Разработка ресурсосберегающих технологий и режимов на городском электрическом транспорте

условий эксплуатации на маршрутах и тому подобное. В сущности, затраты

энергии по счетчикам организации поставляющей электроэнергию учитывают весь

подвижной состав, так или иначе связаны с движением подвижного состава,

включая затраты на маневровые передвижения по депо, затраты на нулевые

пробеги, затраты во время обеденных перерывов, затраты на транспортирование

неисправного подвижного состава, на обкатку после ремонта и т.д. Сюда же

включаются все затраты на прием, трансформацию, выпрямление и передачу

электрической энергии по всему кругу от шин тяговых подстанций к

потребителю - подвижному составу.

Согласно вышеуказанному, общий объем потребляемой энергии может быть

представлен как функция

[pic]

то есть как зависимость от пробегов трамвая LTMq и троллейбуса LTGq,

от окружающей температуры ?q, и иных факторов ?q, которые могут влиять на

затраты энергии Qq и могут быть определены.

Ясно, что отдельная реализация за q-ий месяц не позволяет решить

задачу определения функциональных зависимостей, так как при любом

представлении функций решения будут неопределенными. На самом деле пробеги

LТMq, LTGq, достаточно сильно отличаются друг от друга, что отражается на

показателе потребляемой энергии. Поэтому для каждого месяца имеет место

независимые уравнения, задача имеет одно решение.

Данными для анализа будут статистические данные по результатам

деятельности предприятия «Горэлектротранспорта» за 1998 г.

Таблица 4.1

|№ |Пробег трамваев |Пробег |Среднемесячная |Затраты энергии, |

|п\п|( 10-3 маш.-км |троллейбусов ( |температура, °С |кВт-ч |

| | |10-3 маш.-км | | |

|1 |2058,6 |1860,5 |– 7,3 |13055,0 |

|2 |1946,7 |1779,4 |– 4,6 |12144,3 |

|3 |2171,3 |1957,4 |+ 0,1 |13080,5 |

|4 |2256,7 |1926,0 |+ 11,4 |11897,2 |

|5 |2317,0 |1950,4 |+ 24,5 |10796,1 |

|6 |2188,7 |1900,3 |+ 23,3 |10343,4 |

|7 |2081,9 |1868,3 |+ 25,7 |9773,1 |

|8 |1936,5 |1718,1 |+ 24,5 |9630,0 |

|9 |1842,1 |1628,3 |+ 16,6 |96,27,5 |

|10 |2038,0 |1758,7 |+ 11,6 |11297,8 |

|11 |1992,5 |1615,2 |+ 7,8 |11688,6 |

|12 |1997,8 |1720,0 |– 2,7 |12359,0 |

4.2. Расчет среднегодовых норм расхода энергии

С учетом данных предыдущей таблицы представим общую затрату энергии

за q-ий месяц как достижение усредненной удельной затраты на общий пробег

трамвая и троллейбуса, то есть:

[pic]; [pic]

С другой стороны, усредненная удельная затрата aq может быть

представлена суммой взвешенных удельных затрат для трамвая aTM и

троллейбуса аТБ:

[pic]

Лучше оценки аТМ и аТБ можно обнаружить за методом самых малых

квадратов. Для этого пометим погрешность между соответствующей

действительности величиной аq и прогнозируемой, подсчитанной через аТМ,

аТБ, как ?q, и возведем в квадрат:

[pic]

Берем частные производные по аТМ, аТБ и приравниваем их к нулю,

имеем:

[pic];

[pic].

Соответственно этой системе подсчитаем коэффициенты.

Таблица 4.2

|[pi|[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|c] | | | | | |

|1 |3919,1 |0,525 |0,475 |3,331 |11518,1 |

|2 |3726,1 |0,522 |0,478 |3,259 |10961,7 |

|3 |4121,7 |0,527 |0,473 |3,158 |12107,1 |

|4 |4182,7 |0,539 |0,461 |2,844 |12231,4 |

|5 |4267,4 |0,543 |0,457 |2,530 |12464,0 |

|6 |3989,0 |0,549 |0,451 |2,593 |11627,3 |

|7 |3950,2 |0,527 |0,473 |2,474 |11602,3 |

|8 |3654,5 |0,530 |0,470 |2,635 |10723,4 |

|9 |3470,4 |0,530 |0,470 |2,774 |10179,6 |

|10 |3796,7 |0,537 |0,463 |2,976 |11113,4 |

|11 |3537,7 |0,543 |0,457 |3,304 |10331,1 |

|12 |3717,8 |0,537 |0,463 |3,324 |10880,2 |

[pic]; [pic];

[pic]; [pic];

[pic].

Таким образом имеем систему алгебраических уравнений:

3,4258аТМ + 2,9797аТБ = 18,7985;

2,9797аТМ + 2,6039аТБ = 17,4034

Откуда:

[pic]

[pic]

Перемножая найденные средние значения удельных затрат энергии для

трамвая и троллейбуса на соответствующие пробеги LTMq, LТБq, имеем

приведенные к среднегодовым условиям эксплуатации затраты энергии Qq по

месяцам.

Влияние сезонных условий на расход электроэнергии

Сопоставляя соответствующей действительности затраты электроэнергии в

натуральных единицах с расчетными, приведенными к среднегодовым условиям

эксплуатации, можно сделать вывод, что влияние сезонных изменений условий

эксплуатации это перерасход энергии в зимний период до 12% при тех же

объемах пассажироперевозок. Это объясняется увеличением основного

сопротивления движению, увеличение времени работы освещения, отопление, и

тому подобное [8].

Подсчитаем разности затрат энергии между расчетной и соответствующей

действительности значениями по местам.

Таблица 4.3

|Q |аТМLTMq |aТБLТБq |Qq (трамв.)|Qq (тролл.)|?Qq |?q |

|1 |5043,6 |6474,5 |11518,1 |13055 |+1536,9 |-7,3 |

|2 |4769,4 |6192,3 |10961,7 |12144,3 |+1182,6 |-4,3 |

|3 |5319,7 |6787,4 |12107,1 |13080,5 |+973,4 |+0,1 |

|4 |5528,9 |6702,5 |12231,4 |11897,2 |-334,2 |+11,4 |

|5 |5676,6 |6787,4 |12464,0 |10796,1 |-1667,9 |+24,5 |

|6 |5362,3 |6265,0 |11627,3 |10343,4 |-1283,6 |+23,3 |

|7 |5100,6 |6501,7 |11602,3 |9773,1 |-1829,2 |+25,7 |

|8 |4744,4 |5979,0 |10723,4 |9630 |-1093,4 |+24,5 |

|9 |4513,1 |5666,5 |10179,6 |9627,5 |-552,1 |+16,6 |

|10 |4993,1 |6120,3 |11113,4 |11297,8 |+184,4 |+11,6 |

|11 |4710,1 |5621,0 |10331,1 |11688,6 |+1357,5 |+7,8 |

|12 |4894,6 |5985,6 |10889,2 |12359 |+1478,8 |-2,7 |

Считая связь между перерасходами энергии и температурой линей можно

записать:

[pic],

где RTM, RТБ - коэффициенты, которыми определяется влияние

среднемесячных температур ?q на затраты энергии; Т - среднегодовая

температура. Пометим через Qq расчетной затраты энергии при неизменных

(среднегодовых) условиях эксплуатации [6]. Согласно с методу самых малых

квадратов получим уравнения квадрата погрешности между расчетной и

соответствующей действительности затратами энергии:

[pic]

Соответственно, по всем месяцам:

[pic]

Взяв частичные производные по RTM, RTБ, и производные приравненные к

нулю, имеем уравнения:

[pic]

[pic]

Подсчеты сведены в таблице.

Таблица 4.4

|0,1359 |1,033 |-1,669 |-1,666 |-1,727 |

|0,1046 |0,934 |-1,422 |-1,342 |-1,277 |

|0,0861 |1,141 |-0,991 |-1,042 |-1,075 |

|-0,0296 |1,172 |+ 0,459 |+ 0,050 |+ 0,049 |

|-0,1475 |1,218 |+ 1,248 |+ 1,401 |+ 1,354 |

|-0,1135 |1,065 |1,138 |+ 1,207 |+ 1,139 |

|-0,1618 |1,048 |1,358 |+ 1,370 |+ 1,423 |

|-0,0967 |0,0896 |1,248 |+ 1,172 |+ 1,119 |

|-0,0488 |0,0809 |0,523 |+ 0,467 |+ 0,423 |

|0,0163 |0,966 |0,064 |+ 0,063 |+ 0,062 |

|0,1200 |0,837 |-0,284 |-0,265 |-0,238 |

|0,13078 |0,926 |-1,248 |-1,208 |-1,156 |

Продолжение таблицы 4.5

|[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|-0,266 |-0,237 |2,777 |2,986 |2,880 |

|-0,140 |-0,133 |1,802 |1,977 |1,888 |

|-0,090 |-0,092 |1,087 |1,156 |1,120 |

|-0,0015 |-0,0014 |0,002 |0,0023 |0,002 |

|-0,207 |-0,1997 |1,262 |1,831 |1,895 |

|-0,137 |-0,129 |1,455 |1,296 |1,378 |

|-0,222 |-0,230 |1,877 |1,989 |1,932 |

|-0,113 |-0,108 |1,373 |1,420 |1,395 |

|-0,028 |-0,0206 |0,217 |0,224 |0,221 |

|+ 0,001 |+ 0,001 |0,004 |0,004 |0,004 |

|-0,032 |-0,028 |0,070 |0,065 |0,068 |

|-0,158 |-0,151 |1,146 |1,142 |1,442 |

[pic]

Для избежания погрешностей, вызванным округлением чисел, в уравнениях

целесообразно преобразовать к уравнениям с относительными членами:

[pic]

[pic]; [pic];

[pic]; [pic].

В результате подсчетов имеем:

[pic]; [pic];

[pic]; [pic]

[pic]; [pic]; [pic];

[pic]

Таким образом, получим систему алгебраических уравнений:

RTM ? 2,45 ? 2063 ? 10,9 ? 13,073 + RТБ ? 3,48 ? 1798 ? 10,9 ? 14,225 =

11307,7 ? 1,3545

RTM ? 2,45 ? 2063 ? 10,9 ? 14,225 + RТБ 3,48 ? 1798 ? 10,9 ? 14,092 =

11307,7 ? 1,32491

Упростим эти выражения и решим уравнения относительно RTM

В результате получим:

RTM = 0,0095; RТБ = 0,01

Сравним соответствующие действительности затраты с затратами энергии,

подсчитанными за моделью, что учитывает влияние изменения условий

эксплуатации.

Погрешность между соответствующей действительности затратами и

моделью:

[pic]

Таблица 4.7

|Q |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|1 |0,17746 |2,17603 |0,57070 |1,18562 |

|2 |5,58870 |0,03604 |-0,41217 |-0,48868 |

|3 |2,58617 |6,68694 |3,81917 |4,52809 |

|4 |10,21274 |5,21686 |6,70351 |7,94784 |

|5 |16,09830 |6,68694 |9,52863 |11,29736 |

|6 |2,02794 |0,32706 |-0,74794 |-0,88677 |

|7 |0,66143 |2,62115 |1,20924 |1,43370 |

|8 |3,07395 |1,61880 |2,04867 |2,42895 |

|9 |14,12905 |11,03377 |11,46688 |13,59539 |

|10 |0,00769 |0,12934 |-0,02997 |0,03553 |

|11 |8,69559 |15,59483 |10,69465 |12,67982 |

|12 |0,54387 |1,60085 |0,85694 |1,01600 |

Продолжение таблицы 4.7

|[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|145,2137 |-154,0129 |-495,2959 |-466,9983 |-466,9983 |

|588,7114 |509,4358 |-37,5718 |-43,4185 |-43,4185 |

|-20,4781 |-40,3475 |-59,5838 |-30,2415 |-30,2415 |

|1687,1752 |1685,9505 |1106,6372 |1107,4410 |1107,4410 |

|4757,5534 |4688,7052 |2775,2689 |2816,0093 |2816,0093 |

|1557,1178 |1521,2380 |-561,0649 |-574,3982 |-574,3982 |

|974,8205 |985,7588 |1802,1929 |1782,1952 |1782,1952 |

|1941,4724 |-1951,0164 |-1300,2759 |-1293,9152 |-1293,9152 |

|2800,4028 |-2805,2448 |-2276,6923 |-2272,7556 |-2272,7556 |

|46,9852 |46,9565 |-176,8116 |-176,9198 |-176,9198 |

|1088,9277 |1100,3643 |-1353,3309 |1339,2651 |-1339,2651 |

|84,5393 |78,4376 |123,5881 |133,2022 |133,2022 |

Продолжение таблицы 4.7

|[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|62,701 |59,119 |15,935 |59,373 |-13045,3 |-13835,8 |

|21,784 |25,173 |-42,834 |36,559 |-4512,3 |-3904,7 |

|0,295 |0,150 |61,693 |105,606 |-488,9 |-963,3 |

|130,560 |130,655 |40,793 |31,013 |6740,7 |6735,8 |

|640,604 |650,01 |-44,458 |-30,476 |-13138,8 |-12948,6 |

|535,307 |547,932 |-29,739 |12,700 |-22836,9 |-22310,7 |

|689,162 |681,515 |-9,414 |-19,935 |-13878,5 |-14033,2 |

|580,882 |578,040 |63,702 |49,157 |-40237,3 |-40435,1 |

|261,273 |260,821 |136,785 |128,535 |27111,7 |-27158,6 |

|134,425 |134,508 |-0,0188 |0,082 |-114,8 |-114,8 |

|65,318 |64,640 |-24,324 |-34,650 |3046,4 |3078,4 |

|5,306 |5,719 |-16,789 |-30,645 |-2610,2 |-2421,8 |

4.3. Распределение расхода электроэнергии по видам подвижного состава

На основании рассчитанных выше коэффициентов становится возможным

распределить затраты энергии отдельно по трамваю и троллейбусу. Для этого

воспользуемся данными приведенного пробега LТМq, LТБq согласно с

выражениями:

[pic];

[pic]

Разность между суммой QTMq, QТБq и соответствующей действительности

затратами Qq представляет погрешность, что нужно оценить.

Результаты расчетов приведенные в таблице

Таблица 4.8

|q |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|1 |-18,2 |2151,2 |1860,5 |1,0677 |1,0560 |6054,46|6214,31|

|2 |-15,5 |2022,6 |1779,4 |1,0577 |1,0477 |5639,20|5896,71|

|3 |-10,8 |2206,0 |1950,4 |1,0401 |1,033 |6048,20|6374,55|

|4 |0,5 |2279,3 |1926,0 |0,9981 |0,9985 |5996,82|6082,80|

|5 |13,6 |2317,0 |1950,4 |0,9494 |0,9581 ? |5798,57|5910,63|

|6 |12,4 |2197,5 |1800,3 |0,9538 |0,9618 |5525,00|5476,82|

|7 |14,8 |2169,3 |1868,3 |0,9449 |0,9544 |5403,20|5639,96|

|8 |13,6 |2050,8 |1718,1 |0,9494 |0,9581 |5132,37|5206,65|

|9 |5,7 |1958,2 |1628,3 |0,9788 |0,9824 |5052,38|5059,67|

|10 |0,7 |2135,8 |1758,7 |0,9974 |0,9978 |5615,33|5550,53|

|11 |3,1 |1995,6 |1615,2 |1,0115 |1,0095 |5320,90|5157,41|

|12 |136,6 |2097,7 |1720,0 |1,0506 |1,0419 |5809,33|5668,31|

Проанализируем закономерность погрешности, то есть отклонений

рассчитанных за моделью значений затрат энергии от соответствующей

действительности. Прежде всего установим наличие или отсутствие зависимости

от имеющих факторов — сезонного влияния или колебаний выпуска. Для этого по

предыдущим данных заполним таблицу

Таблица 4.9

|Q |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|1 |13055,0 |12268,77 |786,23 |-7,3 |-5739,5 |53,29 |

|2 |12144,3 |11535,91 |608,39 |-4,6 |-2798,6 |21,16 |

|3 |13080,5 |12422,75 |657,75 |од |65,7 |0,01 |

|4 |11897,2 |12079,62 |-182,42 |11,4 |-2079,6 |129,96 |

|5 |10796,1 |11709,2 |-913,10 |24,5 |-22371,0 |600,25 |

|6 |10343,4 |11001,82 |-658,42 |23,3 |-15341,2 |542,89 |

|7 |9773,1 |11043,16 |-1270,06 |25,7 |-32640,5 |660,49 |

|8 |9630,0 |10339,02 |-709 |24,5 |-17370,5 |600,25 |

|9 |9627,5 |10112,05 |-484,55 |16,6 |-8043,5 |275,56 |

|10 |11297,8 |11165,86 |131,94 |11,6 |1530,5 |134,56 |

|11 |11688,6 |10478,31 |1210,29 |7,8 |— |— |

|12 |12359,0 |11477,64 |881,36 |-2,7 |2379,7 |7,29 |

Как видно из первых трех столбцов таблицы, погрешность достигает

больших значений. Поскольку модель базировалась на всех, без исключения,

данных за 12 месяцев, коэффициенты модели были подсчитанные без надлежащей

критики восходящих данных и без установления соответствия начисленных

затрат энергии соответствующей действительности значением.

Обращает на себя внимание показатель затрат энергии за ноябрь месяц,

который существенным образом выпадает с общей картины. Это выпадения и

повлекло к уменьшению удельных затрат aТМ, аТБ, и, соответственно, внесло

погрешности RТМ, RТБ. Бесспорно, здесь имеет место так называемое

«регулирование» затрат энергии, когда с внимания внутренние регламенты

организация предоставляющая электроэнергию прибавляет или уменьшает данные

затрат крупных потребителей.

Для установления соответствующей действительности затрат, которые бы

отвечали транспортной работе и были бы свободными от административно

плановых прибавлений, исключим ноябрь из расчета и установим коррекцию к

модели. Подсчитаем коэффициенты регрессии

[pic]

где [pic], [pic].

Соответствующие значения сведены к предыдущей таблице. Расчеты дают

регрессию: ?Qq = 501,85 - 54,25?q,

В данное время нужно распределить расхождение по видам транспорта, то

есть разложить коэффициенты А, В для трамвая и троллейбуса.

Разложение коэффициента А происходит согласно с величиной LТМ, аТМ,

L, соответственно, с аТБ и LTБ:

[pic], [pic]

[pic], [pic]

Разложение коэффициента В выполняется с учетом аТМ, LТМ, RTM, aТБ,

LТБ, RТБ;

[pic], [pic]

[pic], [pic]

Согласно результатам разложения коэффициентов регрессии, нужно

подправить модель. Для этого введем в восходящие зависимости

административные прибавления:

[pic];

[pic]

Рассмотрев состав этих уравнений, установим скорректированные

коэффициенты:

[pic] [pic]

[pic] [pic]

С учетом коррекции, имеем уточненные модели затрат энергии по видам

транспорта:

[pic];

[pic];

Анализ экономии расхода электроэнергии (общие сведения)

Существующая система хозяйствования предприятий городского

электротранспорта основана на принципе расхода, то есть главным смыслом

деятельности руководства является потребление запланированных под заданные

показатели ресурсов. Эта система вступила в противоречие с экономической

реформой, которая отразилась на резком падении объемов перевозок, ухудшении

технического состояния основных фондов, росте задолженности.

Тем не менее, новая модель хозяйствования скоро будет задействована и

тогда появится проблема рационального использования ресурсов, в частности,

энергетических. Разговоры, которые ведутся в профессиональных кругах

относительно кардинальных путей экономии электроэнергии, касаются, в

основном, проблемы подсчета затрат энергии непосредственно на подвижном

составе, как это делается на железной дороге. Внедрению счетчиков энергии

на трамваях и троллейбусах мешает лишь их стоимость и необходимость текущих

затрат на их содержание, техническое обслуживание и ремонт. При этом

отпадает необходимость прежде всего оптимизировать условия эксплуатации,

так как никакое профессиональное мастерство водителя не позволит избежать

потерь энергии на повторных пусках, которые имеют объективные причины,

обусловленные расположением относительно остановок поворотов, специальных

частей, и, наконец, расстояний между остановками. Поэтому, первое чем

следует заниматься так это оснащением подвижного состава счетчиками, нужно

проанализировать составные затраты энергии для предотвращения бесполезных

затрат, и лишь после доведения условий эксплуатации к состоянию, когда

бесполезные затраты достигнут минимума и дальнейшее их уменьшения

невозможно, то далее следует организовать индивидуальный подсчет энергии.

С предыдущих выводов следует, что на затраты энергии большое влияние

имеют климатические условия. Следовательно, данные фактических затрат нужно

освободить от влияния климатических условий, оставив лишь зависимости от

условий эксплуатации.

Потери на климатические условия

Потери на климатические условия относятся к потерям, на которые

повлиять почти невозможно. Причиной этих потерь является увеличение

основного сопротивления движению, обусловленное увеличение вязкости

смазочного масла в редуктора при низких температурах, наличием снега и льда

на проезжих частях, которые являются причинами буксования, увеличением

времени на пассажирооборот остановки в зимний период и тому подобное. Эти

затраты могут быть уменьшены лишь при условиях уменьшения удельных затрат

aТМ и аТБ, которые зависят от условий эксплуатации.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12