Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС
Проаналізовано структуру виробництва електроенергії в Україні. Виявлено, що теплова енергогенерація є важливим елементом енергетичного сектору України. Запропоновано спосіб оптимізації теплової енергогенерації з використанням експериментального моделювання, суть якої полягає в генеруванні комбінацій...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Управління економікою: теорія та практика |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут економіки промисловості НАН України
2018
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159921 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС / О.С. Сердюк // Управління економікою: теорія та практика: Зб. наук. пр. — К: ІЕП НАНУ, 2018. — С. 213-227. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159921 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Сердюк, О.С. 2019-10-18T18:30:59Z 2019-10-18T18:30:59Z 2018 Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС / О.С. Сердюк // Управління економікою: теорія та практика: Зб. наук. пр. — К: ІЕП НАНУ, 2018. — С. 213-227. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 2221-1187 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159921 Проаналізовано структуру виробництва електроенергії в Україні. Виявлено, що теплова енергогенерація є важливим елементом енергетичного сектору України. Запропоновано спосіб оптимізації теплової енергогенерації з використанням експериментального моделювання, суть якої полягає в генеруванні комбінацій розподілення навантаження серед ТЕС, за якої питомі витрати будуть найменшими. Розроблено абстрактну (комп’ютерну) експериментальну модель, що генерує випадкові комбінації розподілення навантаження серед ТЕС, із подальшим пошуком оптимальної комбінації. Як інструмент розробки моделі використано мову програмування Python. Здійснено експериментальне моделювання процесів завантаження потужностей Запорізької, Добротвірської, Ладижинської, Вуглегірської та Курахівської ТЕС. Запропоновано організаційні заходи щодо підвищення ефективності теплової енергогенерації. Проанализирована структура производства электроэнергии в Украине. Выявлено, что тепловая энергогенерация является важным элементом энергетического сектора Украины. Предложен способ оптимизации тепловой энергогенерации с использованием экспериментального моделирования, суть которого заключается в генерировании комбинаций распределения нагрузки среди ТЭС, при которой удельные затраты будут наименьшими. Разработана абстрактная (компьютерная) экспериментальная модель, генерирующая случайные комбинации распределения нагрузки среди ТЭС с последующим поиском оптимальной комбинации. В качестве инструмента разработки модели использован язык программирования Python. Осуществлено экспериментальное моделирование процессов загрузки мощностей Запорожской, Добротворской, Ладыжинской, Углегорской и Кураховской ТЭС. Предложены организационные мероприятия по повышению эффективности тепловой энергогенерации. Analyzed the structure of electricity production in Ukraine. It is revealed that TPP is an important element of the energy sector of Ukraine. A method is proposed for optimizing thermal power plant using experimental simulation, the essence of which is to generate load distribution combinations among thermal power plants at which the unit costs will be minimal. An abstract (computer) experimental model has been developed that generates random combinations of load distribution among thermal power plants and then searches for the optimal combination. As a tool for developing a model, the programming language Python is used. Experimental modeling of the processes of capacity utilization of the Zaporizhzhya, Dobrotvorskaya, Ladyzhynsky, Uglegorskaya and Kurakhovskaya TPPs has been carried out. Organizational measures to improve the efficiency of thermal power plant are proposed. uk Інститут економіки промисловості НАН України Управління економікою: теорія та практика Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС Экспериментальное моделирование процессов оптимизации нагрузки на ТЭС Experimental modeling of loading optimization processes on TPP Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС |
| spellingShingle |
Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС Сердюк, О.С. |
| title_short |
Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС |
| title_full |
Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС |
| title_fullStr |
Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС |
| title_full_unstemmed |
Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС |
| title_sort |
експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на тес |
| author |
Сердюк, О.С. |
| author_facet |
Сердюк, О.С. |
| publishDate |
2018 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Управління економікою: теорія та практика |
| publisher |
Інститут економіки промисловості НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Экспериментальное моделирование процессов оптимизации нагрузки на ТЭС Experimental modeling of loading optimization processes on TPP |
| description |
Проаналізовано структуру виробництва електроенергії в Україні. Виявлено, що теплова енергогенерація є важливим елементом енергетичного сектору України. Запропоновано спосіб оптимізації теплової енергогенерації з використанням експериментального моделювання, суть якої полягає в генеруванні комбінацій розподілення навантаження серед ТЕС, за якої питомі витрати будуть найменшими. Розроблено абстрактну (комп’ютерну) експериментальну модель, що генерує випадкові комбінації розподілення навантаження серед ТЕС, із подальшим пошуком оптимальної комбінації. Як інструмент розробки моделі використано мову програмування Python. Здійснено експериментальне моделювання процесів завантаження потужностей Запорізької, Добротвірської, Ладижинської, Вуглегірської та Курахівської ТЕС. Запропоновано організаційні заходи щодо підвищення ефективності теплової енергогенерації.
Проанализирована структура производства электроэнергии в Украине. Выявлено, что тепловая энергогенерация является важным элементом энергетического сектора Украины. Предложен способ оптимизации тепловой энергогенерации с использованием экспериментального моделирования, суть которого заключается в генерировании комбинаций распределения нагрузки среди ТЭС, при которой удельные затраты будут наименьшими. Разработана абстрактная (компьютерная) экспериментальная модель, генерирующая случайные комбинации распределения нагрузки среди ТЭС с последующим поиском оптимальной комбинации. В качестве инструмента разработки модели использован язык программирования Python. Осуществлено экспериментальное моделирование процессов загрузки мощностей Запорожской, Добротворской, Ладыжинской, Углегорской и Кураховской ТЭС. Предложены организационные мероприятия по повышению эффективности тепловой энергогенерации.
Analyzed the structure of electricity production in Ukraine. It is revealed that TPP is an important element of the energy sector of Ukraine. A method is proposed for optimizing thermal power plant using experimental simulation, the essence of which is to generate load distribution combinations among thermal power plants at which the unit costs will be minimal. An abstract (computer) experimental model has been developed that generates random combinations of load distribution among thermal power plants and then searches for the optimal combination. As a tool for developing a model, the programming language Python is used. Experimental modeling of the processes of capacity utilization of the Zaporizhzhya, Dobrotvorskaya, Ladyzhynsky, Uglegorskaya and Kurakhovskaya TPPs has been carried out. Organizational measures to improve the efficiency of thermal power plant are proposed.
|
| issn |
2221-1187 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159921 |
| citation_txt |
Експериментальне моделювання процесів оптимізації навантаження на ТЕС / О.С. Сердюк // Управління економікою: теорія та практика: Зб. наук. пр. — К: ІЕП НАНУ, 2018. — С. 213-227. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT serdûkos eksperimentalʹnemodelûvannâprocesívoptimízacíínavantažennânates AT serdûkos éksperimentalʹnoemodelirovanieprocessovoptimizaciinagruzkinatés AT serdûkos experimentalmodelingofloadingoptimizationprocessesontpp |
| first_indexed |
2025-11-25T22:29:23Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:29:23Z |
| _version_ |
1850563649833271296 |
| fulltext |
213
63 Гранатуров В. М. Экономический риск: сущность, методы
измерения, пути снижения: учебное пособие. М.: Дело и Сервис,
1999. 112 с.
64. Домашенко М. Д. Формування показника комплексної
оцінки рівня економічної безпеки зовнішньоекономічної діяльності
машинобудівних підприємств. Вісник Донецького національного
університету. 2011. Спецвипуск. Т. 1. С. 312-314.
65. Ілляшенко С.М., Олефіренко О.М. Управління портфелем
замовлень науково-виробничого підприємства: монографія; за заг.
ред. С.М. Ілляшенка. Суми: Університетська книга, 2008. 272 с.
66. Мескон М.Х., Альберт М., Ходоури Ф. Основы менедж-
мента. Пер. с англ. М.: Дело, 1992. 702 с.
67. Федулова Л.І. Сучасний погляд на управління підприємс-
твом. Наукові праці ДонНТУ. Серія: Економічна. Вип. 31-3, 2007.
С. 190-195.
Надійшла до редакції 21.11.2018 р.
О.С. Сердюк, к.е.н.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ
ОПТИМІЗАЦІЇ НАВАНТАЖЕННЯ НА ТЕС
В Україні на мікроекономічному рівні процеси теплової
енергогенерації (хоча це не проголошується офіційно) традиційно
розглядаються через призму планової моделі господарювання.
Фактично, з переходом до ринкової економіки змінилася форма, а
не зміст господарської політики. Як і раніше, ефективність роботи
теплової електростанції (ТЕС) характеризується обсягом виробле-
ної електроенергії. Перед цією характеристикою показники ефек-
тивності виробництва, такі як питомі витрати палива та викиди за-
бруднюючих речовин1, відходять на другий план. Показники ефек-
тивності виробництва у тепловій енергогенерації можна було б
1 Негативний ефект від них може проявлятися у вигляді не лише
екстерналій, але і штрафних санкцій за невиконання міжнародних зо-
бов’язань (щодо зниження викидів забруднюючих речовин).
© О.С. Сердюк, 2018
214
ігнорувати й далі без суттєвої шкоди для господарства, як би не під-
вищення цін на енергоносії1 та критичний рівень забруднення по-
вітря.
У сучасних умовах (відсутності ресурсу та стимулів) україн-
ський сектор теплової енергетики не в змозі швидко реалізувати
технічні заходи щодо підвищення ефективності виробництва
(оновлення та модернізація устаткування ТЕС). Тому на першому
етапі доцільно реалізувати організаційні можливості, тобто вико-
ристати внутрішній потенціал для оптимізації процесів теплової
енергогенерації.
Сьогодні питання підвищення ефективності теплової енерго-
генерації розглядаються вченими переважно у технічній площині.
Так, на думку А. Халатова, нова енергетична стратегія України має
включати ряд заходів щодо розвитку теплової енергетики, зокрема
заміну котлів на діючих енергоблоках ТЕС [1]. Позиція науковця є
цілком логічною, однак вона не має під собою матеріальних підстав
для швидкої реалізації.
У новій енергетичній стратегії України до 2035 року «Без-
пека, енергоефективність, конкурентоспроможність» [2] не пропо-
нується конкретних заходів щодо підвищення ефективності тепло-
вої енергогенерації, лише визначено цілі. Наприклад, створення
конкурентних ринків, прозорий механізм формування тарифів, без-
перешкодний доступ до ринків й існуючої інфраструктури тощо.
Теоретично, досягнення таких цілей сприятиме залученню інвести-
цій до енергетичного сектору та, як наслідок, підвищенню ефек-
тивності виробництва. Однак у контексті енергетичної стратегії
вони виглядають занадто узагальнено, без зазначення організацій-
ної складової їх виконання.
Частково питання організаційної складової підвищення ефек-
тивності теплової енергогенерації розглядає С. Дубовський. На
його думку, підвищення податку на викиди забруднюючих речовин
до 10 разів спонукатиме власників ТЕС до реалізації заходів щодо
модернізації виробництва [3]. Подібний висновок є неоднозначним,
оскільки без паралельного підвищення тарифів такі дії можуть при-
звести до виходу виробників електроенергії з ринку.
Науковий доробок українських учених [4-9] є суттєвим внес-
ком у розв’язання існуючих проблем вітчизняного промислового
1 З огляду на глибину шахт та потужність пластів, собівартість ви-
добутку вітчизняного вугілля (основний вид палива для українських ТЕС)
дорівнює, а в деяких випадках навіть перевищує ринкову ціну.
215
сектору економіки та можливості їх ефективного вирішення. Проте
перелік проблемних питань для подальших досліджень цим не ви-
черпується. Недостатньо уваги приділено організаційним аспектам
оптимізації процесів теплової енергогенерації в Україні, адже за
відсутності можливості реалізації оновлення та модернізації устат-
кування ТЕС у короткостроковій перспективі доцільно комплексно
оптимізувати навантаження на ТЕС, що забезпечить збільшення об-
сягу власних коштів ТЕС.
Метою статті є розробка організаційних заходів щодо підви-
щення ефективності теплової енергогенерації.
До 80-х років минулого століття теплова енергогенерація
була основою енергетичного сектору України. Станом на 1980 р. на
неї припадало 85,5 % республіканської енергогенерації. Із введен-
ням в експлуатацію у 1980-1987 рр. альтернативних потужностей
атомної генерації теплова енергетика не втратила своєї значущості,
оскільки продовжувала забезпечувати більшу частину енергетич-
них потреб УРСР. На піку використання потужностей атомної ге-
нерації на тепловий сектор енергетики припадало 68% вітчизняної
енергогенерації, тоді як сукупне виробництво АЕС не перевищу-
вало 25% (7% припадало на гідроенергетику). Після 1990 р., унаслі-
док зниження споживання електроенергії в Україні, зазнала змін
структура її виробництва. Частка атомної генерації зросла в 1,5-
2 рази. Такі зміни були зумовлені зниженням навантаження на сек-
тор теплової енергетики, що автоматично підвищило частку АЕС у
структурі виробництва електроенергії.
Від початку 1990-х років структура виробництва електро-
енергії в Україні майже не змінювалася. Частка теплової енергоге-
нерації коливалася в діапазоні 42-47%, частка атомної енергетики –
45-50%. Ситуація змінилась у 2014 р., коли внаслідок збройного
конфлікту на сході України було від’єднано від енергетичної сис-
теми дві ТЕС (Зуївську та Старобешівську) та втрачено доступ до
родовищ антрацитового вугілля на Донбасі. Як наслідок, суттєво
скоротився обсяг теплової енергогенерації (рис. 1).
У 2018 р. частка теплової генерації складає 37% від загаль-
ного виробництва електроенергії в Україні: на ТЕС припадає 32%,
на ТЕЦ − 5 %. Наразі виробничі потужності діючих ТЕС заванта-
жені менш ніж на половину, що зумовлено внутрішнім попитом на
теплову генерацію. Щодо ТЕС, які працюють на антрацитових мар-
ках вугілля, окрім внутрішнього попиту, то на рівень їх заванта-
ження вплинув дефіцит палива (рис. 2).
216
Розроблено за джерелами [10-14].
Рис. 1 Динаміка виробництва електроенергії тепловим (ТЕ),
атомним (АЕ) та відновлювальним (ВЕ) секторами,
млн кВт·год / рік
Розроблено за джерелом [14].
Темним кольором позначено ТЕС, які працюють на вугіллі газових марок,
світлим – антрацитових.
Рис. 2. Завантаження потужностей ТЕС України
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
ТЕ
АЕ
ВЕ
0
10
20
30
40
50
60
%
217
За 2018 р. українські ТЕС, які працюють на газових марках
вугілля, спожили 16 616 тис. т палива1. У питомому перерахунку це
497 г вугілля на 1 кВт·год електроенергії. Оскільки український се-
ктор теплової енергетики використовує менше половини наявних
потужностей (зокрема ТЕС, які працюють на газових марках ву-
гілля), можна припустити, що показник 497 г вугілля / 1 кВт·год
електроенергії є далеким від оптимального. Такі припущення ви-
пливають із теорії виробничих функцій, згідно з якою точка опти-
мальних витрат ресурсу перебуває на рівні виробництва, який від-
повідає перелому функції, тобто тій точці, після якої тренд змінює
свій характер (рис. 3). Як правило, точка оптимальності перебуває в
діапазоні 40-80% завантаження виробничої потужності.
Розроблено автором.
Рис. 3 Оптимальні витрати ресурсу з точки зору теорії
виробничих функцій
Слід зауважити, що наразі встановлення оптимального рівня
навантаження на кожній ТЕС суперечить потребам енергетичної си-
стеми. Тобто регіони, які забезпечуються за рахунок ТЕС, не потре-
бують такої кількості електроенергії, що відповідає оптимальному
рівню навантаження. Перенаправлення навантаження з атомної ге-
1 Показник визначено шляхом конвертації сукупних витрат пито-
мого палива (який традиційно наводиться у статистичній звітності) у ву-
гілля за коефіцієнтом 1,232, який є усередненим для кам’яного вугілля.
Тренд
Точка оптимальності
Витрати палива
В
ир
об
ни
цт
во
е
/е
27 % 73 %
25
75
218
нерації на теплову теж не має сенсу, оскільки остання у будь-якому
випадку є менш економічною. З огляду на це доцільно розподілити
навантаження між ТЕС таким чином, щоб при поточному попиті на
теплову генерацію сукупний показник питомих витрат палива був
найнижчим.
Об’єктом даного дослідження є п’ять ТЕС, які працюють на
вугіллі газових марок: Запорізька, Добротвірська, Ладижинська,
Вуглегірська, Курахівська. Бурштинську ТЕС не взято до уваги,
оскільки вона розташована в межах енергетичного острова, що об-
межує комунікативний зв'язок електростанції з об’єднаною енерге-
тичною системою (ОЕС) України. Крім того, не враховано діяль-
ність ТЕС, що працюють на антрацитових марках вугілля, оскільки
критично низький рівень завантаження потужностей (зумовлений
дефіцитом палива) майже нівелює маневрові можливості підпри-
ємств даної групи.
Концептуально завдання пошуку оптимальної комбінації на-
вантаження на ТЕС, що характеризуватиметься найменшими пито-
мими витратами палива, можна вирішити шляхом проектування за-
гального обсягу електроенергії на виробничі функції ТЕС (рис. 4).
Розроблено автором.
Рис. 4. Приклад проектування загального обсягу електроенергії
на виробничі функції ТЕС
2 500 млн кВт год
15 000 тис. т
ТЕС 1 ТЕС 2 ТЕС 3
Запит на виробництво
електроенергії
500750
1250
2 5005 000 7 500
Витрати вугілля
219
Вхідними даними у цьому процесі є запит на виробництво
певного обсягу електроенергії та безпосередньо виробничі функції
ТЕС. Виробничі функції Запорізької, Добротвірської, Ладижинсь-
кої, Вуглегірської та Курахівської ТЕС представлено у вигляді ло-
гарифмічного тренду, що характеризує залежність витрат палива
від виробництва електроенергії.
Завдання пошуку оптимальної комбінації навантаження на
ТЕС ускладнюється широтою діапазону можливих значень. Тобто
ТЕС може виробляти різні обсяги електроенергії, що разом з анало-
гічними можливостями інших електростанцій створює колосальну
кількість можливих комбінацій навантаження. Для вирішення да-
ного завдання розроблено абстрактну (комп’ютерну) експеримента-
льну модель, що генерує випадкові комбінації розподілення наван-
таження серед ТЕС із подальшим пошуком оптимальної комбінації
(рис. 5). Як інструмент розробки моделі використано мову програ-
мування Python.
За алгоритмом програми оператором задаються два вхідних
показники: кількість експериментів (кількість сформованих та про-
аналізованих комбінацій навантаження ТЕС); запит на виробництво
електроенергії (сукупна кількість електроенергії, яку мають виро-
бити ТЕС). Кількість експериментів відповідає кількості циклів
першого порядку. Тобто в межах кожного витку циклу здійснюва-
тиметься інший цикл (другого порядку). Завершенням витку циклу
першого порядку є формування однієї випадкової комбінації на-
вантаження на електростанцію, де за показник кожної окремої ТЕС
відповідатиме цикл другого порядку.
Робота циклу другого порядку передбачає генерування для
кожної ТЕС випадкового показника навантаження, який має пере-
бувати в межах діапазону, визначеного обмеженнями. У програму
закладено обмеження, що відповідають максимальним і мінімаль-
ним середньорічним показникам завантаження потужностей ТЕС за
останні 10 років (див. таблицю). У рамках такого обмеження зага-
льний запит на виробництво електроенергії (п’ятьма ТЕС) перебу-
ватиме в діапазоні 17 927-27 812 млн кВт·год на рік.
Вибір обмежень обумовлений досвідом використання відпо-
відних діапазонів навантажень. Перевищення цих діапазонів є неба-
жаним з огляду на відсутність емпіричних даних. Тобто достеменно
невідомо, наскільки стабільно функціонуватимуть виробничі сис-
теми ТЕС в умовах підвищеного навантаження. Заниження наведе-
220
Розроблено автором.
Рис. 5. Алгоритм роботи програми
Перелік ТЕС
Рівняння
тренду
Обмеження
Кількість
експериментів
(комбінацій)
Запит на вироб-
ництво електро-
енергії
Пошук обмежень,
що відповідають
певній ТЕС
Рандомізація зна-
чення в межах діа-
пазону обмежень
Аналіз на відпо-
відність загаль-
ному обсягу
Випадкове зна-
чення наванта-
ження
Пошук тренду,
що відповідає
певній ТЕС
Визначення обсягів витрат палива, що відпові-
дають випадковому показнику навантаження
Комбінація
навантаження
Комбінація
витрат
палива
Комплексні комбінації
Пошук оптимальної комбінації Оптимальна комбінація
– вхідні дані, що задаються оператором; – вхідні дані, закладені у програму;
– процес; – проміжний результат; – основний результат;
– початок циклу; – вихід із циклу.
221
Таблиця
Обмеження на виробництво електроенергії для ТЕС,
млн кВт·год / рік
ТЕС
Максимально допус-
тиме навантаження
Мінімально допустиме
навантаження
Запорізька 6309 4710
Добротвірська 2631 1457
Ладижинська 5904 3507
Вуглегірська 5846 2287
Курахівська 7122 5966
них діапазонів також є небажаним, оскільки ставить під сумнів до-
цільність подальшої експлуатації ТЕС1.
Маючи згенерованим випадковий показник навантаження для
певної ТЕС, програма визначає відповідний цьому показнику обсяг
витрат палива. Для виконання даної операції вона звертається до
рівнянь тренду, які попередньо було внесено у код2 (рис. 6).
На основі встановлених показників формуються комплексні
комбінації, які у програмній площині мають такий вигляд: [ {‘назва
ТЕС’: ‘згенерований показник навантаження’, ‘відповідний показ-
ник витрат палива’}, {‘…’: ‘…’, ‘…’} ]. За формуванням комплекс-
них комбінацій програма запускає внутрішній цикл, що аналізує су-
марні витрати палива за кожною комбінацією, визначаючи най-
менші. Саме таке розподілення навантаження є оптимальним з то-
чки зору ефективності енергогенерації.
Отже, з використанням наведеної експериментальної моделі
можна визначити оптимальну комбінацію розподілення наванта-
ження серед ТЕС, при якій питомі витрати палива будуть наймен-
шими.
1 При встановленні навантаження ТЕС на рівні, нижчому за емпі-
рично відомий, виникають ризики критичного зниження ефективності
енергогенерації, оскільки: підвищуються питомі витрати палива; зростає
частка постійних витрат; зменшується частка відпуску електроенергії у
мережу (оскільки збільшується частка власного енергоспоживання ТЕС).
2 За усталеною парадигмою програмування виведення рівнянь
тренду має бути проміжним результатом роботи програми. Тобто про-
грама має виводити рівняння тренду на основі аналізу заданої вибірки. Од-
нак оскільки процеси програмування не є самоціллю дослідження, задля
спрощення та прискорення розробки моделі рівняння тренду були зазда-
легідь визначені в Microsoft Excel та задані як елемент програмного коду.
222
Відповідність функцій: zap_tes – Запорізька ТЕС; dobr_tes – Добротвір-
ська ТЕС; lad_tes – Ладижинська ТЕС; vuh_tes – Вуглегірська ТЕС; kur_tes –
Курахівська ТЕС. X – показник навантаження, Y – показник витрат палива.
Розроблено автором.
Рис. 6. Функції Python, що описують рівняння тренду
Здійснено експериментальне моделювання процесів заванта-
ження потужностей Запорізької, Добротвірської, Ладижинської,
Вуглегірської та Курахівської ТЕС. З метою порівняння поточної
та потенційної ефективності енергогенерації запит на виробни-
цтво електроенергії встановлено на рівні, що відповідає 2018 р.
(23 646 млн кВт·год / рік). Для підвищення точності результатів мо-
делювання здійснено 5 млн експериментів1. Вхідні дані (що зада-
ються оператором) та результати роботи програми представлені у
вигляді консолі інтегрованого середовища розробки та гістограм
розподілення (рис. 7 та 8).
За результатами експериментального моделювання встанов-
лено, що Вуглегірська ТЕС має підвищити поточний рівень заван-
таження потужностей на 35%. Тоді як Запорізька ТЕС має змен-
1 Час виконання експериментів склав 7 хвилин 39 секунд.
223
Розроблено автором.
Рис. 7. Результати роботи програми, представлені у вигляді
консолі інтегрованого середовища розробки
Розроблено автором.
Рис. 8. Діаграми розподілення навантаження та витрат
палива серед ТЕС
шити на 1,5%, Добротвірська – на 42, Ладижинська – на 10%. Рівень
завантаження потужностей Курахівської ТЕС має залишитися не-
змінним. При такій комбінації навантаження питомі витрати палива
по п’ятьох ТЕС складатимуть 462 г вугілля на 1 кВт·год електро-
енергії, що на 16 г менше за поточний рівень (479 г)1. Із переходом
до такої моделі виробництва (за умови аналогічного запиту на ви-
робництво електроенергії), заощаджуватиметься близько 383 тис. т
вугілля на рік, що дорівнює 3,4% від загального споживання2.
1 Показник питомих витрат вугілля по п’ятьох ТЕС: Запорізькій,
Добротвірській, Ладижинській, Вуглегірській, Курахівській.
2 Якщо взяти за основу показники виробництва українських вугле-
добувних підприємств за 2018 р., то обсяг вугілля у 383 тис. т дорівнює
річному вуглевидобутку ДП «Селидіввугілля», дворічному – ДП «Торе-
цьквугілля» та ДП «Первомайськвугілля», чотирирічному – ДП «Во-
линьвугілля».
224
Для оцінки потенційних втрат у ретроспективі виконано екс-
периментальне моделювання процесів завантаження потужностей
Запорізької, Добротвірської, Ладижинської, Вуглегірської та Кура-
хівської ТЕС у 2014-2018 рр. із відповідними для даного періоду
обсягами виробництва електроенергії. На рис. 9 наведено графік,
розроблений на основі результатів моделювання. На графіку вка-
зано фактичні та потенційно можливі (в умовах оптимізованого
рівня навантаження) витрати палива.
Розроблено за джерелами [10-14].
Рис. 9. Динаміка фактичних та потенційно можливих сукупних
витрат палива Запорізької, Добротвірської, Ладижинської,
Вуглегірської та Курахівської ТЕС, що відповідають рівню
виробництва 2010-2018 рр., тис. т
Після 2014 р. мало місце підвищення рівня відхилення фак-
тичних показників витрат палива від потенційно можливих. Така
ситуація була спричинена підвищенням навантаження на ТЕС
(зумовлене дефіцитом антрацитового палива), що в натуральному
вигляді збільшило відхилення1 (рис. 10).
1 Різниця між загальними витратами (в основі яких − питомі витрати
на одиницю продукції) стає більш очевидною із зростанням обсягу вироб-
леної продукції.
9000
9500
10000
10500
11000
11500
12000
12500
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Фактичні витрати Потенційно можливі витрати
225
Розроблено за джерелами [10-14].
Рис. 10. Динаміка виробництва електроенергії ТЕС у період
2010-2018 рр., млн кВт·год
За результатами розрахунків, здійснених у рамках експери-
ментального моделювання, встановлено, що внаслідок невідповід-
ності фактичного рівня розподілення навантаження серед ТЕС оп-
тимальному перевитрати палива за останні 9 років склали 2,5 млн т.
Тобто українські ТЕС, які працюють на газових марках вугілля (за
винятком Бурштинської), для потреб виробництва 205 815 млн
кВт·год електроенергії (загальний обсяг виробництва у 2010-
2018 рр.) витратили на 2,5 млн т вугілля більше, ніж допускали по-
тенційні можливості. За ринковими цінами1 2018 р. перевитрати ви-
робництва склали 145 млн дол.
Висновки. Сьогодні теплова енергогенерація залишається
важливим елементом енергетичного сектору України. У найближ-
чому майбутньому зміна пріоритетів у цьому напрямі є навряд чи
можливою. Оскільки потужності атомної генерації не здатні гнучко
реагувати на попит енергосистеми2, а відновлювальні джерела за
своєю природою є нестабільними енергопостачальниками3, задля
1 За індексом (API2) CIFARA.
2 Зміна обсягів енергогенерації АЕС є тривалим процесом.
3 Обсяг виробництва електроенергії відновлювальними джерелами
залежить від активності процесів, що його зумовлюють (сонце, вітер).
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Запорізька ТЕС Добротвірська ТЕС Ладижинська ТЕС
Вуглегірська ТЕС Курахівська ТЕС
226
вирівнювання напруги в мережі (яка при стійких обсягах вироб-
ництва електроенергії змінюватиметься залежно від часових потреб
енергосистеми) необхідно буде задіяти теплові електростанції,
тобто використовувати ТЕС як маневрові потужності енергетичної
системи.
Значущість теплової енергогенерації для теперішнього та
майбутнього розвитку енергетичної системи України обумовлює
доцільність реалізації заходів щодо підвищення ефективності її дія-
льності. Ключовим напрямом у цьому процесі має стати оновлення
та модернізація устаткування ТЕС. Однак за відсутності можливо-
сті реалізації таких заходів у короткостроковій перспективі (як і зре-
штою після їх завершення) доцільно комплексно оптимізувати на-
вантаження на ТЕС. Унаслідок цього буде зменшено питоме спожи-
вання палива, що підвищить обсяг власних коштів ТЕС (із яких мо-
жуть бути профінансовані оновлення і модернізація устаткування).
Із використанням розробленого програмного алгоритму екс-
периментального моделювання можна визначити комбінацію на-
вантажень, при яких загальний показник питомих витрат палива
буде найменшим.
Отже, доцільною є розробка комплексної (на відміну від по-
точної уніфікованої) експериментальної моделі, яка генеруватиме
випадкове розподілення навантаження з подальшим пошуком опти-
мальної комбінації. Особливістю комплексної моделі має стати те,
що як аргумент вона прийматиме не лише ТЕС, які працюють на
газових марках вугілля, але й антрацитові ТЕС. За результатами ро-
боти моделі має бути виявлена оптимальна комбінація розподі-
лення навантаження, дія якої поширюється на всі українські ТЕС.
Література
1. Халатов А.А. Енергетика України: сучасний стан і найбли-
жчі перспективи. Вісник НАН України. 2016. №6. С. 53-61.
2. Нова енергетична стратегія України до 2035 року: «Без-
пека, енергоефективність, конкурентоспроможність». URL:
http://mpe.kmu.gov.ua/ minugol/doccatalog/document?id=244996332
3. Дубовський С.В., Коберник В.С. Техніко-економічні оці-
нки перспективних природоохоронних технологій теплової енерге-
тики України. Проблеми загальної енергетики. 2013. № 2(33). С. 49-
56.
227
4. Якубовський М.М., Ляшенко В.І. Модернізація економіки
промислових регіонів: спроба концептуалізації. Вісник економічної
науки України. 2016. №1 (30). С. 188-195.
5. Ляшенко В. И., Котов Е.В. Методические подходы к оценке
процессов модернизации промышленно развитых территорий
Украины. Экономика Украины. 2015. № 10. С. 32-44.
6. Харазишвили Ю.М., Ляшенко В.И., Якубовский Н.Н. Стра-
тегия «новой разумной индустриализации» городов промышлен-
ных регионов Украины. Управління економікою: теорія і практика:
зб. наук. праць. 2016. С. 62-95.
7. Ляшенко В.І., Котов Є.В. Україна ХХІ: неоіндустріальна
держава або «крах проекту»?: монографія. НАН України, Ін-т еко-
номіки пром-сті. Полтава, 2015. 196 с.
8. Вишневський В.П., Вієцька О.В., Гаркушенко О.М., Кня-
зєв С.І., Лях О.В., Чекіна В.Д., Череватський Д.Ю. Смарт-промис-
ловість в епоху цифрової економіки: перспективи, напрями і меха-
нізми розвитку: монографія. За ред. В.П. Вишневського; НАН Ук-
раїни, Ін-т економіки пром-сті. Київ, 2018. 192 c.
9. Залознова Ю.С. Економічні та соціальні проблеми роз-
витку промисловості: монографія. НАН України, Ін-т економіки
пром-сті. Київ, 2017. 288 с.
10. Производство э/э энергетическими компаниями и ТЭС
Украины за 12 мес. 2011 г., млн кВт·ч. ЭнергоБизнес. 2012.
№ 6(742). С. 45.
11. Производство э/э энергетическими компаниями и ТЭС
Украины за 12 мес. 2012 г., млн кВт·ч. ЭнергоБизнес. 2013.
№ 4(791). С. 32.
12. Производство э/э энергетическими компаниями и ТЭС
Украины за 12 мес. 2014 г., млн кВт·ч. ЭнергоБизнес. 2015.
№ 4(893). С. 36.
13. Производство э/э энергетическими компаниями и ТЭС
Украины за 12 мес. 2015 г., млн кВт·ч. ЭнергоБизнес. 2016.
№ 4(944). С. 39.
14. Производство э/э энергетическими компаниями и ТЭС
Украины за 12 мес. 2017 г., млн кВт·ч. ЭнергоБизнес. 2018.
№ 5(1047). С. 45.
Надійшла до редакції 10.12.2018 р.
|