Реферат: Снижение потерь энергии как фактор повышения национальной безопасности

,(15)

где - потери энергии для типового и оптимального вариантов графика КПД генератора, о.е.; =0,321 кг у.т./кВт ч - удельный расход условного топлива [7]; расчётное число использования принято равным ч в год.

Как известно, данную задачу оптимизации можно решить численно. Для этого, изменяя в диапазоне реальных нагрузок, необходимо пересчитывать коэффициенты , при условии постоянства МКПД (формула (5)), а затем вычислять потери энергии по формуле (2).

Результатом численного решения по указанному алгоритму, произведённому в Excel (использовалась функциональность «Поиск решения») явилось следующее значение

.

Разница оптимального коэффициента вычисленного численным методом в Excel и по формуле (10) составляет 0,31%.

Нагрузка многих электрических машин являются стационарной, часто эргодической функцией, особенно, если машина работает в продолжительном режиме. В соответствии с этими двумя свойствами принято разделять СП на четыре группы [8,9].

1.Стационарный эргодический.

2.Стационарный неэргодический.

3.Нестационарный СП со свойством, позволяющим судить о процессе по одной его реализации (при этом реализация должна быть достаточно длинной).

4.Нестационарный СП, не позволяющий судить о процессе по одной его реализации.

Если СП обладает эргодическим свойством, то для него средние значения по реализациям приближённо равны среднему по множеству наблюдений. Такой процесс обладает постоянным МО, дисперсией, а его автокорреляционная функция (АКФ) стремиться к нулю. В этом случае множество реализаций можно заменить одной достаточно длинной реализацией, что позволяет значительно сократить объём вычислений. В противном случае используются методы позволяющие рассматривать нестационарные СП как стационарные. Среди них можно назвать [5,8]:

метод скользящей средней;

метод освобождения от детерминированных множителей;

метод выделения стационарных участков цикла;

метод отбора реализаций.

Указанная возможность судить о характеристиках СП по одной его реализации может позволить упростить расчётную формулу (11), сведя её к виду

,(16),

в связи тем, что .

Для проверки данного предположения смоделируем СП, представленный реализациями с приблизительно одинаковыми основными статистиками. Для этого зададим такие параметры в функции , которые позволят получить в сечениях реализаций небольшую (и приблизительно одинаковую) дисперсию и, вмести с этим, выполнить в отношении коэффициента вариации (далее V) следующее условие:

.(17).

Принято считать [10], что по воздействию случайных факторов процессы, в отношении статистических характеристик которых выполняется неравенство (17) относятся к случайным.

Для получения более представительной выборки о СП, увеличим число наблюдений до 400, количество реализаций до 24. Фрагменты результатов моделирования такого СП (далее именуемый СП400х24), а также основные статистики представлены на рис.2, 3 и в табл. 4.

Рис. 2

Рис.3

Таблица 4

Итоговые статистики СП400х24 по 24 реализациям

Основные статистики по реализациям практически одинаковы (рис. 3 и табл. 4). Такое свойство характерно для эргодических процессов. Другим свойством эргодических процессов - одинаковыми основными статистиками по сечениям реализаций и по времени СП400х24 не обладает.

В табл. 5,6 приведены значения интегралов от квадратов реализаций СП400х24, а также основных статистик случайной величины .

Таблица 5

Интегралы от квадратов реализаций СП400х24 Hi

Таблица 6

Основных статистик случайной величины Hi

Значения интегралов от квадратов реализаций (табл. 5) для СП400х24 также практически одинаковы.

Таким образом, имея постоянные основные статистики по реализациям Xi (рис. 2,3), расчёт можно производить по формуле (16), используя значение Hi для любой одной реализации, тем самым, в частности, сокращая число операций численного интегрирования также до одной.

Значение , полученное в результате численной оптимизации в Excel для первой реализации СП400х24, совпадает со значением, полученным по формуле (16) с точностью до шестого знака после запятой. Экономия условного топлива за расчётный год для СП400х24 составила 656 кг.

Выводы.1.Результаты расчёта (табл. 3) показывают, что учёт вероятностно-статистического характера СП нагружения при проектировании генераторов посредством критерия (11) позволяет для отдельных реализаций сэкономить свыше 900 кг у.т. в год.

2.СП нагружения с постоянными основными статистиками, как и процессы, обладающие свойством эргодичности, позволяют существенно сократить объём вычислений, а также упростить само выражение критерия (11) до вида (16).

Литература

1.Энергетика России: проблемы и перспективы. -- М.: Наука, 2006. . -- С.26-30.

2.Бушуев В.В. Энергетический потенциал и устойчивое развитие. -- М.: ИАЦ энергия, 2006. . -- С.32-36.

3.Проектирование электрических машин / Под. Ред. И.П. Копылова. М.: Энергия. 1980. . -- 496с.

4.Домбровский В.В., Зайчик В.М. Асинхронные машины: Теория, расчёт, элементы проектирования.-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. . -- 368с.

5.Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. -- 567с.

6.Церазов А.Л., Васильев А.П., Нечаев Б.В. Электрическая часть тепловых электростанций. М.: Энергия, 1980. . -- 308с.

7.Энергетика СССР в 1986-1990 годах/ Под ред. А.А. Троицкого. -- М.: Энергоатомиздат, 1987. . -- 269с.

8.Башагуров Ю.М., Стрельбицкий Э.К. Учёт режимов нагрузки при проектировании асинхронных двигателей. В кн.: Известия Томского полит. Ин-та. -- Т212, 1971. -- С.509-512.

9.Башагуров Ю.М., Стрельбицкий Э.К. Методика исследования режимов нагрузок асинхронных двигателей универсальных металлорежущих станков. В кн.: Известия Томского полит. Ин-та. -- Т212, 1971. -- С.512-517.

10.Гайдукевич В.А.,Титов В.С. Измерение и анализ случайных процессов. -- М.: Энергоатомиздат, 1983. -- 160с.