершаемой работы) на единицу конечной продукции, характеризующие степень участия данной операции или частичного процесса в получении конечного продукта.

Применение коэффициентов приведения при нормировании энергозатрат, помимо усложнения расчетов, приводит к необходимости периодического их пе-

Глава 17. Организация электропотребления

ресчета по мере внедрения новой техники, совершенствования технологических процессов и проведения мероприятий по экономии сырья, материалов и полу­фабрикатов. Поэтому показатели электропотребления по любой отдельной тех­нологической операции необходимо характеризовать приведенными полными удельными расходами электроэнергии. Для условий однородного производства норма по отдельной технологической операции Я_т определится из выражения

Я_Т[=И^/0_кп> (17.4)

где W_r — расход электроэнергии за расчетный период по /-той технологичес­кой операции.

Тогда норму расхода электроэнергии по переделу производства можно рас­считать простым суммированием технологических норм 2#_т. В свою очередь расход электроэнергии по технологической операции может быть определен на базе индивидуальных норм расхода по выражению

M

Щ, =1.<40_к О» =1,2,...Л), (17.5)

где Щ — индивидуальная норма расхода электроэнергии по к-му механизму или операции.

Определение индивидуальных норм расхода электроэнергии для конкрет­ных механизмов и операций зависит от характера потребляемой мощности и режима работы электроприемников. Для потребителей с постоянным или ма-ломеняющимся графиком нагрузки индивидуальная норма может быть рас­считана исходя из номинальной мощности Р_ти и нормативных значений ко­эффициентов загрузки к_ъ и включения к_в:

(О^и_к=(Р_ИоыкЛн00'_к\ (17.6)

где Q_k — объем материала (работы) прошедшего (выполненной) через к-й ме­ханизм или операцию.

Для потребителей с резко переменным графиком нагрузки характер по­требляемой мощности и расход электроэнергии зависят, как правило, не толь­ко от производительности, но и от многих технологических и режимных па­раметров процесса. Поэтому для более точного расчета удельных энергозатрат необходимо определять энергетические характеристики таких электроприем­ников в виде статистических зависимостей w=f(x_], х₂,..., х).

Определение показателей электропотребления объектов любого масштаба и любой сложности при выпуске однородной продукции производится путем суммирования технологических норм по отдельным операциям производст­венного процесса. В этом случае общецеховая норма расхода электроэнергии

H_aj=±H_Ti+±H_wp, (17.6)

I ' i

17.2. Нормы расхода электроэнергии по уровням производства

где /' — число технологических операций по у'-му цеху; и — число общеце­ховых статей расхода (освещение, вентиляция и т. д.); £#_т — норма по тех-нологическим операциям цеха; Z#_oup — норма по общецеховым статьям расхода.

Аналогичным образом рассчитывается общепроизводственная (заводская) норма расхода электроэнергии.

Метод нормирования расхода электроэнергии, основанный на агрегирова­нии норм расхода низших уровней управления производством, достаточно трудоемок, требует пооперационного расчета показателей электропотребления с учетом многих производственных факторов. В то же время основным досто­инством такого подхода можно считать возможность детального анализа энер­гозатрат на всех стадиях производства и контроля за эффективностью их использования. Получение общепроизводственных норм расхода электро­энергии суммированием приведенных норм отдельных стадий процесса тре­бует при каждом изменении программы по выпуску продукции и условий производства предварительного определения значений удельных расходов электроэнергии по каждой технологической операции.

Для исключения этих трудоемких подсчетов, а также для повышения опе­ративности и точности планирования электропотребления целесообразно ав­тономно определять нормы на каждом уровне управления по уравнениям-мо­делям электропотребления, найденным по результатам многофакторного регрессионного анализа. Так, статистическая зависимость общецеховой нор­мы расхода электроэнергии листопрокатного цеха зависит от планового или фактического количества прокатанного, порезанного и отгруженного металла, величины относительного обжатия, процентного содержания углерода и кремния. При необходимости дифференциации удельных энергозатрат по профилям листа и маркам стали учитываются соответствующие величины об­жатия и химсостава. Общезаводской удельный расход электроэнергии на про­изводство проката определяется как средневзвешенный показатель, рассчи­танный для каждого цеха по многофакторной модели электропотребления.

Более частный случай — расчет норм при многономенклатурном производ­стве по цехам и предприятиям с разветвленными процессами производства разнородной продукции, отдельные виды которой подразделяются на типо­размеры и сорта. Это могут быть производства с выпуском: 1) небольшого ко­личества различных видов простой продукции, подразделяемой на типоразме­ры (сорта, марки), и небольшим количеством технологических процессов по производству каждого вида (как например, предприятия черной металлургии с полным производственным циклом); 2) различных видов сложной продук­ции с большим количеством технологических процессов и операций по про­изводству каждого вида (машиностроительные и химические предприятия, в металлургии — заводы огнеупорных изделий).

Для производств первой группы расчет норм не представляет сложности, тем более если продукция учитывается в натуральных единицах, а технологи­ческие операции в пределах цеха однородны. Технологические нормы (диф-

Глава 17. Организация электропотребления

ференцированные или укрупненные) определяют по всем энергоемким опе­рациям, а суммирование агрегированием обеспечивает достаточно высокую точность и прогрессивность как общецеховых, так и общезаводских норм. Та­ким образом, расчет удельных энергозатрат в методическом отношении мало отличается от подхода для предприятий с однородным производством. Допол­нительно приходится лишь распределять постоянные расходы электроэнергии между отдельными видами выпускаемой продукции.

Для второй группы большое количество разнородных технологических процессов по производству каждого вида продукции и разветвленность про­изводства делают расчеты общезаводских норм энергозатрат на каждый вид продукции весьма трудоемкими. Поэтому общезаводские нормы чаще всего приходится устанавливать обобщенно на единицу суммарного объема произ­водства, применяя условные Или даже косвенные единицы продукции.

Установление норм расхода электроэнергии, дифференцированных по всем видам и типоразмерам продукции, оправдано только применительно к наиболее энергоемким конечным продуктам (например, различные виды прокатной продукции — слябы, лист, сортовой прокат и др.). В преоблада­ющем же большинстве случаев целесообразно рассчитывать и использовать укрупненные нормы. В отличие от дифференцированных норм, которые от­носятся к отдельным видам продукции или отдельным агрегатам, укрупнен­ные нормы энергозатрат приурочены к группам продукции различных типо­размеров или к группам агрегатов различной производительности и энергоемкости. При укрупнении норм необходимо выбирать для расчетов прежде всего те виды продукции, которые встречаются в производственной программе постоянно, а также те, которые вырабатываются в относительно больших объемах.

Если предприятие производит материал, выступающий в качестве товарно­го продукта, отпускаемого на сторону, и промпродукта, используемого для производства конечной продукции нескольких видов, то норма расхода элек­троэнергии на выпуску-го вида продукции определится из выражения

H_J = (tH_kQ_k+H_aQ_J)Qj\ (17.7)

где п — число переделов производства (технологических операций) участвую­щих в выпуске у'-го вида продукта; Н_к — норма расхода электроэнергии по к-му переделу (операции), участвующему в выпуске у'-го вида конечной про­дукции; Q_k — количество материала (полуфабриката) переработанного в к-м переделе (операции) и пошедшего на выработку у'-го вида продукта; Я_оэ — норма расхода электроэнергии по общезаводским статьям расхода; £>. — пла­новое или фактическое количество конечной продукции у'-го вида.

Для установления дифференцированной нормы на отдельные виды конеч­ной продукции необходимо распределить постоянную составляющую обще­заводских расходов (вспомогательные цеха и участки, потери энергии в обще­заводских сетях и трансформаторах, а также затраты электроэнергии на выра-

17.2. Нормы расхода электроэнергии по уровням производства

ботку вторичных энергоресурсов) пропорционально между всеми видами про­дукции. В этом случае норма расхода электроэнергии на общезаводские нуж­ды как бы делится по основным цехам.

Задача определения нормы расхода по общезаводским статьям расхода су­щественно усложняется, если конечные продукты и полуфабрикаты имеют различные натуральные единицы измерения. Попытка применения косвен­ных единиц, выражаемых в стоимостных показателях, не оправдана никаки­ми соображениями ввиду совершенно иных критериев и факторов, определя­ющих стоимость продукта и никак не связанных с его энергоемкостью. Более обоснованно и логично в данном случае распределение постоянных энергоза­трат пропорционально энергоемкости отдельных видов конечной продукции и, в частности, пропорционально соответствующим суммарным расходам эле­ктроэнергии без общезаводских расходов, подлежащих распределению.

Энергоемкость отдельных видов продукции выражают через коэффициент энергоемкости (/с_э), равный отношению суммарного расхода электроэнергии на выпуск продукта /'-го вида без учета общезаводских расходов (Y.W!) к аналогич-ным расходам электроэнергии при выпуске всех конечных продуктов (TWJ):

П

Ь=^=-=Ъ^-> TKj=lm = l2,...J. ₍17.8)

I ii

Доля общезаводского расхода электроэнергии, приходящаяся на соответст­вующий конечный продукт с учетом его энергоемкости в общем производст­ве составит ~LW_o3k_3j, а формула (17.7) примет вид

H_J = (±H_kQ_k + Y_dW_atk_3j)Q-\ (17.9)

По аналогии с выражением (17.8) рассчитывают норму расхода электро­энергии на производство полуфабриката, отгружаемого на сторону.

Для предприятий второй группы (с выпуском значительной номенклатуры продукции и большим количеством технологических операций по производ­ству каждого из видов) целесообразно определять укрупненные нормы энер­гозатрат, используя метод группировки продукции или соизмерения продук­ции по энергоемкости.

Учитывая значительную трудоемкость такого рода расчетов норм для мно­гономенклатурного производства, их выполняют относительно редко (раз в несколько лет) и в дальнейшем принимают как базовые. Норма энергозатрат на текущий планируемый период может быть определена и без детального ежегодного расчета путем корректировки базовой общезаводской нормы с учетом дополнительного расхода электроэнергии (внедрение новой техники, автоматизация и механизация производства и т. д.), экономии электроэнергии от внедрения энергосберегающих мероприятий и изменения объемов произ­водства продукции:

Глава 17. Организация электропотребления

#пл, = [HjQj+ (Щ-АЩ)} Qlj, (17.10)

где Я_пл, Я — нормы удельного расхода планируемого и текущего периодов; Q — выпуск продукции текущего периода; AlV_{ h.W_v — соответственно до­полнительный расход и экономия электроэнергии; Q_mj — планируемый вы­пуск продукции.

В общем случае электропотребление характеризуются не одной величиной нормы, а системой норм, в которой выделяются абсолютный уровень и их со­отношение (так называемые переводные коэффициенты). То и другое в сис­теме нормативов обусловлено различием производственных факторов по сте­пени управляемости.

К первой группе факторов, влияние которых учитывается дифференциаци­ей норм расхода электроэнергии, относят те, которые для данных условий производства и уровня управления считаются заданными. Они или регламен­тированы плановым заданием (объем производства, качество продукции, ее номенклатура и т. д.), или являются нерегулируемыми по своей природе в пределах рассматриваемого периода времени (состав и характеристики обору­дования, вид технологии и т. д.). Обозначим их (х,, х₂,..., х„) — > х_н. Ко вто­рой группе относятся факторы, влияние которых учитывается уровнем норм. Эти факторы в условиях данного объекта в тех или иных пределах могут из­меняться персоналом. К ним можно отнести режимные и технологические па­раметры, степень использования оборудования, организацию производства и др. — (z_v z₂,..., z_m) ->z_m.

Третья группа источников вариации показателей — случайные, неподдаю­щиеся учету факторы. Их совокупное влияние вызывает случайную вариацию показателя s, которая определяет величину неустранимых отклонений от ус­тановленных нормативов. При наличии значительной вариации показателей работы технологического передела нормативы энергозатрат не могут быть за­даны одной величиной, а должны задаваться или диапазоном, или величиной с указанием допустимых отклонений.

В этом случае порядок разработки системы норм можно представить сле­дующим образом. В целевой функции зависимости удельного расхода элект­роэнергии со от факторов производства

<o=f(x_n,z_m) + Ј (17.11)

принимаем влияние групп факторов х_п и z„ независимыми друг от друга. Пе­ременные факторы z_m считают постоянными и принимают их значения на уровне фактически сложившихся в данной производственной обстановке. Статистическими методами по данным производственного учета устанавлива­ются величины удельного расхода электроэнергии б),, соответствующие прак­тически возможным и необходимым сочетаниям х_л^(,). Затем одно из сочетаний х ⁽⁰⁾ и соответствующее ему <3₀ принимают за условную единицу и рассчитыва-

17.2. Нормы расхода электроэнергии по уровням производства

ют систему переводных коэффициентов как отношение С0,/со₀. Для сочетания условий х^, принятых за базисные, решают задачу на оптимум и определя­ют базисную норму Я₀. На основе системы переводных коэффициентов и Я₀ восстанавливают всю систему норм.

Возможность определения оптимальной величины удельного расхода эле­ктроэнергии для конкретных условий производства зависит от того, какой уровень удельных энергозатрат принимается за норму. Как правило, при оп­тимизации режима электропотребления ориентируются исключительно на минимально возможный удельный расход электроэнергии СО —> min. Это оп­равдано в тех случаях, когда задача снижения электропотребления для данно­го производства считается главной. В других случаях экономически целесооб­разным может оказаться такой режим электропотребления, который обеспе­чивает оптимум другого, более важного для конкретных производственных ус­ловий показателя, например объема производства, качества продукции и др. Следовательно, понятие нормы расхода электроэнергии следует трактовать как оптимальную величину энергозатрат для данных условий производства.

В тех случаях, когда в качестве нормы удельного расхода электроэнергии принимается минимально возможный расход (большая энергоемкость произ­водства, дефицит мощности в энергосистеме, высокие тарифы) процесс уста­новления оптимальной нормы может быть представлен следующим образом.

Пусть найдена некоторая функция, связывающая значения факторов про­изводства с величиной электропотребления:

(0 = f_l(x_l,x₂,...,x_n, z_l,z₂,-,z_my (17.12)

Нерегулируемые параметры х_п принимаются равными плановым заданиям на расчетный период. Тогда для расчета нормы расхода электроэнергии не­обходимо найти минимум функции (17.12) при допустимых значениях фак­торов z_m- Ограничения, накладываемые на изменение факторов z_v z₂, •••, Z_m, определяются технологическими возможностями производства, установлен­ными режимами и необходимостью получения продукции заданного качест­ва. Если многофакторная модель вида (17.12) и ограничения параметров z„ заданы в линейной форме, то задача решается методами линейного програм­мирования.

В тех случаях, когда за норму принимают удельный расход электроэнергии, обеспечивающий оптимум какого-либо другого показателя S (объем произ­водства, качество продукции и т.д.), кроме зависимости (17.12), связывающей электропотребление с факторами производства, находят регрессионную зави­симость от тех же факторов

S=f₁{x_i,x₁,...,x„, z_l,Z₂,...,Z_m). (17.13)

Определяя оптимум зависимости по критерию S, находят значения управ­ляемых переменных z^(S_t\ z^{f, -.., z^{S^, обеспечивающих этот оптимум. Далее

Глава 17. Организация электропотребления

подставляют полученные значения z⁽_m^S) в зависимость (17.12) и рассчитывают величину удельного расхода электроэнергии, которую и принимают за норму.

---

Дата добавления: 2015-07-17