Логистическая концепция управления ветроэлектрическими станциями

Чекмарёв, Сергей Юрьевич

Темы диссертаций по экономике » Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда

Логистическая концепция управления ветроэлектрическими станциями тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат

Ученая степень	кандидат экономических наук
Автор	Чекмарёв, Сергей Юрьевич
Место защиты	Санкт-Петербург
Год	2005
Шифр ВАК РФ	08.00.05

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Логистическая концепция управления ветроэлектрическими станциями"

На правах рукописи

Чекмарёв Сергей Юрьевич

ЛОГИСТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СТАНЦИЯМИ

Специальность 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством: логистика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата экономических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выпонена на кафедре логистики и организации перевозок Санкт-Петербургского государственного инженерно-экономического

университета.

Научный руководитель: кандидат экономических наук, доцент

Шаланда Виктор Антонович

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор

Бережной Владимир Иванович

кандидат экономических наук, доцент Козлов Владимир Константинович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный

университет водных коммуникаций

Защита диссертации состоится л___2005 г. в_часов на

заседании диссертационного совета Д 212.219.01 при Санкт-Петербургском государственном инженерно-экономическом университете по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Марата, д.27, ауд. 324.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного инженерно-экономического университета по адресу 196084, Санкт-Петербург, Московский пр., 103-а.

Автореферат разослан л__2005 г.

Учёный секретарь диссертационного Совета, ^

доктор экономических наук, профессор В.С.Боголюбов

-ч ВОМО

Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследования Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения России. Одним из основных принципов организации экономических отношений в сфере электроэнергетики является обеспечение надежного функционирования электроэнергетики в целях удовлетворения спроса на электрическую энергию потребителей.

Кризисное состояние основных фондов электроэнергетики и дефицит инвестиционных ресурсов привели к тому, что дальнейшее стабильное энергоснабжение потребителей возможно только путем развития как системных, так и автономных источников электроснабжения.

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии, и энергия ветра в том числе, позволяют решить ряд проблем, стоящих перед современной энергетикой и народным хозяйством в целом. Они экономят невозобновляемые органические топлива. Использование энергии ветра исключает загрязнение окружающей среды и привлекательно с точки зрения эколого-социального и общественного развития.

Логистический подход к исследованию работы ветроэлектрических станций в системах электроснабжения позволяет учитывать особенности производства энергии ветроэлектростанциями, связанные с тем, что неуправляемую энергию ветра необходимо преобразовать в управляемый поток электрической энергии для того, чтобы эффективно ее использовать.

Исследование существующих методов управления эффективностью функционирования ветроэлектростанций, в частности, методов оценки экономической эффективности их применения показывает, что эти проблемы в настоящее время не получили дожного научно обоснованного решения. В сложившейся ситуации решение рассматриваемых проблем подтверждает актуальность темы диссертационной работы.

Целью исследования является развитие методов оценки экономической эффективности применения ветроэлектростанций в системах электроснабжения на основе логистического подхода к изучению сложных эколого-социально-экономических систем.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе определены следующие задачи Х

1. Выявление проблем использования ветроэлектростанций в качестве источников электроснабжения.

2. Изучение факторов, влияющих на эффективное функционирование ветроэлектростанций.

3. Анализ существующих методов и критериев оценки эффективности использования ветроэлектростанций.

4. Разработка методики оценки экономической эффективности применения ветроэлектростанций на основе логистического подхода.

5. Разработка экономико-математиче^ой" модпттн использования ветроэлектростанций в системах электросн^бженэд^*о^*^ИАЯ

Объектом исследования является система электроснабжения.

Предметом исследования являются потоки ресурсов, используемых при строительстве и эксплуатации ветроэлектростанций в системе электроснабжения, и методы их анализа, оценки и оптимизации.

Теоретической и методологической основой диссертационного исследования явились труды отечественных и зарубежных ученых в области экономической теории, логистической концепции управления сложными искусственными системами, теории оптимизации и экономико-математического моделирования.

Методы исследования включают в себя системный и логистический подходы к изучению эколого-социально-экономических систем, методы теории вероятности и математической статистики и методы экономико-математического моделирования.

Проблемы управления сложными искусственными системами отражены в трудах Б. А. Аникина, Г. Л. Багиева, В. И. Бережного, В. С. Боголюбова, В. В. Бузырева, А. М. Гаджинского, В. В. Глухова, Е. И. Зайцева, В. К. Козлова, Е. А Королёвой, Е. П. Кузнецова, Т. В. Лисочкиной, В С. Лукинского, Л Б. Миротина, В. И. Сергеева, И. И. Сидорова, Е. Б. Смирнова, В. А. Таратина, С. А. Уварова, В А. Шаланды, П. М. Шевкоплясова, В. В Щербакова, и др.

Научная новизна работы состоит в следующем Х

1. Уточнено понятие обеспеченности мощности и энергии применительно к ветроэлектростанциям, чем создаются предпосыки повышения научной обоснованности методов, применяемых в диссертационном исследовании.

2. Выявлены основные тенденции развития электроэнергетики в современных условиях, позволяющие обосновать направления деятельности по повышению эффективности функционирования отрасли и определить место и роль возобновляемых источников энергии в электроэнергетической отрасли России.

3. Предложен комплекс научно обоснованных мероприятий, обеспечивающих эффективное управление ветроэлектростанциями на основе логистической концепции управления сложными искусственными системами

4. Разработана методика оценки экономической эффективности использования ветроэлектростанций, что создает необходимые условия и предпосыки для эффективного управления проектированием ветроэлектростанций.

5. Предложена экономико-математическая модель использования ветроэлектростанций, позволяющая реализовать на практике разработанную методику.

Практическая значимость заключается в возможности использования результатов исследования для определения параметров систем электроснабжения удаленных потребителей, результаты исследования могут быть использованы ^учебном процессе при изучении систем энергоснабжения, логистических иредедоэаниях в электроэнергетике.

Основные положения диссертационного исследования были представлены на международных конференциях Экономика, экология и общее гво на пороге 21-го столетия в 1999 г., 2000 г. и 2001 г., на 28 и 29 неделях науки СПбГТУ в 1999 г.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложения.

Во введении обосновывается актуальность работы, определены цель и задачи исследования, представлена структура работы и ее научная новизна.

В первой главе рассматривается состояние и тенденции развития электроэнергетической отрасли России, представлено логистическое видение процесса производства, передачи и потребления электрической энергии.

Во второй главе рассматриваются критерии и методы оценки эффективности работы ветроэлектростанций в системах электроснабжения, разработана система критериев, дающих возможность всестороннего описания свойств и связей систем электроснабжения.

В третьей главе осуществлен анализ логистических потоков систем электроснабжения потребителей, разработана методика определения параметров ветроэлектростанции и экономико-математическая модель использования ветроэлектростанции в системах электроснабжения,

СОДЕРЖАНИЕ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАВНИЯ.

Устойчивая тенденция снижения валового внутреннего продукта в России в период 1991 - 1998 годов оказала неблагоприятное воздействие на инвестиционный климат в стране. Хотя в период 1999 - 2003 г. наметилась положительная динамика показателей, характеризующих инвестиционную деятельность, систематическое недофинансирование инвестиционных процессов привело к тому, что изношенность оборудования в электроэнергетике составляет более 70 %.

В связи с этим, возникает проблема замены отслужившего свой срок оборудования и ввод новых генерирующих мощностей. На сегодняшний день основным источником финансирования является инвестиционная составляющая абонентской платы, а эти средства сильно ограничены вследствие жесткого регулирования тарифов при опережающем росте свободных цен на топливо, машиностроительную продукцию и строительные материалы по сравнению с ростом тарифов на отпускаемую энергию. При этом одной из существенных статей затрат централизованного энергоснабжения являются затраты на создание линии электропередачи и расходы по их эксплуатации, в том числе затраты, связанные с потерей электроэнергии в процессе передачи. Но строительство крупных электростанций и линий электропередачи выгодно при большой плотности населения, однако даже в странах Западной Европы с большой площадью обжитых территорий малой энергетике уделяют большое внимание. Из-за высокой стоимости строительства линий электропередачи и высоких потерь в них, электроснабжение отдаленных населенных пунктов нецелесообразно

производить энергосистемами с крупными элекгростанциями Для децентрализованной энергетики характерно использование электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, такие как энергия воды (мини и микро-гидроэлектростанции), ветра, геотермального тепла, сонечной энергии Мощность введенных в России в предыдущее пятилетие ветроэлектростанций составляла всего 5 МВт, в то время как в США только в 2001 г. было установлено 1700 МВт новых мощностей ветроэлектростанций И хотя энергия ветра в ближайшей перспективе не заменит ни одно из существующих направлений производства энергии (органическое и ядерное топливо, гидроэнергию), применение ветроэлектростанций позволит решить проблемы, возникающие при энергоснабжении отдаленных потребителей

Применение логистической концепции при проектировании и управлении системами электроснабжения в современных условиях вызвано необходимостью более эффективной организации экономической деятельности Повышение эффективности связано с возможностями, которые предлагает логистика в сфере анализа, планирования и контроля за материальными, энергетическими и информационными потоками Под потоком в логистике понимается целенаправленное и упорядоченное движение материи, ее элементов (материальных ресурсов, энергии и информации).

Основными потоками в системах электроснабжения являются материальные, энергетические, финансовые и информационные потоки. В процессе оценки и оптимизации потоковых процессов необходимо определить качественные и количественные характеристики этих потоков, а также выделить факторы, влияющие на эффективность протекания этих процессов Поскольку главная функция системы электроснабжения -- обеспечение электроэнергией потребителей, то исходным при рассмотрении движения и использования ресурсов, применяемых при создании и эксплуатации указанной системы, является энергетический поток.

Структура любого потока представляет собой взаимодействие трех субстанций материи' вещества, лэнергии и линформации На рис. 1 представлена структура потока энергии.

Вид потока определяется только тем, какая из трех субстанций подвергается управлению. В случае энергетического потока управляемым компонентом является поток энергетического ресурса (для ветроэлектростанций - это ветровой поток), который преобразуется в поток электрической энергии под воздействием информационного потока системы управления и материального потока основных и оборотных фондов

Энергетический поток обеспечивает функционирование всех производственных и обслуживающих систем предприятия. Поэтому с точки зрения эффективности работы хозяйствующего субъекта представляется важным исследование этого вида потоков.

1 - поток энергии собственных нужд

^ - поток электроэнергии

зарипиишИй- - поток ветроэнергетических ресурсов Рис. 1. Структура потока энергии.

В диссертации разработан комплекс научно обоснованных методов, обеспечивающих эффективное управление ветроэлектростанциями с позиции логистической концепции управления сложными эколого-социально-экономическими системами.

В частности показано, что среди широкого круга вопросов, связанных с эффективным управлением ветроэлектростанциями, основополагающее значение имеет вопрос выбора варианта электроснабжения потребителя, который необходимо рассматривать на стадии проектирования систем электроснабжения с учетом специфики энергопотока, которая заключается в том, что производство электрической энергии совпадает по времени с потреблением, в процессе доставки потребителю не меняя технологии своего движения.

Задачами логистики на этом этапе являются:

- определение потребности в энергетических ресурсах и их качества;

- выбор поставщиков и заключение договоров на поставку энергетических ресурсов;

В процессе функционирования системы электроснабжения дожно осуществляться регулирование и контроль режима поставок энергетических ресурсов с целью снижения затрат на электроснабжение потребителя.

Основными альтернативами электроснабжения удаленного потребителя являются варианты использования либо линии электропередачи от источника централизованного электроснабжения либо источника собственного электроснабжения. Сравнение вариантов электроснабжения с использованием внешнего источника - линии электропередачи от централизованного источника электроснабжения - (рис. 2), и с применением собственной генерирующей установки - дизельэлектростанции (рис. 3) или ветроэлектростанции (рис. 4) -позволяет сделать следующие выводы.

В варианте с линией электропередачи от централизованного источника электроснабжения необходимо выделить допонительный внешний поток энергии от электроснабжающей организации и связанный с ним финансовый

поток противоположного направления Они повышают зависимость потребителя от внешней среды, в данном случае от монопольного производителя и многоступенчатой структуры посредников, которые будут диктовать свои условия и оказывать сильное влияние на функционирование потребителя.

Система электроснабжения

| - потоки энергии;

---- - потоки информации;

- потоки затрат; -* - материальный поток.

Рис. 2 Схема логистических потоков системы электроснабжения при использовании централизованного источника электроснабжения.

Для рассматриваемого удаленного потребителя характерным является высокая стоимость строительства линии электропередачи в связи с ее протяженностью и тем, что при строительстве линии электропередачи электроснабжаюшая организация включает инвестирование допонительных генерирующих объектов в самой системе Если в качестве собственной генерирующей установки использовать дизельэлектростанцию, то внешний поток топливных ресурсов, необходимых для производства электроэнергии будет оказывав дестабилизирующее действие на функционирование

потребителя из-за постоянного роста стоимости топлива и допонительный источник загрязнения экосистемы.

I - потоки энергии;

------ потоки информации;

- потоки затрат;

- - материальный поток.

ДЭС - дизельэлектростанция

Рис. 3 Схема логистических потоков системы электроснабжения при использовании собственной дизельэлектростанции.

Повышение эффективности функционирования предприятия логистика связывает с оптимизацией потоковых процессов Анализ логистических потоков в системах электроснабжения и технико-экономических показателей, характеризующих основные элементы систем электроснабжения, привел к следующим результатам.

Основным соотношением, характеризующим эффективность системы энергоснабжения, является равенство в любой момент времени потока произведенной энергии и потребности в ней. Поток электрической энергии характеризуется двумя основными параметрами: интенсивностью (мощностью)

и продожительностью. По характеру изменения этих параметров можно классифицировать выделенные потоки следующим образом.

I - потоки энергии;

- - - - - потоки информации; ШШШШ1р> . поток ветровой энергии; у////////> - потоки затрат;

> - материальный поток. ВЭС - ветроэлектрическая станция

Рис. 4 Схема логистических потоков системы электроснабжения при использовании собственной ветроэлектростанции

Поток я; производства электроэнергии ветроэлектростанцией (рис. 4) характеризуется случайным изменением интенсивности и длительности и является практически не управляемым, поскольку зависит от стохастического изменения энергии ветра.

Поток а 2 электроэнергии в аккумулирующую установку является производным потока и потока характеризующего потребление энергии, и

определяется как разность этих величин а2 = а: - сД Это также случайный и ограниченно управляемый поток.

Поток в! электроэнергии от аккумулятора является управляемым, но зависит от потока а2 и потока потерь энергии в процессе ее аккумулирования с1 и равен в1 = а2-й

Следовательно, система энергоснабжения дожна обеспечивать равенство а/ (- в/ ~ сД, т. е. мощность потоков генерации и потребления дожны быть равны в любой момент времени.

Мощность и длительность потока генерации электроэнергии определяется характеристиками ветрового кадастра, в частности распределением безветрий и периодов с рабочими скоростями ветра, а также установленной мощностью ветроэлектростанции и ее техническими характеристиками.

Финансовые потоки как целенаправленное и упорядоченное движение финансовых средств характеризуют экономические связи звеньев логистической цепи. Анализ финансовых потоков позволяет определить экономическую эффективность функционирования системы электроснабжения.

Количественный анализ финансовых потоков может быть проведен с помощью метода дисконтированных денежных потоков. Принцип дисконтирования денежных потоков основан на исчислении современной (приведенной) стоимости ожидаемых притоков и оттоков денежных средств. Одним из показателей, по которому может быть осуществлена оценка эффективности системы электроснабжения, являются дисконтированные издержки (1), определенные при равенстве производственных эффектов различных вариантов её создания.

где ДИ- дисконтированные издержки, руб.;

г - чистая (без учета инфляции) ставка дисконтирования, доли единиц. 3, = (К, + И, + У[) - затраты системы электроснабжения за период I, состоящие из капиталовложений, эксплуатационных издержек и ущерба от недопоставки электроэнергии У,, руб.

Чистая ставка дисконтирования определяется по формуле (2):

Л - ставка дисконтирования, доли единиц;

I - уровень инфляции, доли единиц;

Поскольку потребности предприятия в энергоресурсах заданы, то варианты формирования системы энергоснабжения различаются лишь затратами на их создание и на производство необходимого количества электроэнергии. При расчете денежных потоков необходимо учесть, что амортизационные отчисления не вызывают отток денежных средств предприятия, а напротив, увеличивают доступные финансовые ресурсы.

Наилучшим вариантом создания системы электроснабжения по критерию минимума дисконтированных затрат будет альтернатива с меньшей величиной дисконтированных затрат.

Структурный анализ затрат позволяет сделать вывод о том, что наибольшее влияние на выбор автономной системы электроснабжения помимо величины капиталовложений оказывают затраты на топливо дизельэлектростанции. С ростом удаленности потребителя возрастает цена доставки топлива и, как следствие, стоимость производства энергии. На рис. 5 показаны график накопленных дисконтированных затрат вариантов создания системы электроснабжения с использованием ветроэлектростанции и с применением дизельэлектростанции в зависимости от уровня цен на топливо. Из рис. 5 видно, что с увеличением цены топлива с шагом 20 % (линии 1 - 5 на графике) сокращается срок, при котором накопленные затраты по системе электроснабжения с применением дизельэлектростанции станут превышать аналогичный показатель варианта с ветроэлектростанцией.

В диссертационном исследовании выделены основные технико-экономические свойства ветроэлектрических станций как элемента системы электроснабжения. Важнейшими достоинствами ветроэлектростанций являются:

Х независимость производственного процесса ветроэлектрических станций от цен, сроков и объёма поставок топлива во взаимосвязи с усиливающейся общемировой тенденцией роста стоимости органических топлив.

Х более высокая, по сравнению с источниками электроснабжения на органическом топливе, экологическая безопасность производства электрической энергии, роль которой в современных условиях трудно переоценить. Каждый киловатт-час электроэнергии, получаемый от ветроэлектростанции вместо теплоэлектростанции, снижает выброс двуокиси углерода на 1 кг, сажи и пепла на 50 гр, окиси азота на 5 гр, двуокиси серы на 7 гр.

Логистика исследует сложные искусственные системы различных иерархических уровней во взаимодействии с экологической системой и рассматривает сохранение окружающей среды как необходимое условие существования человечества.

В связи с этим при оценке стоимости производства электроэнергии различными типами электростанций необходимо учитывать следующие аспекты.

Тепловые электростанции расходуют невозобновляемые топлива, запасы которого ограничены, загрязняют окружающую среду как вредными веществами, так и тепловыми выбросами и тем самым увеличивают расходы на ее восстановление, влияют на здоровье населения и на его уровень трудоспособности, и, в итоге, создают ряд допонительных - прямых и косвенных - расходов в бюджете государства Атомные электростанции

оказывают влияние на природу в виде радиоактивных отходов и теплового загрязнения.

200 ООО 180 ООО 160 ООО 140 000 120 ООО 100 ООО 80 ООО 60 ООО 40 ООО 20 ООО О

3 4 5 6 7 8 Период исследования, лет

накопленные дисконтированные издержки варианта с

ветроэлектростанциеи;

Ч- - накопленные дисконтированные издержки варианта

дизельэлектростанцией для различного уровня цен на топливо.

Рис 5. Зависимость накопленных дисконтированных издержек от периода исследования.

Гидроэлектростанции подтопляют близлежащие территории и ухудшают условия существования речной флоры и фауны. Таким образом, при учете указанных обстоятельств стоимость производства электроэнергии на традиционных электростанциях дожна быть существенно выше, чем в настоящее время.

Вместе с тем ветроэлектрическим станциям присущи некоторые недостатки:

Х зависимость от нерегулярного поступления энергии ветра.

Х наличие шумового воздействия на человека, опасность для птиц и создание радиопомех.

Первый недостаток является наиболее существенным. Его можно компенсировать созданием гибридных ветроэлектростанций, включающих в свой состав ветроэлектростанцию и аккумулирующую установку. Поэтому в автономных системах электроснабжения ветроэлектростанция может быть использована только в зарегулированном режиме, то есть совместно с аккумулирующей системой либо с дублирующей неветровой установкой. В настоящее время в России и за рубежом созданы ветроустановки мощностью от нескольких киловатт до нескольких мегаватт, которые оснащены

оборудованием, позволяющим снабжать потребителей качественной энергией даже при изменении скорости ветрового потока.

Для точной технико-экономической оценки использования энергии ветра необходимо получить вероятностные характеристики структурных элементов ветроэнергетического кадастра, такие как относительная длительность затиший ветра и вероятность затишья той или иной длительности, а также аналогичных характеристик периодов действия рабочих скоростей ветра.

Нахождение закономерностей распределения безветрий по их длительности позволяет судить о возможных простоях ветроэлектростанции и рассчитать емкость аккумулирующих устройств.

Результаты этих расчетов служат основой для технико-экономического обоснования величины установленной мощности ветроэлектростанции.

При использовании энергии ветра нужно обеспечить соответствие потребления и выработки энергии ветроэлектростанцией. Для этого необходимо использовать аккумулирующую систему, или дублирующую установку. При этом следует иметь в виду, что при использовании аккумулирующих устройств в некоторых случаях обеспечивается лишь ограниченное выравнивание.

Вопрос выбора емкости аккумулирующих устройств решается одновременно с обоснованием мощности устанавливаемой ветроэлектростанции.

Существенное значение для технических расчетов выработки энергии ветроэлектростанции за тот или иной отрезок времени имеет использование сведений о величине и структуре скорости ветра, а также его направлении.

Параметры ветроэлектростанции и аккумулирующей установки предлагается определять следующим образом:

1. Для начального значения установленной мощности ветроэлектростанции Л^" определяются, капиталовложения в мощность

Квэс(V и годовые издержки ИВэг(Ц.

2. Для начального значения Л^ вычисляется выработка электроэнергии ветроэлектростанцией и определяются энергопотоки в системе электроснабжения.

Проверяется достаточность количества произведенной

ветроэлектростанцией энергии для снабжения потребителя. Если этою количества недостаточно, то оценивается ущерб от недопоставки электроэнергии У,.

3. Исходя из возможного объема произведенной энергии и структуры затиший определяются емкость аккумулирующих устройств, капиталовложения в них К а(() и годовые издержки Иа(г)

4. Определяются дисконтированные издержки системы электроснабжения с участием ветроэлектростанции ДИЙ1Г

5. Процесс повторяется для следующего значения N

6. Из рассмотренных вариантов выбирается альтернатива с наименьшими дисконтированными издержками ДИВЭГ

В целях повышения научной обоснованности экономической эффективности применения ветроэлектростанций в диссертации исследованы возможности использования в решении рассматриваемой проблемы методов многоцелевой оптимизации на основе логистической концепции управления сложными искусственными системами.

Логистическое видение процессов производства и распределения материальных ресурсов дает возможность в поной мере использовать потенциал системного подхода к исследованию экономики, который позволяет рассмотреть исследуемый объект как комплекс взаимосвязанных подсистем, объединенных общей целью, раскрыть его интегративные свойства, внутренние и внешние связи.

Системный подход может быть реализован посредством методов многоцелевой оптимизации. Из всех рассмотренных методов выбран метод анализа иерархий, т. к. он позволяет принимать наилучшие экономические решения на основе сопоставления большого числа разнообразных характеристик, связей и частных целей

Среди всех требований к системе электроснабжения наиболее существенными являются такие, с которыми связано представление о качестве системы:

1. Максимум надёжности электроснабжения потребителя.

2. Минимум дисконтированных затрат.

3 Максимум экологической безопасности источника электроснабжения.

4. Минимум срока строительства и ввода в эксплуатацию объектов системы электроснабжения потребителя.

5 Минимум расхода органических энергоресурсов при работе источника электроснабжения.

6. Минимум зависимости от других экономических субъектов.

7 Максимум возможности увеличения мощности системы электроснабжения.

В результате применения метода анализа иерархий получен единственный показатель - комплексную оценку эффективности вариантов формирования системы энергоснабжения Ек.

В качестве оптимального варианта выбирается тот, у которого максимальная величина комплексной оценки эффективности Етах ~ тах (Ек).

Применяя описанный метод к рассмотрению вариантов электроснабжения потребителя мощностью 800 кВт, объемом потребления 4 ООО ООО кВт-ч, с использованием линии электропередачи от системы централизованного электроснабжения, собственной ветроэлектростанции или

дизельэлектростанции, получаем следующие результаты.

В таблице 1 показаны расчетные значения основных технико-экономических показателей вариантов создания системы электроснабжения.

Таблица 1

Технико-экономические показатели вариантов электроснабжения.

Технико-экономические показатели вариантов Вариант электроснабжения

Линия электропередачи дэс, дизельное топливо. Ветро-электростанция

Капиталовложения, тыс. руб. 88 726 19 350 87 600

Ежегодные затраты, тыс. руб/ год. 8 436 9 880 5 256

Срок строительства и освоения мощности, лет 1 1 1

Удельный расход условного топлива, г/к Вт-ч 355 284 -

Себестоимость электроэнергии, руб/ кВт-ч 2,11 2,47 1,31

Рассчитав веса критериев и приоритеты вариантов электроснабжения, можно получить комплексные оценки эффективности вариантов (табл 2)

Таблица 2.

Комплексные оценки эффективности вариантов электроснабжения.

| Варианты Критерии Комплексная оценка эффективности вариантов

1. Максимум надежности электроснабжения 2. Минимум дисконтированных издержек 1 3. Минимум воздействия на окружающую среду 4. Минимум срока строительства и освоения вводимой мощности 5. Минимум расхода рсс\ рсов 6. Максимум энергетической независимости ! 7. Максимум возможности увеличения мощности системы

Веса 0,408 0,207 0,102 0,060 0,029 0,137 0,057

лэп 0,333 0,111 0,216 0,333 0,091 0,122 0,088 0,225

вэс 0,333 0,556 0,681 0,333 0,818 0,648 0,669 0,491

дэс 0,333 0,333 0,103 0,333 0,091 0,230 0,243 0,283

Евэс = 0.491 > Едэс ~ 0,283 > Елэп = 0,225, следовательно, в результате проведенного анализа можно сделать вывод о том, что в рассмотренных условиях более эффективным является вариант электроснабжения предприятия с использованием ветроэлектростанции.

По результатам диссертационного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Дано научное обоснование целесообразности использования логистической концепции управления применительно к производству электрической энергии на ветроэлектрических станциях в условиях современной российской энергетики, что позволяет учитывать особенности производства энергии ветроэлектростанциями, связанные с тем, что неуправляемую энергию ветра необходимо преобразовать в управляемый поток электрической энергии для того, чтобы эффективно ее использовать.

2. Выпоненный анализ применяющихся в отечественной и зарубежной практике методов и критериев оценки эффективности использования ветроэлектростанции показал, что используемые в настоящее время подходы не в поной мере отражают существенные свойства ветроэлектростанций и возможности их использования с учетом современного состояния российской энергетики.

3. Предложен комплекс научно обоснованных мероприятий, обеспечивающих эффективное управление ветроэлектростанциями на основе логистической концепции управления сложными эколого-социально-экономическими системами.

4. Разработана методика выбора оптимального источника электроснабжения удаленного потребителя электроэнергии с использованием многоцелевого подхода, что создает необходимые условия и предпосыки для эффективного управления проектированием ветроэлектростанций

5. Предложена экономико-математическая модель выбора оптимального источника электроснабжения удаленного потребителя, позволяющая реализовать на практике разработанную методику.

6. Разработанные методика и модель апробированы на примере расчета основных параметров системы электроснабжения промышленных потребителей электроэнергии в Ленинградской области.

По теме диссертационного исследования опубликованы следующие работы:

1. Орлов В А , Чекмарев С Ю Основные вопросы эффективности применения ветроэлектростанций (ВЭС) в энергосистемах. //Электротехника и электроэнергетика. Проблемы управления электроэнергетическими системами, Труды СПбГТУ, № 471, СПб.: издательство СПбГТУ, 1998,0.4/0,2 п. л.

2. Чекмарев С Ю. Согласование работы ветроэлектрических станций и энергосистемы. // Труды международной научно-практической конференции

Экономика, экология и общество на пороге 21-го столетия 25-27 мая 1999 г, СПб.: издательство СПбГТУ 1999 - 0,1 п. л.

3. Чекмарев С Ю, Окороков В Р Анализ работы ветроэлектрических станций в энергосистемах. // XXVIII неделя науки СПбГТУ 6-11 декабря 1999г, часть VI. Материалы межвузовской научной конференции (факультет экономики и менеджмента и международная высшая школа управления). СПб.: издательство СПбГТУ, 2000.- 0,2/0,1 п. л.

4. Чекмарев С Ю. Основы эколого-экономического обоснования использования ветроэлектростанций в энергосистемах. // Труды 2-й международной научно-практической конференции Экономика, экология и общество на пороге 21-го столетия 23-25 мая 2000 г., СПб.: издательство СПбГТУ 2000 .- 0,2 п. л.

5. Чекмарев С Ю, Окороков В. Р Применение теории вероятностей к оценке производительности ветроэнергетических установок. // XXIX неделя науки СПбГТУ 27 ноября - 2 декабря 2000 г., материалы межвузовской научной конференции (факультет экономики и менеджмента и международная высшая школа управления), часть VII. СПб.: издательство СПбГТУ, 2001.0,2/0,1 п. л.

6. Окороков В Р Чекмарев С Ю Исследование параметров функционирования ветроэлектрических станций в энергосистемах. // Труды 3-й международной научно-практической конференции Экономика, экология и общество на пороге 21-го столетия 23-25 мая 2001 г., СПб.: издательство СПбГТУ, 2001,-0,3/0,2 п. л.

7. Чекмарев С Ю Логистический подход к выбору системы электроснабжения предприятия // Энергонадзор-информ, № 2, 2004,- 0,5 п л.

8. Чекмарев С Ю, Шаланда В А Анализ логистических потоков в системе электроснабжения // Логистическое видение информационных потоков в социально-экономических системах (сборник статей) - СПб.: издательство ПЭИпк, 2004 .- 0,6/0,3 п. л.

Подписано в печать О*-Формат 60x84 У16.Печ. л Тираж 90 эю Заказ

ИзПК СПбГИЭУ 191002, Санкт-Петербург, ул Марата, 31

1-5 43 4

РЫБ Русский фонд

2006-4 3752

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидат экономических наук , Чекмарёв, Сергей Юрьевич

Введение.стр.

Глава 1. Исследование систем электроснабжения на основе логистического подхода.

з1.1 Состояние и тенденции развития электроэнергетической отрасли России.

з 1.2 Применение логистической теории к рассмотрению систем электроснабжения потребителей.

з 1.3 Оценка технико-экономических показателей вариантов создания систем электроснабжения.

з 1.4 Исследование показателей внешней среды, влияющих на эффективность функционирования ветроэлектростанций. ф

з 1.4.1 Климатические ветроэнергоресурсы и методика их расчета.

з 1.4.2 Основные характеристики систем электроснабжения.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Применение многокритериальных методов для оценки эффективности систем электроснабжения.

з 2.1 Анализ моделей и методов технико-экономической оценки вариантов формирования систем электроснабжения.

з 2.2 Основные принципы многоцелевой оптимизации.

з 2.3 Формирование показателя общей эффективности в многокритериальном анализе.

з 2.4 Выбор метода экспертной оценки весомостей критериев и частных эффективностей вариантов.

з 2.5 Применение метода анализа иерархий для оценки эффективности систем электроснабжения.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Управление созданием и функционированием систем . электроснабжения на основе ветроэлектростанций для удаленного потребителя.

з 3.1 Управление системами электроснабжения с участием ветроэлектростанций.

з 3.2 Анализ и оптимизация энергетических потоков в системах электроснабжения удаленного потребителя.

з 3.3 Анализ и оптимизация финансовых потоков в системах электроснабжения удаленного потребителя.

з 3.4 Оценка вариантов создания системы электроснабжения удаленного потребителя.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Логистическая концепция управления ветроэлектрическими станциями"

Использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергетике различных стран мира вызвано множеством причин, среди которых можно выделить следующие:

1. Обеспечение энергетической безопасности.

2. Снижение вредного воздействия традиционных электростанций на окружающую среду.

3. Завоевание мировых рынков оборудования для нетрадиционной энергетики.

4. Сохранение запасов собственных энергоресурсов.

5. Увеличение потребления сырья для неэнергетического использования углеводородов.

Все указанные причины распространяются и на Россию. Однако существует специфика, вызванная существующим состоянием экономики и общества России, накладывающая отпечаток на применение ВИЭ в энергетической отрасли.

Обеспечение энергоснабжения удаленных районов, не подключенных к сетям энергосистем. В районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Сибири ежегодно завозится 6-8 мн. тонн жидкого топлива и 20 - 25 мн. тонн твердого топлива. В связи с увеличением транспортных расходов стоимость топлива удваивается и составляет, например, в республиках Тува, Атай и на Камчатке 350 дол. за 1 т. у. т. и более. На завоз тратится более половины бюджета этих территорий. Нехватка топлива зачастую ставит под угрозу жизнь людей.

Предотвращение или снижение ограничений потребителей, подключенных к сетям энергосистем. Создание конкурентной среды в энергетике. Практически ежедневные ограничения потребителей с Федерального оптового рынка энергии и мощности, производимые за неуплату или в связи с необходимостью экономии энергоресурсов, а также перерывы в энергоснабжении из-за аварийных отключений, дезорганизуют жизнь городов и регионов, нанося им значительный ущерб. Создание собственных энергопроизводителей в этих регионах позволит избежать потерь от недоотпуска энергии и снизить потери в сетях. Особенно это актуально на тупиковых распределительных подстанциях вблизи от потребителей.

Развитие собственной промышленности, увеличение в экспорте доли машин и оборудования, создание допонительных рабочих мест, реализация имеющегося высокого научно-технического потенциала России. Уже сейчас такие возможности есть в торговле с развивающимися странами и странами Европы по некоторым видам оборудования, среди которого малые ветроустановки до 1 кВт, малые и микрогидроэлектростанций, индивидуальные биогазовые установки.

Снижение экологической напряженности, существующей в ряде городов, в том числе зонах отдыха за счет снижения вредных выбросов от традиционных энергетических установок.

Обеспечение энергетической безопасности некоторых регионов России, в том числе: Камчатки, Чукотки, Приморья.

Основными проблемами развития нетрадиционной энергетики, и ветроэнергетики в том числе, являются [14]:

1. Разработка ветроэнергетического кадастра;

2. Разработка технико-экономических обоснований использования ВЭС;

3. Создание научных основ преобразования и использования возобновляемых энергоресурсов;

4. Обоснование и разработка систем технических средств;

В данном исследовании решается задача разработки технико-экономического обоснования применения ветроэлектростанций в качестве источников электроснабжения удаленных потребителей в условиях современной российской энергетики.

Целью исследования является развитие методов оценки эффективности применения ветроэлектростанций в системах электроснабжения на основе логистического подхода к изучению сложных эколого-социально-экономических систем.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе определены следующие задачи:

1. Выявление проблем использования ветроэлектростанций в качестве резервных и основных источников электроснабжения.

2. Изучение факторов, влияющих на эффективное функционирование ветроэлектростанций.

3. Анализ существующих методов и критериев оценки эффективности использования ветроэлектростанций.

4. Разработка методики оценки экономической эффективности * применения ветроэлектростанций на основе логистического подхода.

5. Разработка экономико-математической модели использования ветроэлектростанций в системах электроснабжения.

Объектом исследования является система электроснабжения.

Предметом исследования являются потоки ресурсов, используемых при строительстве и эксплуатации ветроэлектростанций в системе электроснабжения, и методы их анализа, оценки и оптимизации.

Методы исследования включают в себя системный и логистический подходы к изучению предприятия как эколого-социально-экономической системы, методы теории вероятности и математической статистики и методы экономико-математического моделирования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Уточнено понятие обеспеченности мощности и энергии применительно к ветроэлектростанциям, чем создаются предпосыки повышения научной обоснованности методов, применяемых в диссертационном исследовании.

2. Выявлены основные тенденции развития электроэнергетики в современных условиях, позволяющие обосновать направления деятельности по повышению эффективности функционирования отрасли и определить место и роль возобновляемых источников энергии в электроэнергетической отрасли России.

3. Предложен комплекс научно обоснованных мероприятий, обеспечивающих эффективное управление ветроэлектростанциями на основе логистической концепции управления сложными искусственными системами.

4. Разработана методика оценки экономической эффективности использования ветроэлектростанций, что создает необходимые условия и предпосыки для эффективного управления проектированием ветроэлектростанций.

5. Предложена экономико-математическая модель использования ветроэлектростанций, позволяющая реализовать на практике разработанную методику.

Практическая значимость заключается в возможности использования результатов исследования для определения параметров систем электроснабжения удаленных потребителей, результаты исследования могут быть использованы в учебном процессе при изучении систем энергоснабжения, логистических исследованиях в электроэнергетике.

Основные положения диссертационного исследования были представлены на международных конференциях Экономика, экология и общество на пороге 21-го столетия в 1999 г., 2000 г. и 2001 г., на 28 и 29 неделях науки СПбГТУ в 1999 г.

Диссертация: заключение по теме "Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда", Чекмарёв, Сергей Юрьевич

1. Анализ методов учета свойств энергетических объектов и систем в практике управления энергетикой показывает, что в настоящее время многие факторы (социальные, природные) не рассматриваются. Это снижает эффективность технико-экономических расчетов в подготовке и принятии оптимальных решений в энергетике. Раскрыть преимущества учета гораздо большего числа существенных свойств электроснабжающих систем возможно при многокритериальной оптимизации.

2. Из всех рассмотренных методов многоцелевой оптимизации выбран один из методов выявления функций выбора Ч метод анализа иерархий, т. к. он позволяет принимать наилучшие экономические решения на основе сопоставления большого числа разнообразных характеристик, связей и частных целей.

3. Предложена система критериев, дающих возможность всестороннего описания свойств и связей систем электроснабжения. Критериями оценки экономической эффективности системы электроснабжения являются:

1. Максимум надёжности электроснабжения промышленного предприятия.

2. Минимум дисконтированных затрат.

3. Максимум экологической безопасности источника электроснабжения.

4. Минимум срока строительства и ввода в эксплуатацию объектов системы электроснабжения промышленного предприятия.

5. Минимум расхода первичных энергоресурсов при работе источника электроснабжения.

6. Зависимость от других экономических субъектов.

7. Максимум возможности увеличения мощности энергопотребления

ГЛАВА ТРЕТЬЯ.

УПРАВЛЕНИЕ СОЗДАНИЕМ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ДЛЯ УДАЛЕННОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ.

з 3.1 Управление системами электроснабжения с участием ветроэлектростанций.

Управление общественным производством представляет собой непрерывное целенаправленное воздействие его управляющей подсистемы (субъекта управления) на управляемую подсистему (объект управления), основанное на сознательном использовании философских, экономических, технических и других законов [67].

Поток потерь энергии V

Рис. 10. Схема системы управления системы электроснабжения с использованием ветроэлектростанции.

Любая система управления эколого-социально-экономической системой принципиально организована по схеме, в которой присутствуют основные связи между субъектом и объектом управления, а также связи с другими системами управления по вертикали и горизонтали в рамках иерархической структуры управления и кооперации. В силу специфичности функций, выпоняемых конкретной эколого-социально-экономической системой, ее система управления формирует определенную структуру связей, характеризующих отношения управления.

Структура управления является отображением функционирования этих связей, характер и форма которых опосредованы спецификой эколого-социально-экономической системы.

Кибернетика трактует связь как процесс обмена информацией, в результате чего изменяется поведение системы. Связи в системе подразделяются по видам: на прямые, обратные, рекурсивные, синергические. Связи подразделяются также по направлению передаваемых воздействий на положительные, когда рост одной переменной влечет за собой рост другой, и отрицательные, когда рост одной переменной ведет к снижению другой.

Прямые связи - представляют такое соединение элементов социально-экономической системы и структурных подразделений энергетического предприятия, когда выходное воздействие одного элемента (структурного подразделения) передается на вход какого-либо другого элемента или подразделения.

Обратные связи - представляют собой такое соединение элементов, когда выход какого-либо элемента соединяется с входом этого же элемента (подразделения). Эта связь осуществляется либо непосредственно, либо через другие элементы (подразделения). Как правило, в социально-экономических системах прямые и обратные связи функционируют одновременно. Более сложной обратной связью является циклическая связь.

Рекурсивная связь - является необратимой связью между элементами системы или структурными подразделениями. Эта связь носит также название причинно-следственной связи, так как при исследовании такой связи обычно ясно, где причина, а где следствие.

Синергические связи - обеспечивающие в результате совместного, кооперированного взаимодействия группы или отдельных элементов системы обеспечивается усиление результирующего эффекта по сравнению с суммарным эффектом от их раздельного действия. По законам синергических связей совместно взаимодействуют все элементы системы, оказывая усиливающее воздействие на конечный результат функционирования системы в целом. Наиболее существенное влияние оказывают первые три вида связи.

Система управление функционирует в соответствии с ее информационной моделью, особенностью которой является совместная работа всех ее элементов для достижения наиболее эффективного функционирования системы в целом.

В системе управления ветроэлектростанцией применена схема, которая может управлять своим поведением, сравнивая свою действительную работу с поставленной целью, способная выявить ошибки и устранить их. Результаты такого сравнения дают возможность улучшать характеристики системы - ее устойчивость и качество функционирования. Такая система управления обладает обратной связью только первого порядка типа эффектор-рецептор, являющийся уровнем непосредственного управления объектом. Здесь механизм управления осуществляет непрерывную коррекцию соответствия параметров процесса функционирования системы оптимальному режиму эксплуатации, внося необходимые коррективы в процесс функционирования в случае отклонения его от оптимального режима. Этот уровень обратной связи требует от механизма управления действий, строго соответствующих имеющимся правилам и инструкциям, которые заранее разработаны в других, более высоких, уровнях обратной связи.

С точки зрения. логистической теории [57] эффективность функционирования сложной искусственной системы определяется отношением фактического эффекта к оптимальному эффекту (37).

Кф = Щ- (37)

Оптимальный эффект П0 (38) определяется суммой оптимального эффекта на единицу продукции, получаемого от оптимизации движения логистических потоков П0д и оптимального эффекта на единицу продукции, получаемого от оптимизации использования логистических потоков Пои.

П0 = П0д + Пои (38)

Оптимизируя логистические потоки на стадии проектирования различных вариантов построения системы электроснабжения, можно сравнить наиболее эффективные альтернативы, основанные на различных технологиях движения энергетических потоков.

Поскольку потребность в энергоресурсах предприятия задана, осуществлять оптимизацию энергетических и финансовых потоков в рассматриваемой системе можно лишь путем снижения фактических суммарных издержек ИфЪ. Тогда показатель эффективности функционирования можно записать следующим образом (39) кэф-^ (39)

Оптимальные издержки Moz (40) рассматриваются в виде суммы оптимальных издержек движения энергетического потока Иод и оптимальных издержек использования энергетического потока Иои

Ио = И0д + Иои (40)

Величина оптимальных издержек движения электроэнергии находится решением функции (41):

Ид(№сэисст)=>тт (41)

Издержки движения энергетического потока представляют собой затраты на производство электроэнергии Ивзс. Основной задачей управления системой электроснабжения в процессе ее функционирования является снижение затрат на производство электроэнергии.

Оптимальные издержки использования потока электроэнергии определяются из условия минимума функции (42):

Mu{NZm)=> min (42)

Издержки использования энергетического потока связаны с преобразованием энергии ветрового потока в электрическую энергию. Оптимизация использования заключается в снижении ущерба потребителя при возникновении дефицита электроэнергии У и уменьшении потерь энергии в процессе ее преобразования.

Таким образом, издержки движения и использования энергетических ресурсов системе электроснабжения с применением ветроэлектростанции связаны с единовременными капиталовложениями, затраченными в процессе создания системы электроснабжения, а процессы управления функционированием и формированием этой системы необходимо рассматривать в неразрывном единстве.

з 3.2. Анализ и оптимизация энергетических потоков в системах электроснабжения удаленного потребителя.

Основным соотношением, характеризующим эффективность системы энергоснабжения, является равенство в любой момент времени потока произведенной энергии и потребности в ней. Поток электрической энергии характеризуется двумя основными параметрами: интенсивностью (мощностью) и продожительностью. По характеру изменения этих параметров можно классифицировать выделенные потоки следующим образом.

Поток а/ производства электроэнергии ветроэлектростанцией (рис. 11) характеризуется случайным изменением параметров и является практически не управляемым, поскольку зависит от стохастического изменения энергии ветра.

Поток л2 электроэнергии в аккумулирующую установку является производным потока aj и потока сп> характеризующего потребление энергии, и определяется как разность этих величин а2 = Д/ - сп. Это также случайный и ограниченно управляемый поток.

Поток в/ электроэнергии от аккумулятора является управляемым, но зависит от стохастических потоков ai, сп и потока потерь энергии в процессе ее аккумулирования d и равен в} = сп- ai~d.

Следовательно, система энергоснабжения дожна обеспечивать равенство ai + в] = сп, т. е. мощность потоков генерации и потребления дожны быть равны в любой момент времени.

Мощность и длительность потока генерации электроэнергии определяется характеристиками ветрового кадастра, в частности распределением безветрий и периодов с рабочими скоростями ветра, а также установленной мощностью ветроэлектростанций и ее техническими характеристиками.

Нахождение закономерностей распределение безветрий по их длительности позволяет судить о возможных простоях ВЭС и рассчитать емкость аккумулирующих устройств.

Результаты этих расчетов служат основой для технико-экономического обоснования емкости аккумулирующих устройств и величины гарантированной мощности ВЭС, участвующей в покрытии графика нагрузки потребителя.

При использовании энергии ветра нужно обеспечить наиболее равномерную выработку энергии ВЭС. Для этого необходимо использовать аккумулирующую систему, или дублирующую установку. При этом следует иметь в виду, что при использовании аккумулирующих устройств в некоторых случаях обеспечивается лишь ограниченное выравнивание. При продожительном отсутствии ветра даже очень емкое аккумулирующее устройство быстро истощается. V i % - потоки энергии;

-------- - потоки информации; fli - поток ветровой энергии. ai, а2, Bi - потоки энергии от ветроэлектростанции и аккумулятора в систему распределения электроэнергии соответственно. сп - поток потребления энергии d - поток потерь электрической энергии

Рис. 11. Схема энергетических потоков системы электроснабжения при использовании собственной ветроэлектростанции.

В настоящее время не представляется возможным заранее предсказать мощность ВЭС с приемлемой точностью [80, 35]. Поэтому при составлении графика нагрузки системы электростанций в суточном разрезе следует * задаваться величиной производимой ВЭС энергии.

Основными схемами ветроустановок, которые входят в состав ВЭС, работающих на общую сеть являются:

Х ветроколесо работает с постоянной (заданной) частотой вращения, соответствующей частоте сети, и соединено с синхронным генератором;

Х аналогичная схема, но используется асинхронный генератор;

Х ветроколесо вращается с переменной частотой, соответствующей максимальному коэффициенту использования энергии ветра (р при каждой действующей скорости ветра.

Характер переходных процессов при паралельной работе ВЭС с электрической системой зависит от уровня соизмеримости их мощностей и типа генератора ВЭС. Если мощность системы соизмерима, но больше мощности ВЭС, то по мере увеличения скорости ветра ВЭС может отдавать в сеть мощность больше, чем номинальная, и появляется возможность статической перегрузки ветродвигателя до мощности электрической системы. Для исключения перегрузки двигатель снабжают устройством для ограничения мощности ветроколеса. При паралельной работе с электрической системой несравнимо большей мощности последняя может воспринять практически любую мощность, развиваемую ВЭС. В этом случае ветродвигатель также дожен иметь регулятор мощности. В случае использования схемы с асинхронным генератором необходимость в таком устройстве не возникает. Для крупных ВЭУ, мощностью выше 300 кВт, отдается предпочтение синхронным генераторам с преобразователем частоты либо асинхронизированные синхронные машины с питанием обмотки ротора переменным током. Эта схема позволяет получать энергию необходимого качества при переменной частоте вращения турбины ветроколеса.

При использовании ВЭС из-за резких нерегулярных колебаний скорости ветра каждый ветроагрегат следует рассматривать как стохастический источник энергии.

Производство электроэнергии ВЭС, за исключением периодов простоя по техническим причинам и ремонтов, прежде всего зависит от величины скорости ветра, определяемой климатическими условиями.

Подача энергии, полученной благодаря использованию ветрового потока, в общую систему энергоснабжения связана с двумя серьезными проблемами, обусловленными главным образом, резкими изменениями энергии ветра во времени и плохой предсказуемостью этих изменений. Они тесно связаны между собой, но решаются различными способами.

Первая состоит в обеспечении стабильности напряжения и частоты тока. При изменении скорости вращения ветроколеса могут изменяться указанные параметры вырабатываемой энергии. Чтобы это предотвратить, необходимо иметь электронную систему регулирования, обеспечивающую постоянство напряжения и частоты тока. Турбины и генератор рассчитываются на определенную номинальную скорость ветра. При скоростях больших номинальной с помощью системы регулирования снижают скорость вращения ветроколеса путем подбора аэродинамических характеристик либо путем изменения угла их установки, так что номинальные скорость и мощность остаются в пределах допустимых значений. Эта вопросы могут быть решены соответствующими техническими средствами.

Вторая проблема заключается в компенсации колебаний мощности, производимой ВЭС. Скорость ветра, а, следовательно, и выработка энергии подвержены значительным случайным колебаниям, которые в большинстве случаев не связаны с изменениями текущих потребностей. Уменьшение или выравнивание колебаний мощности ветроустановки осуществляется различными средствами в зависимости от продожительности колебаний. Колебания мощности в пределах секунд и минут можно компенсировать техническими средствами: с одной стороны благодаря инерционности ветроколеса и привода, с другой - путем объединения многих ВЭУ в единую систему, которая благодаря размещению агрегатов на большом пространстве обеспечит смещение во времени пиков и повалов мощности единичного агрегата и позволит выровнять колебания мощности всей системы ветроустановок [80]. Таким образом, изменение производимой мощности длительностью в несколько часов и более остаются основной проблемой использования энергии ветра. Они могут быть компенсированы различными средствами, в частности использованием аккумулирующих устройств или дублирующих электростанций.

Дублирование мощности ВЭС за счет использования неветровой энергоустановки осуществляется на случай выхода из строя ветроагрегата или в периоды недостаточной интенсивности ветра.

При решении вопросов, связанных с аккумулированием энергии, произведенной ВЭС, дожны приниматься во внимание следующие характеристики аккумуляторов:

- относительный вес;

- удельные затраты;

- длительность хранения энергии и возможные ее потери при хранении;

- сложность энергетических преобразований для зарядки аккумулятора;

- конструктивные параметры;

- безопасность эксплуатации.

По своему устройству и принципу действия аккумуляторы могут быть объединены в следующие группы:

1. Механические. Механическую энергию запасают в виде потенциальной или кинетической энергии. Как правило, механические аккумуляторы представляют собой устройство, в которых используется потенциальная энергия сжатой пружины, груза, поднятого на некоторую высоту, или кинетическая энергия быстровращающегося диска (маховика). Наибольшее распространение получил инерционный аккумулятор. Он представляет собой вращающийся маховик, заключенный в неподвижный кожух. Эти аккумуляторы позволяют забирать в течение короткого промежутка времени мощность, превышающую расчетную. К его недостаткам следует отнести увеличение массы ветроустановки и небольшое повышение минимальной рабочей скорости ветра, необходимой для начала работы агрегата.

2. Гидравлические. По своей сущности гидроаккумулирование - это механический способ запасания энергии. Такие устройства обеспечивают аккумулирование энергии, произведенной ветроустановкой, в виде потенциальной энергии массы воды, поднятой на некоторую высоту. Взаимодействие с ветроустановкой может быть организовано по следующим схемам: а) ВЭС работает на электрическую сеть, а избыточная энергия расходуется для перекачки воды из нижнего водоема в верхний, либо из нижнего бьефа плотины в верхний. В периоды безветрия или при недостатке энергии, производимой ВЭС, энергия поднятой воды используется для получения электрической энергии на турбинах ГЭС. б) ВЭС все время работает на насосные агрегаты, подающие воду из одного бассейна в другой, расположенный выше.

К установкам с гидроаккумулированием можно отнести также ВЭС, работающие паралельно с ГЭС, поскольку наличие автоматических регуляторов на турбинах ГЭС позволяет экономить воду при работе ВЭС, воспринимающей на себя часть нагрузки и разгружающей гидростанции. Совместная работа ВЭС и ГЭС позволяетповысить установленную мощность последней при неизменном стоке реки или же повысить обеспеченность графика нагрузки при неизменной мощности ГЭС.

3. Химические. К ним относятся установки для водородного и электрохимического аккумулирования. В первом процессе энергия запасается путем разложения воды под действием электрического тока от ВЭС в виде водорода, который при необходимости сжигается в водородном двигателе. Этот способ дает возможность сохранять запасенную в виде водорода энергию достаточно дого, просто хранить топливо и быстро вводить аккумулятор в работу. Главным недостатком такого аккумулирования является низкий суммарный КПД ветроустановки. Электрохимические аккумуляторы нашли широкое применение в ветроэнергетике. Их использование не требует каких-либо допонительных сложных устройств, но необходимо преобразование переменного тока в постоянный и квалифицированное обслуживание. Кроме того батарея имеет большую массу.

4. Тепловые. Ветроустановка с тепловым аккумулированием может быть использована там, где есть потребитель теплоты. Использование же энергии аккумулированной в виде нагретой воды и воды, превращенной в пар, для повторного получения механической и электрической энергии нерационально ввиду крайне низкого КПД преобразования.

5. Пневматические. Пневмоаккумуляторы представляют собой резервуары, в которые воздух под давлением нагнетается компрессорной установкой, приводимой от ветродвигателя, а затем расходуется на работу пневматического двигателя, вращающего рабочие машины. При этом в зависимости от схемы ветродвигатель может быть загружен компрессором поностью или частично, когда двигатель отдает основную часть энергии через генератор, а избыточную через компрессор в пневматический аккумулятор

Заключение

По результатам диссертационного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Дано научное обоснование целесообразности использования логистической концепции управления применительно к производству электрической энергии на ветроэлектрических станциях в условиях современной российской энергетики, что позволяет учитывать особенности производства энергии ветроэлектростанциями, связанные с тем, что неуправляемую энергию ветра необходимо преобразовать в управляемый поток электрической энергии для того, чтобы эффективно ее использовать.

2. Выпоненный анализ применяющихся в отечественной и зарубежной практике методов и критериев оценки эффективности использования ветроэлектростанций показал, что используемые в настоящее время подходы не в поной мере отражают существенные свойства ветроэлектростанций и возможности их использования с учетом современного состояния российской энергетики.

3. Предложен комплекс научно обоснованных мероприятий, обеспечивающих эффективное управление ветроэлектростанциями на основе логистической концепции управления сложными эколого-социально-экономическими системами.

4. Разработана методика выбора оптимального источника электроснабжения удаленного потребителя электроэнергии с использованием многоцелевого подхода, что создает необходимые условия и предпосыки для эффективного управления проектированием ветроэлектростанций.

5. Предложена экономико-математическая модель выбора оптимального источника электроснабжения удаленного потребителя, позволяющая реализовать на практике разработанную методику.

6. Разработанные методика и модель апробированы на примере расчета основных параметров системы электроснабжения промышленных потребителей электроэнергии в Ленинградской области.

Диссертация: библиография по экономике, кандидат экономических наук , Чекмарёв, Сергей Юрьевич, Санкт-Петербург

1. Алексеев Г. А. О применении кривой распределения Гудрича к гидрологическим расчетам. Труды научно-исследовательского учр. ГУГМС, сер. 4, вып. 29, Гидрометеоиздат, 1946 г.

2. Артюгина И. М., Окороков В. Р., Методы технико-экономического анализа в энергетике. Л. Наука. 1988 год.

3. Барыкин С.Е., Давыдовский Ф.Н. , Страхова О.А. Формирование оптимального портфеля производственных инвестиций энергетического объединения. СПб: Изд-во СПбГТУ, 2002. - 133 с.

4. Барыкин С.Е. Инвестиционная стратегия регионального электроэнергетического комплекса. СПб: Изд-во ПЭИпк, 2003. - 201 с.

5. Барыкин С.Е. Критерии отбора инвестиционных проектов в * электроэнергетике.- СПб.:ПЭИпк,2002,- 52с.

6. Барыкин С.Е. Управление рисками энергокомпании.- СПб.: ПЭИпк, 2002.- 56с.

7. Веников В.А. , Журавлёва В.Г. , Филипова Т.А.Оптимизация режимов электростанций и энергосистем. Учеб. для вузов.- М.: Энегоатомиздат,1990. 352с

8. Волькенау И. М. Экономика формирования электроэнергетических систем. М., Энергия, 1981 год.

9. Воропаева Ю. А., Лисочкина Т. В., Малинина Т. В. Экономика и менеджмент в энергетике. СПб: Изд-во СПбГТУ, 2000. - 30 с.

10. Гаджинский А. М. Логистика. Москва, 2000 г.

11. Глухов В. В, Барыкин С. Е. экономика электроэнергетического комплекса: учеб. пособие. СПб: Изд-во СПБГПУ, 2003. 206 с.

12. Гриневич Г. А. Опыт разработки элементов малого ветроэнергетического кадастра Средней Азии и Казахстана. Изд. АН УзССР, 1952 г.

13. Гриневич. Г. А. Выравнивание эмпирических распределений существенно положительных величин. Тр. 2 Всесоюзного совещания по математической статистике. Изд. АН УзССР, 1949 г.

14. Громова Н. Б., Минько Э. В., Прохоров В. И. Методы исследования операций в моделировании организационно-экономических задач. М.: Издательство МАИ, 1992 год.

15. Догов П.П. , Савин Н.М. Организация, планирование и управление энергетическим предприятием.- Харьков: Основа, 1990.-265с.

16. Зайцев Е. И., Гринер М. 3. Метод относительных предпочтений в системах поддержки управленческих решений.

17. Зайцев Е. И., Гринер Н. 3. Современные информационные технологии в логистических системах.

18. Кини P. JI. Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. М.: Радио и связь, 1981 год.

19. Кини Р. Размещение энергетических объектов: выбор решений. М., 1983 год.

20. Клюев Ю. Б., Лавров А. Н., Окороков В. Р., Экономико-математическое моделирование производственных систем энергетики. М.: Высшая школа, 1992 год.

21. Комплексный анализ эффективности технических решений в энергетике. Под ред. В. Р. Окорокова, Д. С. Щавелева, Л., Энергоатомиздат, 1985 год.

22. Кузнецов Е. П. Вопросы реформирования электроэнергетики России. -СПб: ПЭИПК, 2004. 35 с.

23. Лисочкина Т. В. и др. Экономико-математические методы и модели принятия решений в энергетике. Л.: ГУ, 1991. -222с.

24. Лопатников Л. И. Экономико-математический словарь. Ч М.: Наука, 1987.

25. Логистика: Учеб. пособие. / Под ред. проф. Б. А. Аникина. М: ИНФРА-М 2002.-220 с.

26. Лукинский В. С. Модели и методы теории логистики. СПб: Питер, 2003.- 176 с.

27. Лялин В. А., Воробьев П. В. Финансовый менеджмент (управление запасами фирмы). СПб: филиал журнала Юность при участии альманаха Петрополь, 1994. - 112 с.

28. Макконнел К. Р., Брю С. Л. Экономика: Принципы, проблемы и политика. В 2х т. / пер. с англ. Т. 1 М: Изд-во Туран, 1996. - 339 с.

29. Марченко О. В., Соломин С. В. Экономическая эффективность ветроэнергетических установок в системах электро- и теплоснабжения. СЭИ СО РАН, 1996 г.

30. Мелентьев Л. А., Макаров А. А. Методы исследования и оптимизация энергетического хозяйства. Новосибирск: Наука, 1973.

31. Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики. М.: Высшая школа, 1982. - 319 с.

32. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике: элементы теории, направления развития. М.: Наука, 1983. - 445 с.

33. Методические буказания по применению кода характеристик местоположения метеорологических станций. Л. Гидрометеоиздат, 1982 г.

34. Методы разработки ветроэнергетического кадастра. Ред. Фатеев Е. М., М., Издательство Академии наук СССР, 1963 г.

35. Можаева С. В. Логистическая концепция управления в электроэнергетике // Энергонадзор информ., 2005. №1. С 28-29.

36. Можаева С. В. Маркетинг в системах электроснабжения: Учеб. пособие. СПб: СЗПИ, 2000. - 116 с.

37. Можаева С. В. Маркетинг и его роль в экономике // Некоторые проблемы экономической действительности начала нового тысячелетия: Сб. научн. ст., Вып. 2. СПб: СЗТУ, 2001. - С. 141-145.

38. Можаева С. В. Реформирование РАО ЕС России с позиции логистики // материалы научной конференции. Часть 1. СПб: СЗТУ, 2003.-е. 18-22.

39. Можаева С. В. Рынок электрической энергии // Некоторые проблемы экономической действительности начала нового тысячелетия: Сб. научн. ст., Вып. 2. Спб: СЗТУ, 2001. - С. 64-67.

40. Можаева С. В. Рыночные отношения в электроэнергетике: Учебное пособие. Спб: СЗТУ, 2002. -165 с.

41. Можаева С. В. Товар лэлектрическая энергия и его основные характеристики // Экономика и управление производством: Межвуз. сб. Выпуск 7. СПб: Изд-во СЗТУ, 2001. - С. 64-67.

42. Можаева С. В. Ценообразование на рынке электрической энергии // Экономика и управление производством: Межвуз. сб. Выпуск 7. СПб: Изд-во СЗТУ, 2001. - С. 67-70.

43. Можаева С. В. Экономика энергетического производства: Учебное пособие. СПб: Издательство лань, 2003. - 208 е., ил.

44. Новожилов В. В. Проблемы измерения затрат и результатов при оптимальном планировании. М.: Экономика, 1967. - 367 с.

45. Новый аэроклиматический справочник пограничного слоя атмосферы над СССР. М., Гидрометеоиздат, 1986 г.

46. Окороков В. Р., Артеменко С. Г., Метод определения эффективности энергетических объектов при многоцелевой оптимизации. Известия вузов СССР, Энергетика, 1985 год, № 6.

47. Окороков В. Р., Востоков Е. В., Математические модели и методы системных исследований в энергетике. JL, 1987 год.

48. Окороков В. Р. Управление электроэнергетическими системами: технико-экономические принципы и методы. JL, 1976 год.

49. Рекомендации по определению климатических характеристик ветроэнергетических ресурсов. Ред. Штанникова О. О., Л., Гидрометеоиздат, 1989 г.

50. Романова Е. Н. Микроклиматическая изменчивость основных элементов климата. Л. Гидрометеоиздат, 1983 г.

51. Саати Т. Принятие решений Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь, 1993 год.

52. Сайт министерства энергетики России. http:/www.mte.gov.ru/ntp/progress.htm.

53. Самсонов B.C., Вяткин М.А.Экономика предприятий энергетического комплекса: Учеб. для вузов . -М.: Высш. шк.,2001.- 416с.:ил.

54. Семененко А. И., Сергеев В. И. Логистика. Основы теории: Учебник для вузов. СПб: Издательство Союз, 2003. - 544 с. (Высшее образование).

55. Сергеев В. И. Логистика: Учебное пособие для вузов. СПб.: Изд-во СПбГИЭА, 1995.- 131 с.

56. Сидоров И. И. Логистическая концепция управления предприятием. СПб., ДНТП общества Знание, ИВЭСЭП, 2001 г.

57. Сидоров И. И. Методология и методика оптимизации материальных потоков на предприятии // Экономика и управление на предприятии: Сборник научных трудов / Редколегия: Г. А. Краюхин (ответственный редактор) и другие; СПбГИЭА. СПб, 1995г. - 197 с.

58. Сидоров И. И., Бодриков М. В., Папышева И. А. Логистическое переосмысление закона убывающей производительности переменных факторов производства.

59. B. С. Лукинский, С. А. Уваров. СПб ГИЭУ, 2003. - С. 187-189.

60. C. Лукинский, С. А. Уваров, Е. А. Королева. Спб: СПбГИЭУ, 2004. -316 с.

61. Уваров С.А. Логистика: общая концепция, теория, практика.- СПб.: Инвест-НП, 1996.- 232с.

62. Чокин Ш. Ч. Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанций. Издательство АН КазССР, Ама-Ата, 1958 год.

63. Шаланда В. А. Методологические основы организации управления производственной деятельностью электросетевых предприятий. СПб., ПЭИпк Минэнерго РФ, 2003 г.

64. Шаланда В. А. Прогнозирование потерь энергии в электрических распределительных сетях. СПб: ПЭИпк Минэнерго РФ, 2004.-48с.

65. Шаланда В. А.Организация обслуживания электрических сетей: анализ и синтез. СПб: ПЭИпк Минэнерго РФ, 2003.-6 8с.

66. Шевкоплясов П. М. Лекции по микроэкономике для энергетиков. Учебное пособие. Часть 1. СПб.: издание СЭФ АО ГВЦ Энергетики, 2002. -136 с.

67. Шевкоплясов П. М. Управление энергокомпанией в рамках реформирования электроэнергетики: Учебное пособие. СПб.: Изд-во ПЭИпк Минэнерго РФ,2003.

68. Шефтер Я. И. Использование энергии ветра. М., Энергоатомиздат, 1983 год.

69. Шишов А. Н., Бухаринои Н. Г., Татарин В. А., Шнеерова Г. В. Экономика энергетики СССР: Учебник/ Под рук. А. Н. Шишова. М.: Высшая школа, 1979. - 448 с.

70. Щавелев Д. С. Использование водной энергии. М., Энергия, 1965 год.

71. Экономика в электроэнергетике и энергоснабжении посредством рационального использования электротехнологий.: Учебное пособие для вузов / Васильев А.В., Антонов В.Н., Павлов В.Н. и др. СПб.: Энергоиздат. - 1998. - 368 е.: ил.

72. Экономическая стратегия в электроэнергетическом комплексе/ Под ред. В. И. Эдельмана. М.: Изд-во НУ ЭНАС, 1998. - 416 с.

73. Ярас JI. Энергия ветра. М., Мир, 1982 г, 256 с.

74. Список зарубежных использованных источников.

75. Bauknight Dow. Fourth Party Logistics Breakthrough Performance in Supply Chain. Outsourcing Ссыка на домен более не работаетp>

76. Baumgarten, H. Allein schafft es kaum noch einer; in: Deutsche Ver-kehrs-Zeitung (DVZ); Sonderbeilage Logistik zum 18. Deutschen Logistik-Kongress; 55. Jahrgang;Nr. 124; 16.10.2001; S. 14-15.

77. Baumgarten, H. ProzeЯkettenmanagement in der Logistik; in: Weber, J.; Baumgarten, H. (Hrsg.): Handbuch Logistik Management von Material- und Warenfluzprozessen; Schaeffer-Poe-schel Verlag; Stuttgart; 1999; S. 226-238.

78. Carstensen, Т. E-Business und E-Commerce neue Anforderungen an die logistische Leistungsfaehigkeit; in: Krieger, W. (Hrsg.): E- Business -Praxisleitfaden fuer Speditionen und Logistikdienstleister; Verlag Heinrich Vogel; Muenchen; 2003; S. 107-138.

79. Carstensen, Tobias. Integration von B2B- Marktplaetzen und Logistik. Vor-tragsmanusknpt zum 4. IIR E-Business Kongress. Wiesbaden 24.- 26.9 2002.

80. Christopher, Martin (1998): Logistics and Supply Chain Management, 3d Edition, London et al. 1998.

81. Gatzke, E. Der KEP-Markt wandelt sich zu KEAV; in: Baumgarten, H. (Hrsg.): Logistik im E- Zeitalter-Die Welt der globalen Logistik-Netzwerke; Buchreihe des FAZ-Verlages; Frankfurt am Main; 2003; S. 236-246.

82. Hartwig, Andreas. Outsourcing aus Sicht der Verlader, in- DVZ-Symposiiim: Outsourcing der Verlader: Chancen fuer Speditioha- und Transportunternehmen, Frankfurt/M., 7. Okt. 1999.

83. Kleinaltenkamp, M. Begriffsabgrenzungen und Erscheinungsformen von Dienstleistungen; in: Bruhn, M.; Meffert, H. (Hrsg.): Handbuch Dienst-leistungsmanagement Von der strategischen Konzeption zur praktischen Umsetzung; Gabler- Verlag; Wiesbaden; 2000.

84. Koch, J. Logistik im Wandel; in: Andersen; DEC; FAZ-lnstitut; Manager-Magazin (Hrsg.): Chancen in Emerging Markets Logistik - Fokus Mittel-und Osteuropa/Asien; Frankfurt am Main; 2003; S. 10-15.

85. Poirier. Charles C.; Bauer, Michael J. E~ Supply Chain. Using the Internetto Revolutionize Your Business, San Francisco 2001.

86. Polzin, Dietmar W.; Lindemann, Markus A. Evolution elektronischer Markte in Gueterverkehr und Logistik, in: Wirtschaftsinlormatik, 41. Jahrgang, 1999. Heft6. $. 526-537.

87. Straeube, F.;Zadek, Hartmut. M it E-Logistics zum End-to-End im EBusiness; in: Technologie und Management (t&m); 49. Jahrgang; 2000; Heft 7/8; S. 24-28.

88. Tappe, Dieter; Mussaeus, Kathy. El-ficient Consumer Response als Baustein im Supply Chain Management, in: HMD. 36. Jahrgang. 1999, Heft 207, S. 47-57.

89. Weber, Juergen. Kennzahlen гит Logistik- Controlling, in Baumgarten. H ; Wiendahl, H.-R; Zentes, J. (Hrsg.): Logistik-Management, Strategien-Kon-zepte-Praxisbeispiele. Springer, Berlinetal. 2003, Кар. 5.03.01, S-l-17.

90. Zadek, H. Global Logistics Services Dienstleistungen derZukunfit; in: Hossner, R. (Hrsg.): Jahrbuch der Logistik 1998; Verlagsgruppe Handelsblatt; Duesseldorf; 1998; S. 40-43

91. Zadek, H. Strategische Neuausrichtung von Logistikdienstleistern -Steuerung globaler Produktions- und Dienstleistungsnetzwerke; in: Industrie Management; 17. Jahrgang; He ft 5; Gi-to- Verlag; Berlin; 2001; S. 28-31.

92. Определение параметров аппроксисмирующей зависисмостиприведение зависимости к линеиному видуfl := а + b Х L.i:= 7.2С L.:=ln(u.)1.. := In1. F.