UDK 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
GRNTI 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
OKSO 35.06.01 Сельское хозяйство
BBK 41 Общее растениеводство
TBK 5607 Сельскохозяйственная мелиорация
BISAC TEC003000 Agriculture / General
Organizational and technological measures to improve the economic and energy efficiency of head and pumping pumping stations are considered, based on the organization of systematic accounting of electricity costs at all levels of its use, in management branches, on irrigation systems in order to identify unjustified costs. The main result of this work is the development of new tools for assessing the potential of using price-dependent management of electric power costs. The Institution has implemented measures to switch energy consumption to a higher voltage level. In addition, the competent transition of head pumping stations to the third or fourth price categories also allows you to reduce the cost of paying for consumed electricity. The proposed approach can be used in the development of departmental programs for integrated pricing management for electricity consumption for agricultural producers in order to increase the competitive ability of products obtained on irrigated lands.
pumping station, work schedule, energy efficiency, price-dependent power consumption, hourly power consumption, daily maximum of the power system, energy consumption.
Введение. Одним из базовых направлений, определяющих развитие и внедрение современных технологических укладов, является совершенствование технологий энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Уменьшение энергопотребления за счет технологического фактора служит главным индикатором для мониторинга реализации политики в этом направлении. В 2021 г. наблюдалось снижение удельных расходов на перекачку воды для мелиорации и водоснабжения на 59 тыс. т условного топлива [1].
Любая производственная компания стремится увеличить прибыль и снизить расходы. Один из самых распространенных и бюджетных способов снижения затрат – экономия материальных и финансовых ресурсов организации, поэтому энергосбережение является одним из базовых элементов политики стратегического социально-экономического развития [2, 3].
Учитывая значительную долю затрат на оплату электрической мощности в структуре энергозатрат сельхозпроизводителей на подачу воды, необходимо произвести энергетический и финансовый анализ потенциала внедрения ценозависимого управления затратами на оплату электрической мощности как инструмента управления электропотреблением [3–5].
На наш взгляд, совершенствование учета в потреблении электрической энергии для дальнейшей разработки технологий сбережения, должно идти по следующим техническим направлениям: 1. Повышение точности учета электрической энергии, создание возможности снятия различных физических параметров электропотребления с применением современных приборов учета; 2. Обеспечение возможности снятия почасовых профилей нагрузки электропотребления насосных станций в разрезе различных интервалов и длительность их хранения в базе прибора учета; 3. Возможность мгновенной передачи в центральный учетный пункт для верификации, обработки и хранения больших массивов результатов измерений параметров электропотребления; 4. Объединение приборов учета электроэнергии в единую автоматизированную (в дальнейшем автоматическую) систему, позволяющую выполнять сбор, анализ, хранение и передачу данных о параметрах консолидированных объектов электропотребления, таких как головные, перекачивающие и подкачивающие насосные станции.
Организационные и эксплуатационные мероприятия должны обеспечивать следующее: • постоянный контроль за использованием ресурсов, обеспечивающих безаварийную работу насосно-силовых агрегатов; • нормирование, по возможности, расходов; • оперативное определение причин роста сверхнормативных затрат и своевременная их ликвидация; • разработку и внедрение убедительной мотивации сотрудников.
Материалы и методы. В работе использованы методы статистического анализа, синтеза и визуализации данных. Информационной базой для разработки представленной технологии послужили ценовые характеристики (тарифы) поставки электрической мощности, значения фактического почасового спроса на электро-
потребление и номера часов совмещенного суточного максимума электроэнергетической системы.
Результаты исследования и их обсуждение. Специфической особенностью 17 государственных оросительных систем, расположенных в Волгоградской области, является необходимость исключительно машинного водоподъема. Кроме 17 головных насосных станций, на ряде систем располагаются перекачивающие насосные станции второго и третьего подъема, а также подкачивающие насосные станции, которые подают воду к дождевальным машинам через сеть напорных трубопроводов. Общее их количество составляет 90 шт. Общая мощность насосно-силового оборудования составляет 287,8 МВт. Высота подъема воды головными насосными станциями на системах Волгоградского Заволжья составляет до 27 м, на правобережье Волгоградского водохранилища до 125 м, на системах, осуществляющих забор воды из р. Дон, высота водоподъема составляет до 90 м.
Современное техническое состояние проводящей оросительной сети и ГТС, без существенных затрат на ремонтно-строительные работы, обладает возможностью подачи воды на 141,8 тыс. га, из которых 111,9 – земли регулярного орошения, 29,7 – лиманы.
Энергонасыщенность технологического процесса, отражающая конструктивную специфику оросительных систем, влияет на структуру статьей расходов на оплату потребленной электроэнергии, доля которой в 2022 г. составила 44 %, что в финансовом выражении составляет 510,7 млн руб.
Для экономии финансовых средств Управления и сельхозпроизводителей сформулирована гипотеза (предположение), что возможно «сдвинуть» объемы энергии вдоль оси времени, которые потребляются в часы «пик» и переместить их на другое время, сделав график более приближенным к графику прямой линии (идеальный, но труднодостижимый вариант графика электропотребления).
В рамках реализации представленной идеи в Управлении разработан ряд организационных и технологических мероприятий, направленных на повышение эффективности потребления и ценообразования при оплате электроэнергии.
Из 103,3 млн кВт/ч, потребленных Учреждением в 2022 г., 70,4 %, т. е. 72,7 млн кВт/ч, составляет электроэнергия высокого напряжения, где средний тариф 1 кВт/ч составил 4,69 руб. Стоимость 1 кВт/час среднего напряжения, доля которого – 23,1 %, составляет 5,89 руб., а стоимость 1 кВт/ч низкого напряжения составляет 10,53 руб. Таким образом, только переход с низкого на высокое напряжение теоретически обеспечит 44,5 % экономии финансовых затрат.
В ситуациях, где существует техническая возможность, Учреждением реализованы мероприятия по переходу энергопотребления на более высокий уровень напряжения. Для этого осуществлено строительство новых ЛЭП, затраты на которые окупились за 2 года.
Изучение возможностей и грамотный анализ обеспечил переход головных насосных станций на третью либо четвертую ценовые категории, что также позволило снизить расходы на оплату потребленной электроэнергии.
Третью ценовую категорию можно применять изменением графика работы насосных станций, но только в том случае, когда есть возможность остановить или минимизировать работу насосно-силового оборудования в ожидаемые часы пиковых нагрузок.
В случаях, когда сеть магистральных каналов можно использовать как емкость суточного регулирования, применяется четвертая ценовая категория, позволяющая организовать максимальное включение насосного оборудования в ночные часы и выходные дни, исключив работу в неблагоприятные часы работы энергосистемы, информация о которых размещается на сайте энергоснабжающей организации на весь предстоящий год. Такой вариант включения наиболее эффективен при подаче воды максимально удаленным потребителям и при наличии протяженных «холостых» участков транспортирующей сети.
Выбор бьефа (участка канала) для использования под резервную емкость должен основываться на основе научных исследований его технического состояния с целью минимизации потерь воды на фильтрацию. Также емкости сезонного регулирования можно устраивать в виде копани в хвостовой части транспортирующего канала.
Для определения оптимальных часов работы в третьей ценовой категории анализируются значения этих часов за предшествующие три года. Для насосных станций, работающих на 4-й ценовой категории, рекомендуется индивидуальный, отличный от 3-й категории, график. Анализ цены и потребляемой мощности указывает на возможность работы в выходные и праздничные дни в любое время. В результате проведения организационных мероприятий, не требующих финансовых затрат, до начала поливного сезона оперативному персоналу каждой насосной станции доводится рекомендуемый график работы, фрагмент которого представлен в таблице. Для устойчивого получения экономического эффекта от энергосбережения необходимо систематически, сразу после начала работы насосных станций, анализировать их фактический график работы. Для этого необходимо использовать информацию о часовом потреблении электроэнергии в контрольной точке подключения, который представлен на рис. 1. Из представленной информации видно, что энергоустановка использовалась эффективно, т. к. энергопотребление осуществлялось в благоприятные часы работы в рамках третьей ценовой категории.
Аналогичным образом анализируется работа насосных агрегатов по четвертой ценовой категории. Информация на рис. 2 свидетельствует о том, что энергоустановка работала с минимальным потреблением в часы пиковых нагрузок.
Как правило, почасовое снятие показаний осуществляется по итогам работы за месяц, однако Управлением обеспечена техническая возможность снятия их ежечасно.
Для оперативного принятия эффективных управленческих решений создана система ежедневного мониторинга работы головных насосных станций, с помощью которой отслеживается количество работающих агрегатов на предстоящий день в сравнении с количеством на эту же дату, в предшествующем году. Ведется учет отработанных агрегаточасов с начала года. Данная информация позволяет контролировать оптимальность графика работы насосных станций в текущем периоде с учетом складывающихся погодных и хозяйственных условий, а также распределять нагрузку на насосно-силовые агрегаты по времени использования.
Значительное влияние на внедрение разработанных мероприятий имеет человеческий фактор. Ответственное отношение сотрудников за внесение соответствующей информации в систему электронного документооборота должны иметь соответствующую мотивацию. Для исключения возможности отклонения от рекомендованных графиков, в дальнейшем необходимо внедрение цифровых технологий и интернета вещей.
На рис. 3 приводится скриншот оперативной информации.
Результатом такой организационной работы являются минимальные темпы роста тарифа на оплату электроэнергии. Если в 2020 г. средний тариф 1 кВт/ч
по Учреждению составил 4,74 руб., то в 2021 г. – 4,90 руб. (рост 3,3 %), а в 2022 г. – 4,94 руб. (рост 1 % по отношению к 2021 г. и 4 % к 2020 г.).
Представленный рис. 4 график потребления электроэнергии и ее стоимость позволяют наглядно продемонстрировать результаты работы, свидетельствующие о том, что в период с 2010 по 2022 г. объем и стоимость потребленной электроэнергии сопоставимы, что свидетельствует о нивелировании удорожания 1 кВт.
Ч проведением организационно-технологических мероприятий.
Основное потребление электроэнергии происходит при заборе воды из Волгоградского водохранилища и р. Волга. При общем потреблении 103 318 тыс. кВт·ч, на головные насосные станции первого подъема приходится 68 041 тыс. кВт·ч.
В связи с тем, что мелиоративные системы эксплуатируются уже 50…60 лет, насосно-силовое оборудование головных насосных станций работает с различной производительностью и эффективностью, т. к. за период эксплуатации подверглись ремонту как электродвигатели, так и насосы.
Приборы водоучета на головных водозаборах, установленные в соответствии с требованиями законодательства, показывают общие энергозатраты и не позволяют определить затраты отдельно взятой насосно-силовой установки. В связи с этим принято решение об установке на каждом агрегате комплекса приборов по учету электроэнергии, которые позволят анализировать их техническое состояние и принимать решения по постановке их на капитальный ремонт по удельному энергопотреблению на перекачку 1 тыс. м3 воды. Данные приборы не являются расчетными и используются в целях определения энергопотребления для нужд Учреждения.
В 2022 г. такие комплексы установлены на головных насосных станциях Среднеахтубинской и Тажинской оросительных системах. До поливного сезона 2023 г. планируется установить комплексы учета электроэнергии на головной насосной станции № 1 Городищенской и Райгородской оросительно-обводнительной системах. Потребление электроэнергии на этих насосных станциях в 2022 г. составило 44 613 тыс. кВт·ч на сумму 211 135 тыс. руб. (рис. 5).
Планируемые затраты на установку индивидуальных приборов составят 2245 тыс. руб. Планируемое расчетное сокращение потребления электроэнергии от эксплуатации наиболее эффективных агрегатов составляет 5 %, что в денежном выражении должно составить 10 557 тыс. руб., следовательно, затраты на монтаж учетного оборудования окупятся в течение трех месяцев эксплуатации.
Кроме того, отклонение удельного расхода электроэнергии любого агрегата от агрегата с минимальны-
ми показателями будет свидетельствовать о необходимости проверки рыбозащитных сооружений и своевременного их ремонта или очистки.
Принятие решения о ремонте рабочих агрегатов насосов тоже будет приниматься в зависимости от отклонения удельного расхода электроэнергии, т. е. появится возможность сравнить стоимость ремонта с размером стоимости электроэнергии, перерасходуемой в связи с ее увеличенным удельным расходом на перекачку 1 тыс. м3 воды.
Заключение. Основная идея проводимых технологических и организационных мероприятий в Управлении заключается в уменьшении финансовых затрат при оказании услуги по подаче воды, которые, в конечном счете, скажутся на уменьшении себестоимости выращенной сельскохозяйственной продукции, что несомненно отразится на социально-экономическом развитии страны.
Мероприятия по организации систематического учета расходов электроэнергии на всех уровнях ее использования, в филиалах управления, на оросительных системах проводятся с целью выявления неоправданные затрат. Основным результатом данной работы является разработка новых инструментов оценки потенциала использования ценозависимого управления затратами на электрическую мощность.
В Учреждении реализованы мероприятия по переходу энергопотребления на более высокий уровень напряжения. Кроме того, грамотный переход головных насосных станций на третью, либо четвертую ценовые категории также позволяют снизить расходы на оплату потребленной электроэнергии. Предложенный подход может быть использован при разработке ведомственных программ комплексного управления ценообразованием на потребление электрической энергии при оказании услуги по подаче воды.
1. State Report «On the state of energy conservation and energy Efficiency improvement in the Russian Federation in 2021» // Ministry of Economic Development of the Russian Federation. URL: https://www.economy.gov.ru/material/file/5 a79eed92247fc7cb91873a107625372/Energy_efficiency_2022.pdf 2. Omelchenko D.P., Uvarov I.P. Logistics in power engineering as a tool in matters of quality and reliability of power supply // Modern problems of science and education. 2015. No. 2-3. P. 234.
2. Omel'chenko D.P., Uvarov I.P. Logistika v energetike kak instrument v voprosah kachestva i nadezhnosti energosnabzheniya // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015. № 2-3. S. 234.
3. Solovyova I.A. Intelligent independent cost management for power consumption of an industrial enterprise // Bulletin of UrFU. Economics and Management series. 2017. Vol. 16. No. 1. P. 27-45.
4. Baev I.A. Cost management for electric power transmission services in an industrial region // The economy of the region. 2018. Vol. 14, issue 3. P. 955-969. 5. Dzyuba A.P., Solovieva I.A. Regional aspects of price- dependent management of electric power costs // The economy of the region. 2020. Vol. 16, issue 1. P. 171-186.
