Оптимальное перераспределение производственной нагрузки как метод минимизации электропотребления промышленного предприятия

Аннотация

Актуальность: для промышленных предприятий снижение электропотребления непосредственно за счёт ограничения работы основных электроприёмников не всегда является допустимым, поскольку может привести к нарушению технологического процесса и снижению производительности. В связи с этим рациональным направлением управления является оптимальное перераспределение производственной и соответствующей ей электрической нагрузки между технологическими подразделениями при сохранении заданного объёма выпуска продукции. Для решения данной задачи необходимо установить количественную взаимосвязь между производительностью подразделений и соответствующим расходом электрической энергии, а также учитывать технологические и электротехнические ограничения.

Цель: формирование математической модели оптимального перераспределения производственной нагрузки промышленного предприятия, обеспечивающей минимизацию суммарного электропотребления при сохранении заданного объёма выпуска продукции и выполнении установленных технологических ограничений.

Методы: в работе использованы математическая формализация производственно-энергетической системы, представление удельного электропотребления в виде функции объёма выпуска продукции, экспоненциальная аппроксимация энергетической характеристики производственных подразделений, метод Лагранжа и условия стационарности для определения оптимального распределения производственной нагрузки. При наличии активных ограничений производственная нагрузка фиксируется на соответствующей технологической границе, а оставшаяся часть нагрузки перераспределяется между другими подразделениями.

Результаты: получена математическая постановка задачи минимизации суммарного электропотребления при обязательном сохранении заданного суммарного объёма выпуска продукции. Расчёт выполнен для трёх производственных линий при общем объёме выпуска 3000 т и диапазоне допустимой производительности 850-1150 т для каждой линии. В исходном режиме нагрузка распределена равномерно: 1000+1000+1000=3000 т. В результате оптимизации получено распределение 1140 + 850 + 1010 = 3000 т. При этом суммарное электропотребление уменьшилось с 2797136 до 2743655 кВт·ч, а абсолютное снижение составило 53481 кВт·ч.