Энергетический баланс: общая характеристика

 

Для выявления всех резервов экономии энергоресурсов необходимо составлять энергетический баланс (энергобаланс).

Энергобаланс – баланс добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и потребления всех видов энергоресурсов и энергии в производстве. Энергобаланс является отражением закона сохранения и превращения энергии в условиях конкретного производства.

Термин «энергетический баланс» означает полное количественное соответствие (равенство) в данный момент времени между приходом и расходом всех видов энергетических ресурсов топлива и энергии в энергетическом хозяйстве.

Энергетический баланс (ЭБ) состоит из двух частей: расходной и приходной. Приходная часть содержит количественный перечень энергии, поступающей посредством различных энергоносителей. Расходная часть определяет расход энергии всех видов во всевозможных ее применениях, потери при преобразовании одного вида в другой и при ее транспортировке, а также энергию, накапливаемую (аккумулируемую) в специальных устройствах.

При составлении ЭБ различные энергоресурсы и виды энергии приводятся к единому измерителю. Этим измерителем являются тонны условного топлива (т у. т.) или джоули (Дж).

Все виды энергии, входящие в ЭБ, как правило, выражаются в т у. т., при этом используются следующие соотношения:

1) 1000 м³ газа = 1,15 т у. т.;

2) 1000 кВт×ч = 0,28 т у. т.;

3) 1 Гкал = 0,175 т у. т.

ЭБ предназначен для решения следующих основных задач:

- планирования энергоснабжения предприятий;

- отчетности о потреблении и использовании энергоресурсов на предприятии;

- оценки фактического состояния энергоиспользования на предприятии, выявления причин возникновения и определения потерь энергоресурсов и энергоносителей;

- выявления и оценки резервов экономии топлива и энергии, разработки плана мероприятий, направленных на снижение потерь энергоресурсов;

- совершенствования методики нормирования, разработки норм расхода топлива и энергии на производство продукции.

В основу составления ЭБ действующего промышленного предприятия должны быть положены результаты энергоаудита – обследования энергетического хозяйства, технологических и энергетических характеристик оборудования.

Для проектируемых предприятий ЭБ составляется на основе технологических и проектных разработок.

ЭБ позволяет выделить из общего расхода энергии ее полезно израсходованную часть и потери по их составляющим и тем самым выявить КПД технологического процесса, агрегата, цеха, завода.

 

Виды энергетических балансов

По классификационным признакам ЭБ предприятий представлены в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1

Классификация энергетических балансов промышленных
предприятий

Классификационный признак	Виды балансов
Назначение	Отчетные (синтетические, аналитические), плановые (нормализованные, оптимальные), перспективные, прогнозные
Виды энергоносителей	Частные, сводные
Объекты изучения	Отдельных видов технологического оборудования (агрегатов), цехов и ПП в целом
Принципы составления	Синтетические, аналитические, нормализованные, оптимальные
Принципы оценки использования топлива и энергии	Энтропийные, эксергетические

Отчетные ЭБ отражают фактические показатели производства и потребления топлива и энергии в истекшем периоде, а также фактический уровень их использования. На основе этих ЭБ можно контролировать энергопотребление предприятия и выполнение соответствующих плановых показателей.

Отчетные (фактические) ЭБ делятся на синтетические, показывающие распределение подведенных и распределенных энергоносителей внутри предприятия, и аналитические. Исходными данными для составления синтетических ЭБ служат материалы эксплуатационного приборного учета и контроля, материалы испытаний, обследований, контрольных замеров и хронометрирования работы оборудования.

Синтетический ЭБ является документом, на основании которого ведется анализ фактического состояния энергетического хозяйства предприятия. В процессе такого анализа также устанавливаются и исследуются связи энергетики и основного производства, влияние энергетики на основные показатели хозяйственной деятельности предприятия (рентабельность, производительность труда, себестоимость продукции, фондовооруженность и т. д.) определяются показатели, характеризующие совершенство энергетических объектов и предприятия в целом.

Однако такой баланс не выявляет степень полезного использования энергоресурсов. Глубину и характер использования подведенных энергоносителей отражают так называемые аналитические фактические ЭБ.

Характеристика использования различных энергоносителей на предприятии должна отражаться в сводной форме аналитического ЭБ. При этом исходной величиной, подлежащей распределению по статьям полезного использования и потерь, является фактическое потребление данного вида энергии, взятое из синтетического баланса. Аналитический баланс может служить основой для оценки энергетической эффективности рассматриваемых процессов, показателями которой являются энергетические КПД.

Основной формой планирования энергопотребления и энергоиспользования на предприятии являются плановые ЭБ, разработка которых осуществляется на основе анализа отчетных балансов отдельных процессов, цехов и предприятия в целом. При этом выявляются и оцениваются энергетические потери и резервы экономии энергоресурсов, а также определяются мероприятия реализации скрытых резервов экономии топлива и энергии. Составленные на основе аналитических балансов с учетом технических мероприятий по рационализации энергохозяйства плановые балансы называются нормализованными.

Нормализованные ЭБ строятся с учетом следующих факторов: возможностей дальнейшего совершенствования ЭБ агрегатов и процессов за счет сокращения потерь, интенсификации режима работы, рационализации энергоиспользования, внедрения новой техники и технологии; ликвидации прямых потерь топлива и энергии на всех стадиях производства, распределения и использования энергии; определения наиболее рациональных направлений использования побочных энергоресурсов; выбора наиболее рациональных энергоносителей для данного предприятия и района его размещения. При составлении нормализованных ЭБ исходят из прогрессивных нормативов полезного потребления и потерь энергии, соответствующих условиям производства.

Основная задача оптимального баланса заключается в определении варианта энергоснабжения ПП, при котором план выпуска продукции выполняется с минимальными затратами. В отличие от нормализованных оптимальные балансы учитывают технико-экономические характеристики энергоснабжения района размещения предприятия. Основными показателями для составления оптимальных ЭБ являются затраты по использованию топлива и энергии в технологических и энергетических процессах производства [15]. Оптимальные ЭБ могут составляться по нескольким критериям:

- минимум расхода топлива;

- минимум суммарных затрат на производство продукции и т. д.

 

§ 3.3. Методы составления энергетических балансов.
Балансы электроэнергии

 

Рассмотрим методы составления балансов электроэнергии для различных установок, цехов и предприятий. Электробалансы позволяют судить о степени полезного использования электроэнергии, расходуемой отдельными агрегатами, и их группами, цехами или предприятиями в целом. Особый интерес представляет доля электроэнергии, затрачиваемая на прямые технологические нужды. Составление балансов электроэнергии (БЭЭ) осуществляется смешанным расчетно-экспериментальным методом по показаниям счетчиков активной электроэнергии и по расчетной мощности.

Расчетный метод предусматривает определение расхода энергии на технологические нужды и всех видов потерь по формулам, использующим нормативные характеристики оборудования в конкретных условиях его эксплуатации. Этот способ дает хорошие результаты при составлении БЭЭ агрегатов непрерывного действия или продолжительного режима работы (компрессоров, вентиляторов, воздуходувок, электрических печей и нагревателей, транспортеров и т. д.). При расчете электроэнергии на технологический процесс для механического оборудования вычитаются потери энергии в агрегатах и сетях из энергии, израсходованной приводными двигателями, т. е. измеренной электросчетчиками.

Все виды потерь энергии в агрегатах (постоянные, нагрузочные, пусковые), а также в сетях и трансформаторах определяются расчетом с использованием результатов измерений потерь холостого хода и пусковых потерь в агрегатах, нагрузочных токов в элементах цеховых сетей.

Следует отличать потери энергии в агрегатах и электрических сетях, которые неизбежны при преобразовании энергии и обусловлены их конструктивными данными, от дополнительных, вызываемых несоответствием номинальных мощностей агрегатов их фактической технологической нагрузке или нерациональными режимами эксплуатации. При составлении БЭЭ и их анализе учитываются обе эти составляющие потерь, однако основные возможности экономии электроэнергии заложены в сокращении дополнительных потерь [15].

Балансы отдельных агрегатов и цехов следует относить к смене и характерным рабочим суткам. Для предприятия в целом рекомендуется составлять годовые БЭЭ, при этом учитывается работа цехов, производственных и культурно-бытовых подразделений в праздничные и выходные дни.

Баланс электроэнергии по цеху получают суммированием аналогичных статей расходной части БЭЭ питающих шинопроводов (последние образуются балансами технологических агрегатов). В отличие от БЭЭ отдельных технологических установок цеховые балансы целесообразно составлять как в дифференциальной, так и в структурной форме. Кроме того, требуется учитывать также баланс реактивной энергии, т. к. его приходная часть частично формируется компенсирующими устройствами (регуляторами реактивной мощности, автоматизированными конденсаторными установками), размещенными в отдельных цехах, и синхронными двигателями, работающими с опережающим током (табл. 3.2).

В расходной части цехового БЭЭ должны быть учтены статьи, отражающие общецеховое электропотребление осветительными и вентиляционными установками, подъемно-транспортным оборудованием, а также потери в цеховой сети и цеховых трансформаторах.

 

Таблица 3.2