Программный комплекс для энергоэкономического обоснования системы энергообеспечения агрогородков

Проблема аграрно-промышленного комплекса Беларуси обусловлена непрерывно возрастающей стоимостью всех видов топливно-энергетических ресурсов и, как следствие, энергоэффективностью жилых комплексов – агрогородков. Группа белорусских ученых из Института энергетики НАН Беларуси представила методы энергоэкономической оценки инновационных решений, сопровождающиеся различными примерами, в том числе компьютерное информационно-аналитическое и имитационное моделирование агроэнергетических систем. Этой теме был посвящен доклад академика, доктора технических наук Леонида Степановича Герасимовича на семинаре, прошедшем в рамках Белорусского промышленного форума-2012.

Энергетика как объект системного исследования является сложной иерархической организационно-технической (эргатической) системой энергообеспечения агропромышленного производства и быта сельского населения агрогородка. Она включает в себя подсистемы: приобретения большинства и производства отдельных видов топливно-энергетических ресурсов и энерготехнических средств, их эксплуатацию и ремонт, кадровое и научное сопровождение и управление энергосистемой агрогородка (ЭСА).

При разработке ЭСА в качестве базовых приняты документы, определяющие социально-экономическое развитие и энергобезопасность страны на период до 2020 года.

Одним из основных методов исследования энергетических систем является имитационное моделирование на основе компьютерных моделей, содержащих целевые функции (зависимости критериев эффективности от определяющих параметров), уравнения функционирования (зависимости между информационными переменными, характеризующими объект) и систему ограничений, как правило, в условиях существенной неопределенности.

 Рассмотрим две взаимосвязанные цели: энергоэффективное комплексное энергообеспечение производственной и социально-бытовой сфер с позиций системной связи трудовых и энергетических ресурсов. Сформулированные цели должны быть обеспечены как для условий текущего состояния, так и долгосрочного перспективного планирования ЭСА с учетом энергобезопасности страны и региона.

Исследование проводится с использованием наследованных пакетов программного обеспечения (ПО) с открытым кодом, составляющих основу компьютерных моделей, обеспечивающих широкие возможности их использования в условиях нашей страны.

Методология исследования ЭСА включает 5 иерархических уровней взаимосвязанных процедур подготовки и моделирования ЭСА.

1-й уровень (объединенная информационная база данных и СУБД):структура и основные показатели производственного, жилищно-коммунального и социально-культурного секторов и ЭСА региона (области), законодательная и нормативно-правовая база, перспективное энергооборудование обеспечивают анализ и повышение энергоэффективности агрогородков на нижеследующих уровнях.

2-й уровень (региональный мониторинг и планирование энерготехноценоза агрогородков). Обеспечивает мониторинг и статистический анализ значимых показателей агрогородков региона методом техноценологического гиперболического рангового Н-распределения и динамического моделирования ЭСА.

Позволяет выполнять следующие операции и расчеты энерготехногеноза всей совокупности агрогородков (региона) области:

-     импорт, сортировка и визуализация данных агрогородков;

-     верификация исходной базы данных;

-     проверка данных на соответствие критериям Н-распределения;

-     аппроксимация ранговых распределений;

-     интервальное оценивание объектов энерготехноценоза;

-     прогнозирование энергопотребления агрогородков;

-     нормирование энергопотребления агрогородков;

-     оценка потенциала энергосбережения агрогородков;

-     определение агрогородков для углубленного обследования и совершенствования (энергоаудита) ЭСА.

Представленные метод и модели обеспечивают объективный анализ, прогрессивное нормирование и планирование сокращения энергопотребления агрогородков на региональном уровне.

3-й уровень (планирование и прогнозирование развития системы комплексного энергоснабжения агрогородка). Выполняется методоммоделированияи оптимизацииэнергетической сети на основе ценовой политики от поставщиков различных энергоресурсов и программ социально-экономического развития секторов агрогородка

Для моделирования выбран наследованный пакет программного обеспечения ENPEPдля Windows. ПО состоит из 10 модулей и широко использовано во многих странах для энергетического, экономического и экологического анализа энергетических сетей на уровне страны, региона или предприятия. Для поставленной цели принят модуль BALANCE этого ПО.

Энергетическая сеть ЭСА описывается системой типовых расчетных блоков, включающей поставщиков и конечных потребителей энергоресурсов, различные блоки конверсии энергоресурсов и решающие блоки для оптимального выбора сочетания энергоресурсов для конечных энергопотребителей агрогородка из имеющихся в сети.

4-й уровень (выбор и принятие решений для инновационного развития ЭСА). Выполняется методомструктурно-функционального и функционально-стоимостного моделирования ЭСА, обеспечивает системный анализ, выбор и оценку разрабатываемых инновационных технико-технологических и организационно-технических решений в процессе бизнес-планирования и реинжиниринга ЭСА с использованием наследованного пакета ПО ALLFusionProcessModeler(BPwinи ERwin), который широко используется для моделирования различных бизнес-процессов.

5-й уровень (предпроектное технико-экономическое обоснование энергосберегающих мероприятий в ЭСА).Обеспечивает предпроектный экспресс-анализ энергосберегающих мероприятий с применением оригинального пакета ПО, в котором использован эвристико-кибернетический метод экспертной оценки приоритетности разрабатываемых мероприятий. Он предназначен для автоматизированного расчета системы (приоритетного ряда) энергосберегающих проектов (АРЭП) после анализа энергобаланса (уровень 3) и структурно-функционального бизнес-планирования повышения энергоэффективности ЭСА (уровень 4).

Опыт использования программного комплекса на различных ЭСА показал, что он обеспечивает моделирование взаимосвязанных подсистем энергоснабжения и энергопотребления агрогородков с комплексным использованием централизованных, местных и возобновляемых энергоресурсов и позволяет решать проблемы системно-структурного анализа, перспективного планирования и прогнозирования технико-технологического перевооружения, энергоменеджмента и инновационного развития энергосистемы агрогородков, включая региональное управление.