WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 12 |

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский ...»

-- [ Страница 3 ] --

Математическая модель роста разрабатывалась на основе анализа на ЭВМ основных переменных мирового развития за период 1900 – 1970 гг. Прогнозные данные обобщённой модели (рис. 1) хо рошо согласуются с реальным развитием за период до настоящего времени. Обеспеченность продовольствием на душу мирового насе ления близка в настоящее время к максимуму. В ближайшие годы этот показатель начнёт снижаться, и мировые цены на продовольст вие будут возрастать. За период перестройки сельскохозяйственное производство, как и большинство промышленных отраслей России, разрушены. РФ, к сожалению, утратила продовольственную безо пасность. Как видно из прогнозных данной модели (рис. 1), мировые цены на продовольствие в будущем будут неуклонно возрастать.

Низкая обеспеченность населения продовольствием во второй поло вине ХХI столетия приведёт к сокращению численности мирового населения.

Рис. 1. Обобщённая модель Римского клуба прогнозного развития ми ра, разработанная на ЭВМ по данным значений переменных за период 1900-1970 гг. Основной источник [1]. Рост населения прекращается из за увеличения его смертности по причине сокращения продовольствия По результатам исследований зарубежных [3] и отечественных авторов [4] было выявлено, что в 70-х годах 20-го века энергоёмкость сельскохозяйственной продукции в России в 2,5 – 5 раз выше соответ ствующего показателя передовых зарубежных стран. Несмотря на ин тенсивные исследования в последние десятилетия отечественных учё ных по энергообеспечению в сельском хозяйстве это отставание на шей страны по энергоёмкости принципиально не изменилась.

Исследованиями ГНУ ВИЭСХ установлено, что основной причиной высокой энергоёмкости сельскохозяйственной продукции и ВВП РФ является недопустимо низкая эффективность использова ния топлива, потребляемого в стационарных теплогенераторах АПК и ЖКХ [5], которые вырабатывают только низкотемпературную те плоту для отопления и получения горячей воды. Эксергия – потен циальная превратимость теплотворной способности топлива в рабо ту или электроэнергию – при этом не используется, «выбрасывается на ветер». Из общего количества топлива, потребляемого в АПК РФ, так низкоэффективно используется более 50 %, а в ЖКХ в целом по стране – примерно 45 %.

В себестоимости сельхозпродукции, производимой в РФ, со ставляющая, приходящаяся на энергозатраты в среднем (растение водческой, животноводческой) в зависимости от погодно климатических условий достигает 50 – 65 %. По этой причине большинство основных видов отечественной сельскохозяйственной продукции не конкурентноспособно на мировом рынке. Это способ ствует дальнейшему сокращению производства отечественной сель скохозяйственной продукции.

В период СССР основное внимание уделялось развитию энергетики промышленного производства. Сельскохозяйственное производство и сфера ЖКХ в этот период рассматривались как ча стнособственнические отрасли. Их энергетика развивалась практи чески очень слабо. Низкий научно-технический и социально экономический уровень энергетики, соответствующий первой поло вине ХIХ столетия – этих важнейших отраслей государства – пред ставляется одним из главных препятствий прогрессивного развития России. Не случайно эта проблема в нескольких публикациях рас сматривается как «котельнизация России – беда национального масштаба» [6]. К сожалению, в стратегии развития энергетики Рос сии до 2030 года эта проблема не учтена [7]. Топливные теплогене раторы, «выбрасывающие эксергию топлива на ветер», в соответст вии с этой стратегией в РФ останутся и после 2030 года.

Необходима срочная модернизация топливных теплогенера торов в АПК и ЖКХ в мини ТЭС с когенерацией тепловой энергии и использование высокоэффективных тепловых насосов (ТН). Такая модернизация автономного энергообеспечения АПК и ЖКХ в мас штабах всей страны позволит: снизить энергоёмкость отечественной сельхозпродукции и ВВП на 40 – 45 %, принципиально уменьшить себестоимость основных видов сельскохозяйственной продукции и многих видов промышленной продукции, сократить внутренние за траты топлива в России не менее чем на 35 – 40 %.

Рассматриваемая модернизация существенно повысит на дёжность энергообеспечения большинства жителей страны, как сельских поселений, таи и мелких и средних городов, сократит ава рийные отключения электроэнергии и теплоснабжения. Она позво ляет приостановить рост затрат за услуги ЖКХ, вызывающих соци альную напряжённость основной массы жителей с низкой матери альной обеспеченностью. Важнейший результат такой модерниза ции – принципиальное улучшение социально-бытовых условий жизни большинства жителей России.

Серьёзное упущение отечественной энергетики – отсутствие производства и массового применения самых высокоэффективных низкотемпературных теплогенераторов – ТН. Большинство стран мира в настоящее время массово производят и широко используют ТН для обогрева и кондиционирования помещений и получения го рячей воды. Высокая энергетическая эффективность ТН видна из таблицы 1 [8].

Таблица 1. Выработка тепловой энергии ТН при использовании Вода-солнечный фотоэлектрический модуль-вода Как видно из данных таблицы 1, в сочетании с мини ТЭС теп ловые насосы обеспечивают повышение эффективности использо вания топлива от трех до пяти раз и выше, чем в традиционных топ ливных теплогенераторах.

Высокая энергетическая эффективность ТН обусловлена ис пользованием в них, а также холодильных машинах (ХМ) в качестве рабочего процесса энергоэкономного самоорганизующегося фазово го перехода теплоносителя – испарение-конденсация. Благодаря та кому рабочему процессу ТН и ХМ способны использовать теплоту среды. Традиционно для характеристики энергетической эффектив ности этих преобразователей используют показатели «холодиль ный» или «нагревательный» коэффициент. Нами обосновано анали тическое определение КПД и доказана правомочность использова ния этого показателя применительно к ТН и ХМ [5].

Это доказательство – логико-математическое, исходящее из определения обратной величины и/или обратного процесса. В мате матике под обратной величиной понимают единицу, делённую на прямую величину. Например, обратной величиной 5 будет 1/5. Ло гический тезис этого доказательства в следующем: процесс преобра зования тепловой энергии силовой машиной в работу характеризуют термическим (термодинамическим) КПД. Правомочность его при менения доказана. Его значение ( Т ) определяют по формуле Карно:

где Т0, Т1 – температура теплоносителя соответственно на входе в машину и на выходе из неё.

ТН и ХМ предназначены для выполнения обратного процесса (не термодинамического цикла!) – преобразования работы в тепло вую энергию – тепло или холод. Поэтому показатель их энергетиче ской эффективности – термодинамический КПД – можно характери зовать величиной, обратной термодинамическому КПД тепловой машины (тм). В соответствии с этим получим:

У всех ТН, фрагмент характеристики которых приведен в таб лице 2, минимальная температура на входе составляет 5 оС, а макси мальная температура подачи равна +55 оС [9]. Подставив в формулу (2) эти значения температур и произведя вычисления, получим зна чения КПД ТН Vitocal, приведенные в таблице 2. Исходя из выше приведенного, эти значения и являются термодинамическими КПД ТН. Их, очевидно, целесообразно приводить в технической доку ментации, как это сделано фирмой Vitocal. Второй независимый ме тод определения термодинамического КПД ТН и ХМ возможен на основе значений теплоты фазовых переходов, которые являются ос новными рабочими процессами в ТН и ХМ.

Пренебрежительное отношение отечественных энергетиков к высокой энергетической эффективности ТН, очевидно, обусловлено тем, что не было надёжного обоснования определения и доказатель ства правомочности использования показателя КПД для характери стики их энергетической эффективности. Недооценка высокой энер гетической эффективности ТН и применение низкоэффективных топливных теплогенераторов в АПК и ЖКХ привела к большому отставанию РФ по энергоёмкости производства как сельскохозяйст венной продукции, так и ВВП в целом.

Таблица 2. Фрагмент технической характеристики ТН типа Vitocal [9] Номинальная тепловая мощ ность, кВт. (Рабочая точка W10/W35 в соответствии с EN255) Хладопроизводительность, Потребляемая электрическая мощность, кВт Коэффициент полезного дей ствия Проблема рассматриваемой модернизации энергообеспече ния АПК и ЖКХ является ключевой для обеспечения последующей энергетической, продовольственной и экономической безопасности России. Только восстановив продовольственную безопасность и снизив энергоёмкость сельскохозяйственной продукции и ВВП РФ может обрести конкурентоспособность своих товаров на междуна родном рынке, и следовательно, успешно развивать свою экономику с учётом негативных прогнозов Римского клуба по развитию миро вой экономики в второй половине ХХI столетия (см. рис. 1).

1. Meadows D.H., Meadows D.L., Panders J., Behrens W.W. III. The Limits to Growth. N.Y.: University Books, 1972. P. 70.

2. Капица П.Л. Энергия и физика // Вестник АН СССР. 1976. № 1. С. 3. Agriculture depends heavily on energy // Chem. And Eng. News. 1974, vol.

4. Листов П.Н., Свентицкий И.И. Поисковые инженерные исследования по сельскохозяйственной биоэнергетике // Механизация и электрифи кация социалистического сельского хозяйства. 1972. № 11. С. 9-11.

5. Свентицкий И.И., Алхазова Е.О., Мудрик В.А., Обыночный А.Н. Энер госбережение путём повышения эффективности использования ТЭР в АПК и ЖКХ. Научно-методические рекомендации по определению энергетической эффективности и расчёту энергетического оборудова ния для модернизации энергообеспечения в АПК и ЖКХ. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2011. – 64 с.

6. Богданов А.Б. Котельнизация России – беда национального масштаба // Энергорынок. 2006. № 3. С. 50-58.

7. Энергетическая стратегия РФ до 2030 г. // www. energystrategy.ru 8. Федоренко В.Ф., Сорокин Н.Т., Буклагин Д.С. и др. Инновационное развитие альтернативной энергетики, ч. 2. – М.: ФГНУ «Росинформаг ротех», 2011. – С. 277.

9. http: www. viessmann.ru

ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ В АПК НА ОСНОВЕ ПРИКЛАДНОЙ

ТЕОРИИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

(ГНУ СЗНИИМЭСХ, г.Санкт-Петербург) Проблема энергосбережения в АПК является одной из важ нейших в отраслевой энергетике. Ее решение предполагает разра ботку прикладной научной теории, имеющей свой специфический предметный язык, адекватно описывающий энергетику сельскохо зяйственного объекта, позволяющей формулировать практически значимые выводы, обосновывать конкретные энергосберегающие решения и направленной на обслуживание задач энергосбережения.

Целью настоящей работы является изложение основных по ложений разрабатываемой нами прикладной теории энергосбереже ния в энерготехнологических процессах (ПТЭЭТП) АПК.

Важнейшая особенность сельскохозяйственной энергетики – наличие биологического объекта – определяет необходимость учета закономерностей и механизмов его взаимодействия со средой оби тания. В качестве теоретической основы организации движения энергии и протекания технологических процессов проф. В.Н. Кар повым предложена концепция потребительской энергетической сис темы (ПЭС), представляющую собой энергетические линии, по ко торым энергия поступает к местам ее использования. [1].

Рассматриваемая теория является дальнейшим развитием та кого подхода [2].

В подсистему языка теории входит алфавит, словарь и фор мулизм. Алфавитом ПТЭЭТП являются общепринятые символы и знаки, обозначающие математические действия над ними. Словарь ПТЭЭТП составляют следующие понятия:

1. Искусственная биоэнергетическая система (ИБЭС) – мо дель, представляющая в рамках ПТЭЭТП энергетику сельскохозяй ственного предприятия с учетом биологического характера объектов воздействия применяемых энерготехнологий.

2. Объекты ИБЭС – элементы, выделяемые в ее структуре.

3. Энерготехнологический процесс (ЭТП) – технологический процесс, в ходе которого производится энергетическое воздействие на объекты ИБЭС.

Структура ИБЭС показана на рис. 1.

Рис. 1. Структура искусственной биоэнергетической системы Основными объектами ИБЭС и соответствующими им ЭТП являются: сельскохозяйственный биологический объект (СБО), яв ляющийся объектом приложения основного технологического про цесса производства продукции для реализации ( ЭТП О );

технические средства создания микроклимата (ТСМ), обеспечивающие условия жизнедеятельности ( ЭТП М );

биологические и технические средства (БТС) подготовки обработки СБО, обеспечивающие процесс пред варительной подготовки условий для осуществления основного производственного процесса ( ЭТП П ).

4. Вектор внутреннего состояния X j - набор параметров, численно характеризующих создаваемые условия функционирова ния СБО.

5. Обобщенные координаты - координаты, в которых описываются изменения составляющих вектора X j.

6. Энергетический блок (ЭБ) – абстракция ЭТП, его отдель ного этапа или линии.

7. Параметры, характеризующие ЭБ: энергия на его входе ( Qн ), выходе ( Qк ), потери ( Q ), энергоемкость.

8. Энергосберегающее мероприятие (ЭСМ) – мероприятие любой природы, направленное на эффективное использование энер гетических ресурсов.

9. Коэффициент эффективности ЭСМ k ЭСМ (или i -го этапа ЭСМ k ЭСМ i ) – величина, являющаяся численной мерой эффективно сти мероприятия.

10. Продуктивность ИБЭС P - количество продукта, произ водимого системой.

11. Прибыль П - денежное выражение разницы между дохо дом, получаемым при реализации продукции ИБЭС и затратами на ее получение.

Формулизм ПТЭЭТП составляют следующие соотношения.

1. Уравнение энергетического баланса ЭБ 2. Выражение для энергоемкости в абсолютных единицах 3. Выражение для энергоемкости в относительных единицах где k - коэффициент отклонения энергоемкости;

н - номинальное значение энергоемкости.

4. Критерий оптимизации функционирования ИБЭС 5. Условие оптимизации 6. Коэффициент эффективности i -го этапа ЭСМ где i - энергоемкость этапа в базовом варианте;

i - энергоемкость этапа при проведении ЭСМ.

7. Функциональные зависимости = f ( ), характеризую щие зависимость энергоемкости этапа с параметром от величины параметра (заданные аналитически или графически).

Количественное описание поведения биоэнергетических систем связано с трудностями методического, информационного и алгоритмического характера. Однако, в качестве бесспорных, можно считать следующие аксиомы:

1. Действие закона оптимума. В соответствии с этим зако ном, любой воздействующий на живые организмы фактор (измеряе мый величиной параметра X, являющегося мерой энергетического воздействия фактора на живой организм), имеет лишь определенные пределы положительного влияния. Как недостаточное ( X X min ), так и избыточное ( X X max ) действие фактора отрицательно сказы вается на жизнедеятельности живых организмов. Функция отклика продуктивности живого организма от величины воздействующего на организм фактора имеет более или менее четко выраженный макси мум в пределах X min K X max.

2. Нелинейность функциональной зависимости величины формируемого фактора от интенсивности энергетического воздейст вия. Причем для достижения одинаковых приращений величины формируемого фактора dX необходимо как правило прилагать все большие приращения интенсивности воздействия dQ, т.е.

d 2 X / dQ 2 0 (хотя возможны и другие варианты). Такая законо мерность характерна для процессов, потери энергии в которых уве личиваются с увеличением интенсивности энергетического воздей ствия.

С учетом этих аксиом для ИБЭС можно проследить следую щую причинно-следственную связь: величина подводимой энергии ( Q ) определяет величину характеризующего процесс параметра, являющегося мерой воздействия создаваемого энергетическим воз действием фактора на живой организм ( X ), от которой, в свою оче редь, зависит количество производимой продукции ( P ).

Примером могут служить следующие ЭТП. В светокультуре:

энергия, потребляемая облучательной установкой ( Q ) определяет величину создаваемой облученности ( X ), от которой зависит уро жайность выращиваемых культур ( P ). В животноводстве: энергия на создание микроклимата ( Q ) определяет температуру воздуха в животноводческом помещении ( X ), от которой зависит продуктив ность животных ( P ).

На рис. 2 показаны в относительных единицах зависимости количества производимой продукции P и энергоемкости ЭТП от характеризующего процесс параметра X, а так же зависимость па раметра X от величины подводимой энергии Q.

Совокупность функции PX, X Q и X является вариантами модели QXP как основы оптимизации ЭТП по величине обеспечи ваемой энергоемкости.

Оптимум продуктивности биологического объекта соответ ствует точке «А» (максимум на кривой PX ). Однако с точки зрения энергозатрат оптимальным является режим, соответствующий точке «В» (минимум энергоемкости процесса на кривой X ).

Подсистема правил вывода представляет собой список формул, которые являются эквивалентными (вычисление энергоем кости последовательно и параллельно соединенных ЭБ, значения коэффициента общей энергоэффективности ЭСМ).

Выводы и следствия ПТЭЭТП определяют практическую значимость теории и формы ее реализации в сельскохозяйственном производстве, позволяют проводить проектирование и оценку эф фективности отдельных ЭСМ, формирование энергосберегающего алгоритма управления ЭТП, обоснование режимов проведения ЭТП.

Таким образом, ПТЭЭТП представляет собой систему под дающихся доказательству универсальных высказываний, позволяю щих феноменологически объяснять энергетическую сущность, уст ройство и механизмы работы ИБЭС, прогнозировать ее поведение, формулировать рекомендации по оптимизации режимов проведения ЭТП [3].

1. Карпов В.Н. Энергосбережение. Метод конечных отношений - СПб.:

СПбГАУ, 2005.-137 с.

2. Карпов В.Н., Ракутько С.А. Прикладная теория энергосбережения как основа решения практических задач оптимизации энерготехнологиче ских процессов в АПК // Труды 7-й Международной научно технической конференции (18-19 мая 2010 г.) «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве.- М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010. С. 112-117.

3. Ракутько С.А. Энергетическая оценка и оптимизация биотехнических сельскохозяйственных систем // Вестник РАСХН. 2009. №4. C. 89-92.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ –

ОСНОВА УСПЕШНОГО РАЗВИТИЯ

МЕЛИОРАТИВНОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ

Акад. Россельхозакадемии В.Н. Щедрин, д-р сель.-хоз. наук (ФГБНУ «РосНИИПМ», г.Новочеркасск) Инновационные энергосберегающие технологии в системе орошаемого земледелия относятся к национальным стратегическим приоритетам России по обеспечению устойчивого развития АПК, обеспечению продовольственной безопасности страны и сохране нию природных ресурсов для будущих поколений.

Мелиорированные земли России были и остаются нашим по тенциально золотым фондом и от того, как бережно и рационально будет использоваться этот ресурс, зависит продуктивность и эколо гическая безопасность орошаемых земель и агроландшафтов в це лом [1, 2].

Основными сдерживающими факторами повышения продук тивности сельскохозяйственных угодий и устойчивого развития АПК России являются:

- отсутствие четкой стратегии инновационного ресурсосбе регающего развития мелиоративного комплекса;

- недостаточные площади мелиорированных земель и неэф фективное использование существующих;

- невысокий технический уровень мелиоративных систем и технологий орошения;

- процессы деградации в почве, такие как эрозия, засоление, заболачивание, обеднение элементами минерального питания, опус тынивание земель и др.

Общая площадь мелиорированных земель на 01.01.2011 г.

составляла 9,1 млн га, в том числе 4,3 млн га орошения и 4,8 млн га осушения. Однако из общего наличия орошаемых земель в 2011 го ду не поливалось около 1,8 млн га, в т.ч. из-за неисправности полив ной сети около 25 %, и остальная часть – из-за отсутствия поливной техники.

В то же время мировой опыт показывает, что только мелио рированные земли могут обеспечить продовольственную безопас ность страны и устойчивое развитие агропромышленного комплек са. Достижение поставленной цели возможно при решении следую щих основных задач:

1) повышение инвестиционной привлекательности мелиора тивного сектора экономики за счет: увеличения урожайности сель скохозяйственных культур;

величины доходности;

сокращения сро ков окупаемости затрат на реконструкцию и строительство мелио рированных земель;

устойчивого производства продукции и мини мизации возможных рисков недобора урожая из-за часто повторяю щихся засух и природных катаклизмов;

2) разработка и вывод на рынок современных ресурсосбере гающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур на мелиорированных землях, обеспечивающих гарантированное повы шение урожайности, снижение себестоимости и получение экологи чески безопасной продукции;

3) создание новой инновационной поливной и мелиоратив ной техники, технологий орошения и осушения сельскохозяйствен ных земель, обеспечивающие ресурсосбережение, воспроизводство плодородия почв путем комплексного осуществления мелиоратив ных мероприятий, повышение биопродуктивности орошаемых и осушенных земель и улучшение экологической обстановки;

4) повышение роли науки в формировании конкурентоспо собного сельскохозяйственного производства на мелиорированных землях, разработка действенных механизмов ускорения внедрения достижений науки, передовой практики и инновационных проектов в производство;

5) разработка и освоение механизма инновационного разви тия и управления мелиоративным комплексом, направленного на развитие экономических и организационных форм, стимулирующе го создание инновационной среды и инфраструктуры, способст вующей развитию ресурсосберегающих техники и технологий.

Изменения агроклиматических условий и возникшая про блема обеспечения продовольственной безопасности страны убеж дает в необходимости приоритетного развития мелиоративного ком плекса как одного из самых реальных и надежных способов обеспе чения стабильного развития всего АПК России.

Необходимо осуществить ряд мероприятий, направленных на развитие инновационной ресурсосберегающей деятельности в мелиорации, в т.ч.:

1) гармонизация правовых и нормативно-методических до кументов в рамках таможенного союза и с учетом вступления Рос сии в ВТО;

2) развитие и внедрение инновационных способов, методов и технологий комплексных мелиораций, обеспечивающих создание мелиоративных систем нового поколения, использующих замкнутый водооборот, ресурсосберегающие способы орошения (капельное, аэрозольное и другие способы малообъемного орошения), орошение животноводческими стоками, многоцелевое использование высоко эффективных технологий, прогрессивные конструкции и техниче ские средства, что позволяет экономить водные ресурсы на 25-30 %;

3) разработку и применение современной мелиоративной и поливной техники, обеспечивающей коэффициенты эксплуатацион ной надёжности, полезного действия и использования земли не ниже 0,9-0,95 %, экономию материальных, людских и денежных ресурсов на 15-20 %, водных ресурсов – 30-40 %;

4) совершенствование, формирование и внедрение ресурсос берегающих, экологически безопасных агротехнологий возделыва ния сельскохозяйственных культур в системе адаптивно ландшафтного обустройства территорий, обеспечивающих эффек тивное использование природно-ресурсного потенциала мелиориро ванных земель и быстрый оборот инвестиций;

5) в связи с различной степенью доходности субъектов хо зяйствования и возможностями освоения инноваций необходимо разработать несколько вариантов развития инновационной деятель ности на мелиорированных землях:

- по доходности: для хозяйств с низкой доходностью, сред ней доходности и высокодоходных;

- по площадям сельхозугодий, в т.ч. мелиорированных: для хозяйств с малыми площадями сельхозугодий, средними и большими;

- по агротехнологиям: обеспечить восстановление мелиори рованных земель, освоение инноваций и постепенный переход всех хозяйств от экстенсивных и нормальных к высокоинтенсивным тех нологиям, способным быстро окупить затраты на мелиорацию;

6) создание и освоение инновационных природоохранных технологий повышения плодородия сельскохозяйственных угодий, очистки и кондиционирования дренажных и сточных вод, детокси кации загрязненных почв, цикличного орошения животноводчески ми и другими стоками и т.д., обеспечивающих экологическую безо пасность и сохранность природной среды;

7) обеспечение защиты и безопасности гидротехнических сооружений, предотвращение затопления и подтопления территорий и развития чрезвычайных ситуаций;

8) развитие мониторинга мелиоративных систем, гидротех нических сооружений, мелиорированных и прилегающих к ним зе мель с использованием системы ГЛОНАСС, ГИС-технологий, дан ных дистанционного зондирования земли;

9) развитие системы контроля и учета водоподачи, водоотве дения, качества почвенного покрова и водных ресурсов;

10) информационно-аналитическое обеспечение сферы ме лиораций;

11) совершенствование системы научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, обеспечивающих соответствие техническим, технологическим и организационным требованиям к мелиоративным объектам в условиях изменившегося хозяйствен ного механизма страны и становления инновационной экономики;

12) обеспечение подготовки кадров инженерно-технического персонала мелиоративного профиля и агрономов со специализацией в области мелиорации.

Орошаемое земледелие является высокотехнологичным и за тратным, но вместе с тем и высокодоходным (рис. 1). Об этом сви детельствует многолетний опыт работы НПС «Соя» при ФГБНУ «РосНИИПМ» [3].

Так обобщение и анализ данных результатов экономической деятельности орошаемого земледелия в пяти устойчиво развиваю щихся хозяйствах Южного федерального округа показывают, что при орошении затраты возрастают за счет применения более доро гих семян сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, внесе ния больших доз удобрений на планируемую высокую урожайность, применение дополнительных средств защиты растений и пр.

Так, например, затраты на возделывание кукурузы на зерно при орошении возрастают по сравнению с богарным земледелием с 14,7 до 21,8 тыс./га, но за счет повышения средней урожайности с 33 до 85 ц/га доход, полученный от реализации зерна кукурузы, увеличился с 6,1 до 20,8 тыс. руб./га, а себестоимость снизалась со ответственно с 4,4 до 2,6 руб./кг или на 41 %.

Рис. 1. Экономические показатели возделывания основных сельскохозяйственных культур на орошаемых и богарных землях ЮФО, 2011 г.

При этом большое значение в повышении эффективности использования орошаемых земель имеет и технология орошения.

Так сравнение экономических показателей производства лука при поливе дождеванием и капельным способом показывает, что при более современном в техническом отношении капельном орошении урожайность лука повышается с 35-40 до 100 т/га и более и хотя за траты по сравнению с дождеванием повышаются в два раза с 75,5 до 155,0 тыс. руб./га, но за счет более высокой урожайности (в 2,5 раза) доход увеличивается с 254 до 385 тыс. руб./га. Однако необходимо отметить, что при капельном орошении требуется строгое соблюде ние технологии орошения, так как значительно увеличиваются рис ки снижения урожайности даже при непродолжительном нарушении режима орошения.

Таким образом, отличительной особенностью инновацион ных разработок в мелиорации является их высокая эффективность за счет внедрения ресурсосберегающих технологий, повышения урожайности сельскохозяйственных культур и снижения себестои мости продукции.

1. Балакай Г.Т., Балакай Н.И., Балакай С.Г. Орошение гарантирует ста бильное производство зерна // Земледелие. 2011. № 5. С. 29-31.

2. Щедрин В.Н., Балакай Г.Т., Кулыгин В.А. Влияние различных доз удобрений на урожайность овощных культур // Мелиорация и водное хозяйство. 2009. № 6. С. 30-32.

3. Балакай Г.Т., Балакай Н.И. Научно обоснованные технологии делают производство сои выгодным // Земледелие. 2010. № 3. С. 16-18.

НАУЧНОЕ, МЕТОДИЧЕСКОЕ И ОРГАНИЗАЦИОННОЕ

СОДЕРЖАНИЕ СТРАТЕГИИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

ОТРАСЛЕВОГО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В АПК

Основными недостатками сельской энергетики (АПК) явля ются: энергоемкость продукции в 3-4 раза выше, чем в развитых странах;

энерговооруженность труда также существенно низка;

среднегодовое потребление на одного сельского жителя в 4 раза меньше, чем на городского. Первый недостаток приводит к некон курентоспособности продукции и к экономическому отставанию предприятий, второй и третий – к большим затратам физического труда при низкой производительности, производственному и соци ально-бытовому дискомфортам, побуждающим сельское население к миграции. Поэтому проблему энергосбережения в АПК следует считать универсальной, решаемой путем существенного увеличе ния общего потребления энергии при быстром снижении энерго емкости производимой продукции и удержании этого показате ля в дальнейшем. В настоящей статье излагается возможность уст ранения первого недостатка как наиболее наукоемкого. В качестве критерия энергоэффективности принята энергоемкость продукции.

Базовые понятия и методические разработки • Потребительская энергетическая система (ПЭС) и ее схема. Отличительным признаком ПЭС является наличие в ней энерготехнологических процессов (ЭТП) трех видов, определяемых результатом использования энергии: основного ЭТП1 – результат продукция, вспомогательных ЭТП2 и обеспечивающих условия жизнедеятельности ЭТП3 [1]. Схема ПЭС представлена на рис. 1.

Она не только отражает переход к процессовому анализу, но и выстраивает логику исследования: определение минимального расхода энергии на результат R каждого ЭТП по формуле Qмин= Qуд*R, измерение фактического расхода энергии и определе ние наиболее энергоемких ЭТП и элементов (процессов) в их лини ях. Поскольку в общее число результатов анализируемых процессов входит и выпускаемая предприятием продукция, то ПЭС следует считать основным, наиболее полным по информации и началь ным объектом в иерархии производственных объединений при системных анализах эффективности энергоиспользования по крите рию энергоемкости продукции. Схема отображает рыночные усло вия как затратный фактор (слева) и как фактор конкуренции про дукции и возврата денег (справа).

• Диаграмма энергоемкости результата процесса. Переход к процессам заставил при определении эффективности учитывать не только само энергетическое оборудование, но и так называемую ин фраструктуру (исполнительные механизмы, ограждения, окружаю щую среду и др.), определяющую функцию результата процесса по времени. Пример аналитической диаграммы для нагрева воды при постоянной мощности показан на рис. 2 (функция результата R'(t)).

Фактическая энергоемкость QRQуд, определяемая по пока заниям счетчика, зависит не только от энергетического элемента, но и от теплоизоляции корпуса (потери Q). Подобные диаграммы мо гут быть построены для любых процессов и для любых состояний как энергетического так и инфраструктурного элементов, ухуд шающих энергоэффективность во время эксплуатации. Необходи мость обязательного раскрытия функции результата ЭТП обуслови ла введение понятия энерготехнологический агрегат (ЭТА) – энергетический элемент + инфраструктурный элемент.

• Универсальность относительного критерия энергоэф фективности. Кроме основного критерия энергоэффективности (энергоемкость продукции) введен новый критерий – относитель ная энергоемкость (например, для передающих и преобразующих энергию элементов), линейно связанный с основным. С помощью этих критериев можно получить энергоемкость дохода предпри ятия или энергоемкость валового продукта отрасли. Таким обра зом, энергосбережение как вид профессиональной деятельности по управлению потребительской энергетикой обеспечено критериями оптимизации для всех масштабов и уровней производства и все эти критерии могут быть отражены на диаграммах, подобных рис. 2 как для всей ПЭС так и для отдельных фрагментов.

Теоретические положения энергосбережения в ПЭС. Мето ды математического анализа не могут рассматриваться в качестве тео рии энергосбережения, т.к. в условиях потребительской системы ос новной критерий эффективности (энергоемкость продукции) прямо не связан дифференциальным уравнением с потребленной энергией.

Кроме этого, при решении задач эффективности нельзя признать мощ ность полной производной энергии так как интегрирование по време ни является исключительно математической операцией, не учиты вающей какие-либо условия (состояние), в частности, уменьшение мощности движущейся энергии за счет собственных потерь. Поэтому разработанный метод конечных отношений (МКО) основан на том, что любой технический элемент ПЭС является объемным, в конеч ных сечениях объема проходящая энергия не только является инте гралом мощности, но и может измеряться счетчиком. Разность ко нечных мощностей Рн–Рк=Р является выражением закона сохранения и легко переводится в показатели эффективности Рн/Рк -1=Р/Рк. Уста новлено, что энергетические линии ПЭС, составленные из последова тельно соединенных элементов, имеют относительную энергоемкость, равную произведению энергоемкостей элементов. Это позволило в МКО обойти изломы функций мощности в каждом соединении, в том числе, и в энерготехнологическом агрегате. Для использования МКО как метода вычисления показателей эффективности процессов в эле ментах необходимо иметь данные о фактических зависимостях энер гии и мощности от времени в конечных сечениях элементов. Они мо гут быть получены либо при использовании специальных электронных регистраторов либо путем регистрации показаний счетчика энергии, дающей первообразную Q(t). По ней можно определять среднюю ин тегральную мощность для любого приращения энергии (теорема Ла гранжа) и контролировать скорости сходимости и расходимости Qн и Qк конечных первообразных (соответственно, уменьшение и увеличе ние относительной энергоемкости), используя теорему интегрального исчисления о дифференциальном неравенстве. Таким образом, метод конечных отношений получает основательную приборную и теорети ческую поддержку в контроле показателей эффективности. В частно сти, именно относительная энергоемкость (основной показатель энер гоэффективности в МКО) позволил считать синхронность изменения Рн и Рк (при любой его сложности) условием постоянства энергоэф фективности процесса при одновременной регистрации соответст вующих энергий в реальном времени.

Энергетические характеристики оборудования. Основной причиной повышения энергоемкости продукции является рост отно сительных потерь энергии в энергетическом и инфраструктурном оборудовании при отклонении режима потребления от номинально го. Для некоторых видов оборудования в технической документации приводятся показатели, характеризующие снижение эффективности (например, снижение кпд асинхронного двигателя). Такие данные можно назвать энергетической характеристикой оборудования. Она нужна не только для вычисления эффективности но и для контроля состояния, ухудшающегося в процессе эксплуатации оборудования.

Связь энергосбережения с экономическими показателя ми предприятия. Основанием для установления такой связи послу жило существование коэффициента доходности в успешном про изводстве как условие приравнивания доли затрат в себестоимости продукции на энергию к доле в доходе. Это позволило ввести поня тие частной доходности энергии э, растущей при энергосбереже нии быстрее общей доходности в соответствии с выражением Ц= эQп*Ст. Такой результат энергосбережения (рост общей доход ности) переводит этот вид профессиональной деятельности в управление производством и только этот результат дает основание называть эту деятельность энергоменеджментом.

Содержание практического энергосбережения на предпри ятиях. Поскольку начало работ по энергосбережению дает информа ция о фактической эффективности всех энергетических процессов в ПЭС, нужна информационно – измерительная система (ИИС), включающая датчики, регистраторы, устройства хранения и обработки информации [2]. Необходима также система мониторинга рынка по составляющим, приведенным на схеме ПЭС (левая сторона), и методи ка составления инженерных проектов энергосбережения в масшта бах ПЭС. Для крупных производственных объединений должны быть созданы центры обработки данных и системы передачи информации в них. Очевидно, энергетические службы предприятий АПК с этими задачами не справятся, поэтому должны быть специально подготовле ны в теории и практике энергосбережения кадры, способные создавать фирмы для договорного аутсорсинга и решения указанных задач.

Специфика предприятий АПК, определяющая оригиналь ность отраслевого энергосбережения. Наиболее существенной осо бенностью АПК являются биологические объекты в составе энерге тической схемы ПЭС, предъявляющие существенно различные требо вания к энергетическим потокам (для животных - корм, для растений – электромагнитная энергия). При этом биологические объекты полно стью определяют технологический режим предприятия, а своей продуктивностью вносят биологическую коррективу в энергоемкость продукции. Кроме этого, сельскохозяйственные предприятия распола гают, как правило, землей, значительными ресурсами возобновляю щейся и вторичной энергии. Чрезвычайно важно и то, что в АПК оп ределяющим является объем силовых мобильных процессов, требую щих затрат топлива. Поэтому энергосбережение в АПК необходимо рассматривать как приоритетную задачу комплексного агроинженер ного направления. Эти особенности не позволяют рассчитывать на использование методов энергосбережения, разработанных для про мышленных предприятий. АПК нужны собственные отраслевые ме тодики энергосбережения и кадровое агроинженерное сопровож дение, подготовленное в аграрных вузах.

1. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш. Энергосбережение. Метод конечных отно шений: монография. СПб.: СПбГАУ. 2010. - 147 с.

2. Патент РФ № 2411453. Многоканальный электронный регистратор. / Карпов В.Н., Халатов А.Н., Юлдашев З.Ш. и др. // БИ. 2011. №4.

О НЕОБХОДИМОСТИ УНИФИКАЦИИ МЕТОДИК

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЙ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

д-р сель-хоз. наук А.М. Алиев (ВНИИА, г.Москва), д-р техн. наук В.А. Шмонин (МГАУ им. В.П. Горячкина) Объектом стандартизации в ГОСТ Р 51750-2001 является технологическая энергоемкость. "Одним из критериев, позволя ющих достоверно определить затраты сельскохозяйственного про изводства, не исключая стоимостных показателей, является энерго емкость (Э). Этот показатель наиболее объективен, не зависит от конъюнктуры рынка и характеризует собой технический уровень развития технологий" [1]. Однако в данной работе нет примера оп ределения энергоемкости основной и побочной (нетоварной) про дукции. Ее вычисления могут быть различными по затратам: на производство зерна с учетом побочной продукции, производство зерна и соломы раздельно. Как распределяются они между ними не сказано. Мы определяли энергоемкость зерна и соломы следующим образом. Отдельно вычленяли затраты по зерну и соломе и по соот ношению их масс делили совокупные энергозатраты, хотя возможен и другой вариант по соотношению накопленной ими энергии (табл.

1-3). Это важно так, как для расчета энергетического эквивалента (Ээ) подстилочного соломенного навоза необходимо знать Ээ соло мы [2-3].

Таблица 1. Энергоемкость зерна и соломы, МДж/т (ЦОС ВНИИА СШ-2, ротация 1, поле 2, 1962 г.) Фон – навоз, 20 т/га 1-й год действия + N50P40K30;

Г1 - изо фен, 50% с.п., 4 кг/га;

Г2 -2М-4ХМ, 40% в.р., 5л/га. 1* – по [1], 1 – по [4]. – то же в табл. 2-3.

Таблица 2. Энергоемкость зерна и соломы, МДж/т (ЦОС ВНИИА СШ-2, ротация 2, поле 2, 1964 г.) Фон – навоз, 20 т/га 1-й год действия + N50P40K30;

Г1 – бутафен, 48% с.п. 4 кг/га;

Г2 – БЭ 2,4-Д, 72% т.к.э., 0.4 л/га.

Таблица 3. Энергоемкость зерна и соломы, 2010г., МДж/т (ЦОС ВНИИА СШ-2, ротация 9, поле 1, 2010 г.) Варианты те же в табл. 7. Фон I – навоз, 30 т/га 4-й год действия + N120P60K120, Фон II – N120P60K120, Г - гербицид;

Р – ретардант;

Ф фунгицид.

Нами совместно с д.т.н. Вахрамеевым Ю.И. был проведен расчет энергоемкости энергетических средств и сельскохозяйствен ных машин на основании ГОСТ 23728-79-23-730-79 [5].

Из табл. 1-3 видна сильная вариабельность значений энерго емкости растениеводческой продукции. Так энергоемкость зерна с учетом побочной продукции была в интервале 1927-37254 МДж/т, производство зерна 864-22647 и соломы 225-9664. Это связано с ин тегральным показателем - урожайностью озимой пшеницы. Она за висит от многих факторов и изменялась от 0.65-0.71 т/га в 1964 г. до 3.14-3.51 в 1962 г. и до 2.59-6.20 в 2010 г. Поскольку интервалы Кээ для зерновых культур были даны ранее [6], то логично предложить интервалы показателей энергоемкости зерна с учетом побочной продукции, зерна и соломы раздельно.

Ранее нами было показано, что антропогенная составляющая Ээ подстилочного навоза КРС широко варьирует в зависимости от метеоусловий года и технологии возделывания зерновой культуры (урожайности зерна и соломы по вариантам с различной степенью насыщенности средствами химизации), технологий производства и хранения, различных групп Ээ ресурсов (в т.ч. соломы) при обычно рекомендуемом 15-30%-ном разложении от 194 МДж/т по техноло гии НГСОС ВНИИА и до 4767 по технологии учхоза “Кокино” БГСХА соответственно [2].

С агрохимической точки зрения на основании накопленных Геосетью ВИУА многолетних данных по использованию питатель ных веществ подстилочного навоза КРС по годам, содержанию в нем NPK и наших исследований предлагается следующее распреде ление Ээ навоза по годам действия для Центрального региона РФ: в 1-й год 34%, 2-й – 29, 3-й – 13, 4-й - 10, 5-й – 8 и 6-й – 6 [2]. Изме нение доли Ээ указанного навоза по годам действия зависит от ре гиона РФ и распространяется от 6 до 9 лет для 5-и взятых значений контрастных групп энергетических эквивалентов NPK (табл. 4). Ме тодика расчета была представлена ранее [2].

Распределение энергоемкости минеральных удобрений по годам действия слабо зависит от соотношения NPK в них (табл.5).

Для взятых шести соотношений оно находилось в пределах в 1-й год 85-92%, 2-й – 7-12 и 3-й – 1-4.

Поскольку минеральные удобрения в основном используют ся в 1-й год действия, то в севообороте, в котором их используют ежегодно, предлагается распространять энергозатраты на производ ство минеральных удобрений только на один год. Использовать данные табл. 5 при сравнении эффективности отдельных культур севооборота.

Таблица 4. Распределение энергозатрат на производство и хранение подстилочного навоза по годам действия, % Центрально- Чер Восточно Таблица 5. Распределение энергозатрат на производство минеральных 1:1:1 (1:0.75:1) 4:1:1 (1:2:0) Ээ воды, дефицит которой испытывают уже в ряде стран, оценен только А.С.Миндриным (2.5 МДж/кг) [7].

Живой труд в США в основном оценивается натуральным показателем в чел.-ч на всех основных сельскохозяйственных куль турах (полевые, овощные) за исключением сахарной свеклы [8], по данным FAO в зависимости от категории работ – 0.6-2.5 МДж/чел-ч.

В ряде методик их значения находятся в пределах 0.6-2.5 МДж/чел ч, в других - 29.7-67 МДж/чел-ч [6 и др.]. Поэтому предлагаем опре делиться, какие конкретно использовать значения Ээ живого труда по категориям работ, а также % накладных расходов – ремонтных рабочих и ИТР, так как условия изменились в связи с многоукладно стью хозяйствования.

В связи с новыми условиями хозяйствования предусмотреть учет арендных и прочих взаимоотношений, так как ранее проводили расчеты, исходя из 100% обеспеченности энергетическими средст вами и сельхозмашинами и трудовыми ресурсами и в лучшие агро технические сроки.

Ээ семян культуры варьируют значительно от 15.6 до 34. МДж/кг, иногда без должного объяснения. В некоторых случаях Ээ семян используют при определении совокупных энергозатрат и ис ключении их при определении Кээ [4].

Сравнительный анализ контрастных групп значений Ээ по казал, что в зависимости от их использования различия в Эз всей технологии возделывания озимой пшеницы достигают размаха в 2. раза [3]. Различия в Эз всей технологии между двумя группами Ээ находятся в пределах 2-3% (табл. 1). В то же время различия между Эз при прямом комбайнировании значительны: на 25-26% выше по [4] по сравнению с [1] из-за различий значений Ээ по металлу, а ко эффициентом энергетической эффективности (Кээ) - на 27-29% больше по [4] по сравнению с [1] из-за исключения из совокупных Эз затрат на семена (табл. 6).

Таблица 6. Зависимость некоторых показателей при возделывании озимой пшеницы от применения гербицидов и 2-х групп Ээ (1962 г.) Cтруктура антропогенных затрат элементов технологий воз делывания озимой пшеницы наиболее сильно подвержена влиянию контрастных групп значений Ээ (табл. 7). Так, доля сельхозтехники по [9] более, чем в 10 раз ниже, чем по [1]. Это произошло прежде всего из-за низкого значения Ээ металла (5,6 МДж/т) по [9] против 120 для энергетических средств и 104 для сельхозмашин по [1].

Таблица 7. Структура затрат элементов технологий возделывания озимой пшеницы (2010 г., без учета сорняков), % по [1] по [9] В дальнейшем необходимы всесторонние комплексные ис следования с участием ученых различных специальностей: механи зация, экология, земледелие, агрохимия, защита растений, экономи ка и др. и проведением мониторинга как можно большего числа по казателей.

При расчетах энергетической эффективности технологий использовать Ээ пестицидов по ВИЗР [6].

Энергетический эквивалент ресурсов – основной компонент расчетов представляет собой энергосодержание (теплотворная энер гоемкость) продукта плюс дополнительные затраты на его произ водство и доставку, а при расчете энергозатрат это часто не выдер живается и в зависимости от энергоресурса используется либо 1-я, либо 2-я его часть, иногда их сочетание. Предлагаем определиться с терминологией энергетического эквивалента ресурсов и его исполь зованием при расчетах энергозатрат возделывания с.-х. культур.

Унифицировать методики энергетического анализа техноло гий, прежде всего антропогенных затрат с учетом термина энергети ческого эквивалента и его применения, необходимости разработать интервалы показателей энергоемкости зерна с учетом побочной продукции, зерна и соломы раздельно, агрохимической и экологиче ской роли средств химизации в указанных технологиях, использова ния Ээ воды.

1. Никифоров А.Н., Токарев В.А., Борзенков В.А. и др. Методика энерге тического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. М.: ВИМ, 1995. - 96 с.

2. Цимбалист Н.И., Ладонин В.Ф., Чернышев А.Н., Трушкин С.В. и др.

Методика определения энергетического эквивалента соломенного под стилочного навоза в зависимости от энергетических эквивалентов компонентов затрат. Брянск: Изд-во БГСХА, 2009. - 58 с.

3. Алиев А.М., Цимбалист Н.И. Методические аспекты оценки энергети ческой эффективности технологий возделывания и уборки озимой пшеницы при длительном применении средств химизации в ЦРНЗ РФ.

М.: ВНИИА, 2011. - 42 с.

4. Володин В.М., Еремина Р.Ф., Федорченко А.Е., Ермакова А.А. Мето дика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе. Курск: ЮМЭКС, 1999. - 48 с.

5. ГОСТ 23728-79-23-730-79. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. Приложение 3-го тома. М.: ЦНИИТЭИ, 1980.

6. Базаров Е.И., Глинка Е.В., Мамонтова Д.А. и др. Методика биоэнерге тической оценки технологий производства продукции растениеводст ва. М.: Минсельхоз СССР, 1983. - 44 с.

7. Миндрин А.С. Энергоэкономическая оценка сельскохозяйственной продукции. М.: ВНИИЭТУСХ, 1997. - 187 с.

8. Handbook of Energy Utilization in Agriculture / Ed. Pimentel D. - CRC Press, Boca Raton, Florida, 1980. - 475 pp.

9. Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е. Энергетическая оценка технологий возделывания полевых культур: Учебное пособие. М.: МСХА, 1995. 10. Гончаров Н.Р., Долженко В.И., Каширский О.П. Нормативы энергети ческих затрат на пестициды при обработке наземными машинами.

С.-Пб.: ВИЗР, 1999. - 68 с.

ТРЕБОВАНИЯ К СЕТИ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Канд. техн. наук Г.Л. Эбина (ГНУ ВИЭСХ) Основными требованиями, предъявляемыми к энергосисте ме, являются надежность электроснабжения и качество электроэнер гии. Их реализация представляет технический и экономический компромиссы между возможностями энергосистемы и запросами потребителей. Внезапные перерывы подачи электроэнергии или снижение ее качества приводят к нежелательным последствиям, включая дезорганизацию производства и хозяйственной деятельно сти, материальный и моральный ущербы.

Надежность оценивают ущербом от перерывов подачи элек троэнергии. В пределах нормативных показателей надежности элек троснабжения ущерб мал, и в инженерных расчетах им можно пре небречь. Качество электроэнергии при питании электроприемников от трехфазной сети в соответствии с действующим ГОСТом опреде ляют: отклонение частоты тока, отклонение и колебание напряже ния, несинусоидальность формы кривой напряжения, смещение ней трали и несимметрия напряжений основной частоты. В сельских электрических сетях наиболее важный показатель качества – откло нения напряжения. Показатели качества электроэнергии, установ ленные ГОСТом, следует рассматривать как ограничения любой экономико-математической модели.

Надежность электроснабжения в целом и качество электро энергии у потребителей во многом зависят от показателей распреде лительных электрических сетей среднего напряжения (СН), т.е. 10, 6, 20 и 35 кВ. Напряжение 20 кВ используют как дополнительное.

Сельские распределительные электрические сети рассчитаны на длительный срок эксплуатации (порядка 40 лет). В их состав вхо дят трансформаторные подстанции (РТП) 110 – 35/10(6), 110/35/10(6) кВ, трансформаторные пункты (ТП) 10(6)/0,38 и 35/0, кВ (глубокий ввод), линии электропередачи (ЛЭП) 110, 35, 10(6), и 0,38 кВ, а также распределительные пункты (РП) 10(6) кВ, имею щие секционированные шины с устройствами автоматического по вторного включения (АПВ) и/или автоматического ввода резервного питания (АВР).

Наименее надежное звено сельского электроснабжения – распределительные ВЛ 10(6) кВ. Их доля отключений составляет 60…70%. Отказы распределительных линий наступают, как прави ло, из-за повреждения изоляторов, обрыва и схлестывания проводов, падения опор. Отключения РТП происходят в основном из-за по вреждений подстанционной аппаратуры (выключателей, разъедини телей, разрядников и т.п.), реже – трансформаторов. Отказы транс форматоров ТП чаще вызваны пробоем внутренней изоляции при атмосферных перенапряжениях, пробоем проходных изоляторов, конструктивными дефектами, а также разрушением изоляции обмо ток вследствие недопустимых перегрузок.

Воздушные сети напряжением 35, 110 кВ и выше работают по петлевой или кольцевой схемам. Расчеты показывают, что их на дежность и механическая прочность достаточны.

На среднем напряжении для повышения надежности следует применять разомкнутые резервированные схемы электроснабжения.

Резервное питание необходимо осуществлять от независимого ис точника централизованного или автономного электроснабжения.

Как правило, при сетевом резервировании используют устройства АВР, при автономном – предусмотрен ручной ввод (РВР). Устрой ства АВР могут быть установлены на подстанции или в линии. Уве личению механической прочности способствует постепенная замена алюминиевых проводов марки А на сталеалюминиевые марки АС, а также деревянных опор на железобетонные.

Частота отказов кабельных линий значительно ниже по сравнению с частотой отказов воздушных линий, однако кабельные ЛЭП существенно дороже ВЛ. Недостатком кабельных линий явля ется сложность обнаружения места повреждения, что на практике приводит к увеличению длительности аварийных отключений. На дежность кабельных ЛЭП в целом выше надежности ВЛ.

В сетях на подстанциях с высшим напряжением (ВН) 35, кВ и более необходимо устанавливать два силовых трансформатора равной мощности. На ТП с ВН 10(6) кВ допустимо иметь один трансформатор или два одинаковых трансформатора.

Правильный выбор устройств защиты и автоматики сущест венно повышает надежность электроснабжения и качество электро энергии у потребителей. Повышению надежности сельского элек троснабжения способствуют секционирование сетей и применение АПВ однократного или двукратного действия, а также автоматиче ская частотная разгрузка (АЧР) системы. Секционирование линии эквивалентно сокращению ее радиуса. Установка автоматических секционирующих аппаратов в начале участка ВЛ обеспечивает се лективное отключение потребителей, находящихся в зоне действия защиты при коротких замыканиях и иных повреждениях, что повы шает надежность электроснабжения остальных потребителей. АПВ линий, трансформаторов и шин позволяет устранить неустойчивые короткие замыкания и простые замыкания на землю в сетях с зазем ленной и изолированной нейтралями. АЧР системы работает при возникновении в ней дефицита активной мощности. При отсутствии АЧР возможно нарушение устойчивости параллельной работы элек тростанций системы.

Устройства автоматики применяют также для автоматиче ского регулирования напряжения (АРВ и РПН). Все силовые транс форматоры 110/35/10(6) и 110/10(6) кВ должны иметь устройства РПН на стороне ВН. На силовых трансформаторах ТП 10(6)/0,38 кВ установлены неавтоматические переключатели (ПБВ).

Электрическую сеть проектируют в расчете на нормальный установившийся режим, который определяют как трехфазный сим метричный при отсутствии высших гармоник тока и напряжения.

Для послеаварийного установившегося режима сети действуют те же условия, но допустима работа с несколько ухудшенными техни ко-экономическими характеристиками.

Электрические расчеты выполняют с целью определения па раметров сети и параметров режимов. К основным расчетным элек трическим параметрам сети обычно относят сечения проводов и ка белей ЛЭП. Выбор сечения зависит от нагрузки потребителей, кото рую считают основной режимной характеристикой. Каждый элемент системы имеет номинальные характеристики, которые определяют допустимые параметры рабочих режимов, например, допустимые потери и отклонения напряжения.

Электрическая сеть как часть электрической системы должна обладать статической и динамической устойчивостью.

В процессе работы электрических сетей часто имеют место нарушения симметрии напряжений и токов, а также синусоидально сти их изменения во времени. Широкое распространение однофаз ных электроприемников, мощность которых постоянно растет, спо собствует образованию несимметрии. Несинусоидальность измене ния напряжений и токов связана с применением выпрямительных вентильных устройств, обладающих безынерционной нелинейно стью. Таким образом, наряду с основным режимом прямой последо вательности возникают напряжения и токи обратной и нулевой по следовательностей, а также и высшие гармоники. Их величины не должны превышать допустимые ГОСТом значения.

Симметричный синусоидальный режим работы трехфазной сети (расчетный) представляет режим прямой последовательности основной частоты. Он диктует условия электроснабжения потреби телей. Основной задачей научных исследований в области электри фикации является разработка новых оптимизационных экономико математических моделей и алгоритмов выбора параметров сети и расчетов режимов с учетом неполной исходной информации. Неоп ределенность (неполнота) исходной информации характерна для широкого круга задач, важнейшая из них – комплексное повышение надежности электроснабжения и качества электроэнергии у потре бителей.

Для выбора сетевых средств и способов повышения надежно сти с учетом неполной информации нами предложен расчетный ин женерный метод, основанный на интервальном подходе к оценке по казателей надежности (лучших и худших). Он не имеет аналогов и позволяет перейти к нормированию надежности. Нормирование на дежности представляет самостоятельный метод получения новых обоснованных нормативных показателей сетей СН и потребителей электроэнергии с привязкой к схемам электроснабжения. Область применения инженерного метода и метода нормирования ограничена зоной стационарности, т.е. не связана ни с применением нового обо рудования (первые год-два эксплуатации), ни со старением элементов сети. Нижняя граница области стационарности соответствует концу периода приработки, верхняя граница получена нами для ВЛ и под станций с ВН 10(6) – 110 кВ. Инженерный метод расчета надежности и метод нормирования основаны на простейшем потоке отказов с вос становлением, характеристиками которого служат параметр потока отказов, равный частоте и неизменный во времени, а также средняя длительность вынужденных (аварийных) отключений.

Для учета старения (износа) элементов сети (за пределами зоны стационарности) нами разработаны метод, специальная мате матическая модель, алгоритм и программа на базе численного ин тегрирования. При этом использован нестационарный ординарный поток отказов с нормальным законом распределения (без восстанов ления). Планируемые мероприятия и финансирование в зоне старе ния (износа) должны быть направлены на своевременную замену действующего электрооборудования (вместо ремонта).

Если действительные показатели надежности выше норма тивных, то необходима реконструкция электрической сети среднего напряжения. Реконструкция связана с дополнительными капитало вложениями и приводит к снижению ущерба от перерывов подачи электроэнергии. Реконструкции подлежат линии СН и ТП с одним трансформатором.

В реально функционирующих сетях надежность электро снабжения ниже нормативного уровня, а качество электроэнергии не соответствует ГОСТу. Переход к новым нормативным показателям надежности при проектировании сетей СН и в условиях эксплуата ции способствует комплексному повышению надежности электро снабжения и качества электроэнергии. При этом качество электро энергии обеспечено обоснованным снижением потерь (отклонений) напряжения в сетях с нормативными показателями надежности. В нормальном режиме функционирования электрической сети с нор мативным показателем Тн 12 ч/год, как правило, могут быть полу чены отклонения напряжения у электроприемников в пределах ГОСТа, т.е. ± 5%. В установившемся послеаварийном режиме рабо ты сети допустимы дополнительные потери напряжения, однако при этом отклонения напряжения не превышают максимальных значе ний ± 10%.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 12 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.