Модель оптимизации уровня электрификации

Модель оптимизации топливно-энергетического баланса предприятия

При построении такой модели может быть использована известная в линейном программировании задача на составление смесей. Неизвестные задачи ─ интенсивность (доля от единицы) использования производства на предприятии р -го продукта по q -му способу.

Под «способом» здесь понимается набор различных энергоресурсов в различном соотношении, который может использоваться при производстве данного продукта предприятия. Например, для продукта «сталь» (р =1) реально использование набора(способ) энергоресурсов; доменный газ ─ 45%, коксовый газ ─ 10% (q =1); для этого же продукта возможен другой «способ»: коксовый газ ─ 100% и.т.д. В таблице 1 приведены примеры технологических способов для отдельных продуктов:

Целевая функция задачи:

где ─ прибыль предприятия при производстве всего заданного годового объема p -го продукта только по q -му способу.

Ограничения определяют: верхние лимиты по каждому i -му виду электроресурсов; лимиты по капитальным вложениям, необходимым для перехода на использование того или иного «способа» от существующего (до оптимизации) «способа»; равенство единицы интенсивностей для каждого производимого на предприятии продукта; неотрицательность неизвествных:

где ─ годовой расход i -го энергоресурса при производстве всего заданного годового объема p -го продукта только по q -му «способу»; - капитальные вложения, необходимые для производства всего заданного годового р -го продукта по q -му «способу».

Таблица 2 – Технологические способы для различных продуктов

Продукт	Технологические способы
Обозначения	Соотношение видов топлива, %	Кислород, куб.м/т
р=1		Доме-нный газ	Коксо-вый газ	Приро-дный газ	кокс	уголь	мазут
Р=2
Р=3

Определенным недостатком данной модели является предположение о прямо пропорциональном уменьшении показателей при уменьшении значений неизвестных от 1 до 0. Однако этот недостаток может быть уменьшен путем проведения последовательных итеративных расчетов, при которых значение указанных выше показателей последовательно приближают к реальным в зависимости от найденных оптимальных значений неизвестных.

Оптимальный уровень электрификации представляет собой наилучшее с точки зрения некоторого критерия отношение объема используемой электроэнергии к объему потребления топливно-энергетических ресурсов. Оптимальный уровень электрификации может быть определен в результате оптимизации топливно-энергетического баланса страны, региона или предприятия путем расчета указанного выше соотношения. Однако, во-первых, в этих задачах заранее задаются верхние пределы возможного объема использования электроэнергии и других топливно-энергетических ресурсов и таким образом в определенной мере уровень электрификации получается заданным; во-вторых, в таких моделях обычно невозможно в значительной мере учесть фактор научно-технического прогресса, что для указанной задачи имеет первостепенной значение.

С учетом разнонаправленности и неоднозначности влияния электрификации на научно-технический прогресс в различных отраслях производства, очевидно, данную задачу следует ставить как отраслевую. Последующие действия ─ объединение оптимальных уровней электропотребления по отраслям (или по видам технологий) и получение заданного для задачи оптимизации топливно-энергетического баланса значения верхнего предела использования электроэнергии. Таким образом, рассматриваемая задача является первичной по отношению к задаче топливно-энергетического баланса.

Рассмотрим одну из моделей определения оптимального уровня электрификации на примере машиностроительного производства, точнее как части этого производства ─ термических процессов. Задача является, по сути, межотраслевой, поскольку эти процессы имеют место в самых разнообразных отраслях промышленности.

Целевая функция:

где ─ удельная (на единицу продукции) прибыль предприятий, получаемая от использования электротермического h го процесса по m -ой технологии; ─ годовой объем производства соответствующей продукции; ─ доля электротермического h го процесса m -ой технологии.

Ограничения обусловлены необходимостью соблюдать: предельные объемы расхода материальных ресурсов М, в том числе предельные объемы электроэнергии; лимит капитальных вложений К; максимально возможный выпуск электротермического оборудования N; необходимость роста (или хотя бы снижения) доли электротермических процессов:

где, кроме ранее обозначенных величин, ─ удельные расходы материальных ресурсов (в том числе электроэнергии) соответственно по электрическому и топливному вариантам технологий; ─ прирост доли электротермического h -го процесса m -ой технологии; ─ удельные (соответственно) капитальные затраты и количество электротермического оборудования; ─ существующая доля электротермического h -го процесса m -ой технологии.