Mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of Ukraine with taking into account environmental constraints
The aim of this study is to develop a mathematical model of the delivery of coal production for TPP under conditions of possible import supply and own products with minimal financial expenditures at certain levels of the current environmental constraints. To achieve this aim, we formulated the mathe...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/600 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871104132563075072 |
|---|---|
| author | Makortetskiy M.M. Perov M.O. Novytskyi I.Yu. |
| author_facet | Makortetskiy M.M. Perov M.O. Novytskyi I.Yu. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Makortetskiy M.M.",
"institution": null
},
{
"author": "Perov M.O.",
"institution": null
},
{
"author": "Novytskyi I.Yu.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Makortetskiy M.M. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:43Z |
| description | The aim of this study is to develop a mathematical model of the delivery of coal production for TPP under conditions of possible import supply and own products with minimal financial expenditures at certain levels of the current environmental constraints. To achieve this aim, we formulated the mathematical statement of this problem and used for its solution a special tool of spreadsheet MS Excel «Solver».The solution of problem provides the optimal structure of fuel reserves for TPP of our country with acceptable quality parameters at the minimal cost of coal products and pays for the emissions at their allowable levels.On the basis of proposed model, the optimal structure of fuel supply for seven TPPs consuming coal of the gas group will be calculated in the future. This structure will satisfy both the volumes of fuel and its calorific value, according to the design characteristics of power plants with regard for environmental constraints. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2017.02.040 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:02:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
Очікувані тенденції в паливозабезпе-
ченні ТЕС, орієнтовані на підвищення
ролі вугілля на ТЕС і посилення екологіч-
них вимог, зумовлюють, по-перше –
необхідність змін у технологічній струк-
турі виробництва електроенергії, по-друге
– підвищення споживчої якості вугільної
продукції. Забезпечення ТЕС вугільною
продукцією потрібної якості є важливим
фактором покращання екологічної ситуа-
ції в державі в цілому.
Прагнення України до інтеграційних
процесів з країнами Західної Європи
неминуче буде супроводжуватись запро-
вадженням більш жорстких екологічних
вимог до функціонування підприємств,
що видобувають, переробляють та спожи-
вають вугілля. Тому дослідження з опти-
мізації структури вугільної продукції різ-
ного технологічного призначення (зокре-
ма для ТЕС) за її якістю з урахуванням
якісних характеристик власних запасів і
імпортованого вугілля, нинішніх і пер-
спективних вимог споживачів теплової
генерації з урахуванням екологічних
обмежень наразі є актуальним.
Питанням надійності забезпечення та
ефективності використання паливних
ресурсів на енергетичних об’єктах при-
свячено зокрема роботи Г.Л. Красня-
нського [1] та ін.
Питанням визначення структури вугле-
постачання для вітчизняних ТЕС при-
свячені роботи, виконані у тому числі в
Інституті загальної енергетики НАН
України [2, 3].
Метою даного дослідження є розроблен-
ня математичної моделі постачання вугіль-
ної продукції для ТЕС в умовах можливих
імпортних поставок та продукції власного
виробництва при мінімальних фінансових
УДК 620.9:338.26
М.М. МАКОРТЕЦЬКИЙ, М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ,
Інститут загальної енергетики НАН України,
вул. Антоновича, 172, м. Київ, 03150, Україна
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ОПТИМАЛЬНОЇ СТРУКТУРИ ВУГІЛЬНОЇ ПРОДУКЦІЇ
ДЛЯ ТЕС УКРАЇНИ ІЗ ВРАХУВАННЯМ ЕКОЛОГІЧНИХ ОБМЕЖЕНЬ
© М.М. МАКОРТЕЦЬКИЙ, М.О. ПЕРОВ,
І.Ю. НОВИЦЬКИЙ, 2017
Запропоновано математичну модель оптимізації забезпечення ТЕС вугільною продук-
цією з проектними теплофізичними властивостями при мінімальних фінансових витра-
тах із врахуванням екологічних обмежень. Модель дозволяє проводити розрахунки
обсягів постачання вугільної продукції необхідного типу за прогнозними показниками
якості за цінами світового ринку із врахуванням екологічних обмежень.
К л ю ч о в і с л о в а: вугільна продукція, математична модель, оптимізація, екологічні
обмеження, паливозабезпечення.
ISSN 2522-4344 (Online), ISSN 1562-8965 (Print).
The problems of general energy. 2017, 2(49): 40-48
doi: https://doi.org/10.15407/pge2017.02.040
40
41ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 2 (49)
Математична модель оптимальної структури вугільної продукції для ТЕС України із врахуванням екологічних обмежень
витратах за певних рівнях встановлених
екологічних обмежень. Дана модель поши-
рюється на стаціонарні сталі режими робо-
ти устаткування ТЕС і не стосується пуско-
зупинних та перехідних режимів і експлуа-
таційного обслуговування.
Загальна вартість вугільної продукції,
що надходить на ТЕС, обчислюється від-
повідно до встановленої базової ціни на
вугільну продукцію із врахуванням тепло-
фізичних характеристик її складових, а
також знижок і надбавок за транспорту-
вання і переробку на збагачувальних фаб-
риках, що можна виразити формулою [2]:
(1)
де S – загальна вартість вугільної продукції
на всіх ТЕС України, грн; G – кількість ТЕС;
Nk – кількість постачальників вугільної про-
дукції на k-ту ТЕС; M – кількість марок
енергетичного вугілля; L – кількість видів
вугільної продукції (рядове вугілля, що від-
вантажується споживачам, та продукти
переробки на збагачувальних фабриках:
концентрат, промпродукт, відсів, шлам); sijl
k
– ціна 1 т готової вугільної продукції, грн/т;
xijl
k – обсяги готової вугільної продукції, т.
Як бачимо з (1), загальна вартість
вугільної продукції S залежить від обсягів,
отриманих від постачальників, і оптової
ціни на цю продукцію, яка, в свою чергу, в
значній мірі залежить від її показників
якості, тобто
(2)
де Aijl
k і Wijl
k – процент зольності і вологи
в компонентах вугільної продукції відпо-
відно.
Крім того, на ефективність роботи ТЕС
в значній мірі впливають витрати, пов’яза-
ні з екологічними обмеженнями, що вип-
ливають з вимог кіотського протоколу.
Тому в рівнянні (1) необхідно враховувати
і фінансові витрати у вигляді податків за
обсяги викидів в атмосферу шкідливих
речовин, що утворюються в результаті
спалювання на ТЕС вугільної продукції, а
також витрат на установку газоочисного
обладнання, які пропорційні електричній
потужності ТЕС, тобто математичну
модель забезпечення ТЕС вугільною про-
дукцією із заданими теплофізичними вла-
стивостями за мінімальну ціну можна
сформулювати таким чином:
(3)
де сijl
nk – податок за m-й викид в атмосфе-
ру, грн/т; zijl
nk – обсяги викидів, т; H –
кількість видів шкідливих речовин.
При обмеженнях:
– на середньозважену калорійність
запасів палива кожної ТЕС:
(4)
де qp
k – проектне для k-ї ТЕС значення
нижчої теплоти згорання палива, ккал/кг.
Верхнє обмеження калорійності палива
величиною qp
k пов’язане з безпекою кот-
лів, термін експлуатації яких на ТЕС
України досить значний; δk – стала
величина, яка встановлює нижню межу
калорійності палива для k-ї ТЕС, δk < 1;
dmk – питома вартість очисного обладнан-
ня для m-го викиду k-ї ТЕС, грн/кВт; ηmk
– параметр, який характеризує рівень
42 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 2 (49)
М.М. МАКОРТЕЦЬКИЙ, М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
уловлювання забруднюючих речовин газо-
очисними установками, 0 ≤ ηmk ≤ 0,99; Wk
– електрична потужність k-ї ТЕС, МВт;
– на потенційні можливості постачаль-
ників:
(5)
– на загальні обсяги потреб кожної
ТЕС:
(6)
де xijl
k – обсяги вугільної продукції в
перерахунку на умовне паливо, тобто
xijl
k = qijl xijl
k/Qu.
Вугільний еквівалент Qu для перера-
хунку натурального палива в умовне
дорівнює величині 7000 ккал/кг або
29,33 МДж/кг.
Калорійність вугільної продукції в
обмеженні (4) обчислюється згідно з [4] за
формулою:
(7)
де qijl ‒ питома теплота згорання вугільної
продукції, ккал/кг; qj
daf – середні значення
вищої теплоти згорання на сухий беззоль-
ний стан палива, ккал/кг; kj – коефіцієнт,
що враховує вміст водню у вугіллі (усе-
реднені значення: 0,46 для бурого і
кам’яного вугілля крім антрациту і 0,21
для антрациту).
Розв’язок задачі (3) – (6) забезпечує
оптимальну структуру запасів палива
енергогенеруючої галузі країни з допусти-
Таблиця 1 – Вихідні дані для розрахунку питомих викидів
43ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 2 (49)
Математична модель оптимальної структури вугільної продукції для ТЕС України із врахуванням екологічних обмежень
мими параметрами якості при мінімаль-
них фінансових витратах.
Основні види викидів, що надходять в
атмосферу від спалювання вугільного
палива на ТЕС, це оксид вуглецю, діоксид
азоту, діоксид сірки, бенз(а)пірен, пил
(тверді частинки), вуглекислий газ. Для
обчислення zijl
mk використані матеріали
робіт [5–10], де детально описані методи
розрахунків обсягів вказаних шкідливих
речовин. Маємо:
а) Маса викидів оксиду вуглецю zijl
1k
(т/рік) обчислюється за формулою [5]:
(8)
де Qijl
k – нижча теплота згорання палива,
МДж/кг; Kco – коефіцієнт, що характери-
зує викид оксиду вуглецю на 1 ГДж тепло-
ти, кг/ГДж.
б) Масу викидів оксидів азоту zijl
2k
(т/рік) розраховано за питомими викидами
або по концентрації оксидів азоту [5, 6]:
(9)
де xijl
k – розрахункова витрата палива,
т/рік; Qijl
k – теплота згорання палива,
МДж/кг; KNO2 – питомий викид оксидів
азоту в перерахунку на NO2, кг/ГДж.
Вихідні дані, необхідні для розрахунку
питомих викидів (табл. 1): N2 – вміст азоту
в паливі, у відсотках на робочу масу; тип
пальників (вихрові, прямоточні, з подачею
пилу високої концентрації); ∝Г – коефіці-
єнт надлишку повітря в пальниках; ∝1 –
частка первинного повітря по відношенню
до теоретично необхідного; rГ – ступінь
рециркуляції димових газів через пальни-
ки, %; W2/W1 – відношення швидкостей у
вихідному перерізі пальників; W2/W1
можна прийняти 1,4–2,0; ∆∝Т – присоси
повітря в топку; приймається до 0,1; ∆∝3
– третинне повітря, що подається в топку
окрім пальників; приймається до 0,1;
∆∝сбр – скидне повітря (сушильний
агент) при транспорті пилу до пальників
гарячим повітрям; Т'АГ – температура за
зоною активності горіння, К.
Питомі викиди оксидів азоту KNO2
(г/МДж) складаються з паливних KNO2
PLV і
повітряних KNO2
PLV оксидів азоту:
(10)
Паливні оксиди азоту підраховують за
формулою:
(11)
де Nijl
k – вміст азоту в паливі, г/МДж,
(12)
значення коефіцієнтів β у формулі (11)
наведені в табл. 1; Nijl
k – вміст азоту в
паливі в процентах на робочу масу.
Таблиця 2 – Орієнтовні значення η'SO2 при спалюванні вугілля
44 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 2 (49)
М.М. МАКОРТЕЦЬКИЙ, М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
Для підрахунку повітряних оксидів
азоту використовують залежність, що вра-
ховує рівняння Зельдовича [6]:
(13)
де ∝''AG – коефіцієнт надлишку повітря в
зоні активного горіння, умовно прийма-
ється як сума повітря, що подається через
пальники і присоси через нижню частину
топкової камери, тобто
(14)
де T'AG – температура на виході із зони
активного горіння, К.
Рівняння (14) справедливе в діапазоні
коефіцієнтів надлишку повітря 1,05 ≤
≤∝''AG ≤ 1,4 і до температури
T'AG = 2050 К. При температурі, меншій
від 1800 К, величиною KNO2
PLV можна знех-
тувати.
в) Сумарну кількість оксидів сірки zijl
3k,
що викидаються в атмосферу з димовими
газами (г/с, т/рік), обчислюють за форму-
лою [5, 7]:
(15)
Таблиця 4 – Екологічні обмеження на викиди в повітря шкідливих речовин, мг/м3 [11, 12]
Таблиця 3 – Коефіцієнти викидів вуглецю
Таблиця 5 – Питомі величини податків за викиди шкідливих речовин, грн/т [12]
45ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 2 (49)
Математична модель оптимальної структури вугільної продукції для ТЕС України із врахуванням екологічних обмежень
де xijl
k – витрата натурального палива за
аналізований період, г/с (т/рік); sijl
k –
вміст сірки в паливі на робочу масу, %;
η'SO2 – частка оксидів сірки, що
пов’язуються летючої золою в котлоагре-
гаті; η''SO2 – частка оксидів сірки, що влов-
люються в мокрому золоуловлювачі вод-
ночас із уловлюванням твердих частинок.
Орієнтовні значення η'SO2 при спалю-
ванні вугілля наведено в табл. 2.
Частка оксидів сірки (η''SO2), що влов-
люються в сухих пиловловлювачах, при-
ймається рівною нулю.
г) Викид бенз(а)пірену, що надходить в
атмосферу з димовими газами, т/рік (г/с),
розраховується за рівнянням [8]:
(16)
де CBP – масова концентрація бенз(а)піре-
Таблиця 6 – Оцінка питомих капітальних витрат на встановлення сучасних
газоочисних установок на конденсаційних енергоблоках ТЕС [11]
Рисунок – Блок розрахунку варіантів постачання палива на ТЕС
з урахуванням екологічних обмежень та переобладнання шахт технікою нового технічного рівня
в структурі ПІК «Вугілля України»
ну в сухих димових газах при стандартно-
му коефіцієнті надлишку повітря α'T = 1,4
і нормальних умовах (Т = 273 К, Р =
= 101,3 кПа), мг/нм3 (Мг/м3); VR – обсяг
сухих димових газів, що утворюються при
повному згоранні (при α'T =1,4), нм3/кг
(нм3/нм3); KP – коефіцієнт перерахунку
(при визначенні викидів в м/с, KP =
0,278·103; при визначенні викидів в т/рік
KP = 106).
Концентрація бенз(а)пірену CBP
(мкг/м3), приведена до надлишку повітря
(α'T = 1,4), визначається за формулою:
(17)
де A – коефіцієнт, що характеризує нижню
зону топки; Qi
r – нижча теплота згорання
палива, МДж/кг; Kd – коефіцієнт, що вра-
ховує навантаження котла; Kz – коефіцієнт,
що враховує ступінь вловлювання
бенз(а)пірену золовловлювачами.
д) Сумарна кількість твердих частинок
(летючої золи і незгорілого палива) zijl
5k,
що надходять в атмосферу з димовими
газами котлів обчислюється за формулою
[5, 7]:
(18)
де xijl
k – витрата натурального палива, г/с
(т/рік); Aijl
k – зольність палива на робочу
масу, %; aун – частка золи, що виноситься
газами з котла (частка золи палива в відне-
сенні); за відсутності даних замірів можна
використовувати орієнтовні значення,
наведені в нормативному методі теплово-
го розрахунку котельних агрегатів [9]; η3 –
частка твердих частинок, що уловлюються
в золоуловлювачах (в розрахунку не вра-
ховується вплив сіркоуловлюючих устано-
вок); q4 – втрати тепла від механічної
неповноти згорання палива, % [9]; Qijl
k –
нижча теплота згорання палива, МДж/кг;
32,68 – теплота згорання вуглецю,
МДж/кг.
е) Стандартним підходом при розрахун-
ку викидів вуглекислого газу zijl
6k, який
утворюється при спалюванні вугілля за
певний проміжок часу (наприклад, за рік),
є добуток обсягів палива, яке згоріло, на
коефіцієнт викидів (табл. 3) для певного
виду палива за формулою [5, 10]:
zijl
6k = cj Qт Bp kп 44/12, (19)
де cj – обсяг використаного палива (вугіл-
ля), т; Qт – нижча теплотворна спромож-
ність палива, ГДж; Bp – коефіцієнт викидів
вуглецю, т С/ГДж; kп – коефіцієнт фракції
окисненого вуглецю; для мазуту, сухого
природного газу та вугілля – 0,989; 0,994;
0,979 відповідно; 44/12 – коефіцієнт пере-
творення вуглецю в СО2.
Розробка алгоритму, що реалізує дану
модель, передбачає наявність показників
якості вугільної продукції, які є визна-
чальними при розрахунку ціни цієї про-
дукції, екологічних обмежень z0
mk
(табл. 4), питомих величин податку на
викиди в атмосферу шкідливих речовин
cm (табл. 5). Вихідні дані для розрахунку
витрат на газоочисне обладнання для
енергетичних спалювальних установок,
які працюють на вироблення електричної
енергії на ТЕС, наведені в табл. 6.
Відповідно до документації конкурсних
торгів між споживачами і постачальника-
ми, які проводяться в рамках Закону
України від 01.06.2010 р. № 2289-VI «Про
здійснення державних закупівель» [14],
ціна на вугільну продукцію обчислюється
за формулою:
46 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 2 (49)
М.М. МАКОРТЕЦЬКИЙ, М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
(20)
де sb – базова ціна, яка встановлюється
щорічно виходячи з поточної кон’юнктури
ринку, грн/т; ∆sa – надбавка (знижка) за
зольність готової вугільної продукції,
грн/т; ∆sw – надбавка (знижка) за вміст
вологи в готовій вугільній продукції,
грн/т; ∆st – витрати на транспортування,
грн/т.
Для оптимізації структури вугільної
продукції для ТЕС, як постачальники, роз-
глядаються не лише вітчизняні підприєм-
ства, які видобувають вугілля відповідних
марок, а також варіанти можливого імпор-
ту (наприклад, з Польщі) [15].
Всі обчислювальні операції реалізовані
в структурі програмно-інформаційного
комплексу (ПІК) [16], що дозволяє в
повній мірі використати наявну в ній базу
статистичних даних в області вуглевидо-
бувної і вуглепереробної промисловості
України (див. рисунок).
ВИСНОВКИ
Запропоновано та апробовано матема-
тичну модель оптимізації забезпечення
вітчизняних ТЕС вугільною продукцією із
загальними теплофізичними властивостя-
ми за мінімальною ціною та витратами,
пов’язаними з податком на викиди в атмо-
сферу шкідливих речовин від спалювання
вугілля та затрат на встановлення газо-
очисного устаткування.
На основі запропонованої моделі надалі
буде визначено оптимальну структуру
забезпечення паливом семи ТЕС, які пра-
цюють на вугіллі газової групи, що задо-
вольняє як за обсягами умовного палива,
так і за його калорійністю відповідно до
проектних характеристик електростанцій
із врахуванням екологічних обмежень.
1. Краснянский Г.Л. Экономические аспекты
развития топливно-энергетического комплекса
России. М.: Изд-во АГН, 2000. 128 с.
2. Стогній О.В., Макортецький М.М., Перов
М.О. Математична модель оптимальної струк-
тури вугільної продукції для ТЕС. Проблеми
загальної енергетики. 2013. Вип. 4(35). С. 41–
46.
3. Макортецький М.М., Перов М.О., Новиць-
кий І.Ю. Оптимальна структура вугільної продукції
для ТЕС України з врахуванням імпорту. Проблеми
загальної енергетики. 2015. Вип. 3(42). С.13–16.
https://doi.org/10.15407/pge2015.03.013
4. ДСТУ 4083-2012. Вугілля кам’яне та антра-
цит для пиловидного спалювання на теплових
електростанціях. Технічні умови. Київ, 2012.
10 с.
5. ГДК 34.02.305-2002. Викиди забруднюваль-
них речовин у атмосферу від енергетичних
установок. Київ: вид-во «КВІЦ».
6. СО 153-34.02.304-2003. Методические
указания по расчету выбросов оксидов азота
с дымовыми газами котлов тепловых элек-
тростанций. URL: https://znaytovar.ru/gost/2/
SO_15334023042003_Metodicheski.html.
7. РД 34.02.305-98. Методика определения
валовых выбросов загрязняющих веществ в
атмосферу от котельных установок ТЭС. URL:
https://znaytovar.ru/gost/2/RD_340230598_
Metodika_opredele.html.
8. РД 153-34.1 02.316-99. Методика расчета
выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровы-
ми котлами электростанций. URL:
https://znaytovar.ru/gost/
2RD_1533410231699_Metodika_rasc.html.
9. Тепловой расчет котельных агрегатов (нор-
мативный метод) / под ред. Н.В. Кузнецова,
В.В. Митора, И.Е. Дубровского, Э.С. Караси-
ной. М.: Энергия, 1973. 295 с.
10. Методика расчета выбросов парниковых
газов (СО2-эквивалента). URL:
h t t p : / / s r o 1 5 0 . r u / i n d e x . p h p
/metodiki/371-metodika-rascheta-vybrosov-
parnikovykh-gazov.
11. Національний план скорочення викидів від
великих спалювальних установок Київ, 2015.
С. 78.
12. Состояние котельного хозяйства в Украине
и направления его модернизации. URL:
47ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 2 (49)
Математична модель оптимальної структури вугільної продукції для ТЕС України із врахуванням екологічних обмежень
48 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 2 (49)
http://energetika.in.ua/ru/books/book-3/part-
1/section-2/2-13.
13. Ставки экологического налога – 2017. URL:
http://chp.com.ua/newspaper-news/item/47826-
stavki-ekologicheskogo-naloga-2017.
14. Про здійснення державних закупівель:
Закон України за станом на 1 черв. 2010 р.
№ 2289-VI. URL: http://www.nibu.factor.ua/ukr/
info/goszakup/Z2289/.
15. Кто импортировал дефицитный антрацит в
Украину в 2016 году. URL: https://biz.cen-
sor.net.ua
/resonance/3021268/kto_importiroval_defitsit-
nyyi_antratsit_v_ukrainu_v_2016_godu.
16. Стогній О.В., Макортецький М.М.
Математична модель оптимізації впроваджен-
ня передової техніки у вуглевидобувній галузі
України. Проблеми загальної енергетики. 2012.
Вип. 2 (29). С. 27–34.
Надійшла до редколегії: 06.06.2017
М.М. МАКОРТЕЦЬКИЙ, М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
|
| id | systemreorg-article-600 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:19:14Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/64/12b8f1239c5d517a42741cc5897e1564.pdf |
| spelling | systemreorg-article-6002026-07-18T12:57:43Z Mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of Ukraine with taking into account environmental constraints Математична модель оптимальної структури вугільної продукції для ТЕС України із врахуванням екологічних обмежень Makortetskiy M.M. Perov M.O. Novytskyi I.Yu. coal production, mathematical model, optimization, environmental restrictions, fuel supply. вугільна продукція, математична модель, оптимізація, екологічні обмеження, паливозабезпечення. The aim of this study is to develop a mathematical model of the delivery of coal production for TPP under conditions of possible import supply and own products with minimal financial expenditures at certain levels of the current environmental constraints. To achieve this aim, we formulated the mathematical statement of this problem and used for its solution a special tool of spreadsheet MS Excel «Solver».The solution of problem provides the optimal structure of fuel reserves for TPP of our country with acceptable quality parameters at the minimal cost of coal products and pays for the emissions at their allowable levels.On the basis of proposed model, the optimal structure of fuel supply for seven TPPs consuming coal of the gas group will be calculated in the future. This structure will satisfy both the volumes of fuel and its calorific value, according to the design characteristics of power plants with regard for environmental constraints. Ситуація, що склалася в ПЕК України, а також вибір шляхів підвищення надійності та ефективності системи паливозабезпечення і паливовикористання зумовила необхідність розробки математичного апарату для вибору оптимальних шляхів і обсягів паливозабезпечення ТЕС залежно від цінового фактора конкретного виду вугільної продукції із врахуванням плати за викиди шкідливих забруднювачів та нормативів на допустимі обсяги відповідних видів забруднювачів.Метою даного дослідження є розроблення математичної моделі постачання вугільної продукції для ТЕС в умовах можливих імпортних поставок, та продукції власного виробництва при мінімальних фінансових витратах за певних рівнів встановлених екологічних обмежень. Для досягнення цієї мети сформульована математична постановка задачі, для вирішення якої використано спеціальний інструмент електронних таблиць MS Execel «Поиск решения».Розв’язок задачі забезпечує оптимальну структуру запасів палива для ТЕС країни з допустимими параметрами якості при мінімальній вартості вугільної продукції та плати за викиди при допустимих нормованих рівнях викидів.На основі запропонованої моделі надалі буде розраховано оптимальну структуру забезпечення паливом семи ТЕС, які споживають вугілля газової групи, що задовольняє як за обсягами умовного палива, так і за його калорійністю відповідно до проектних характеристик електростанцій із врахуванням екологічних обмежень. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2017-07-14 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/600 10.15407/pge2017.02.040 System Research in Energy; No. 2 (49) (2017): The Problems of General Energy; 40-48 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (49) (2017): Проблеми загальної енергетики; 40-48 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/600/526 Copyright (c) 2017 Makortetskiy M.M., Perov M.O., Novytskyi I.Yu. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | coal production mathematical model optimization environmental restrictions fuel supply. Makortetskiy M.M. Perov M.O. Novytskyi I.Yu. Mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of Ukraine with taking into account environmental constraints |
| title | Mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of Ukraine with taking into account environmental constraints |
| title_alt | Математична модель оптимальної структури вугільної продукції для ТЕС України із врахуванням екологічних обмежень |
| title_full | Mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of Ukraine with taking into account environmental constraints |
| title_fullStr | Mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of Ukraine with taking into account environmental constraints |
| title_full_unstemmed | Mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of Ukraine with taking into account environmental constraints |
| title_short | Mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of Ukraine with taking into account environmental constraints |
| title_sort | mathematical model of the optimal structure of coal production for thermal power plants of ukraine with taking into account environmental constraints |
| topic | coal production mathematical model optimization environmental restrictions fuel supply. |
| topic_facet | coal production mathematical model optimization environmental restrictions fuel supply. вугільна продукція математична модель оптимізація екологічні обмеження паливозабезпечення. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/600 |
| work_keys_str_mv | AT makortetskiymm mathematicalmodeloftheoptimalstructureofcoalproductionforthermalpowerplantsofukrainewithtakingintoaccountenvironmentalconstraints AT perovmo mathematicalmodeloftheoptimalstructureofcoalproductionforthermalpowerplantsofukrainewithtakingintoaccountenvironmentalconstraints AT novytskyiiyu mathematicalmodeloftheoptimalstructureofcoalproductionforthermalpowerplantsofukrainewithtakingintoaccountenvironmentalconstraints AT makortetskiymm matematičnamodelʹoptimalʹnoístrukturivugílʹnoíprodukcíídlâtesukraíniízvrahuvannâmekologíčnihobmeženʹ AT perovmo matematičnamodelʹoptimalʹnoístrukturivugílʹnoíprodukcíídlâtesukraíniízvrahuvannâmekologíčnihobmeženʹ AT novytskyiiyu matematičnamodelʹoptimalʹnoístrukturivugílʹnoíprodukcíídlâtesukraíniízvrahuvannâmekologíčnihobmeženʹ |