Управління електроспоживанням закладів вищої освіти для підвищення їх енергоефективності

Abstract

Проведено аналіз сучасної нормативної бази у сфері підвищення енергоефективності, стану електрозабезпечення ЗВО та нормування споживання енергоносіїв. Розроблено математичні моделі споживання електроенергії в інфраструктурі ЗВО на основі прогнозування питомих показників з урахуванням призначення будівель, особливих періодів освітнього процесу, сезонності та підвищення ефективності використання аудиторного фонду ЗВО; Розроблено моделі визначення складових повної потужності трифазної чотиририпровідної системи електроживлення для розрахунку додаткових втрат електроенергії внаслідок несиметрії та нелінійності електроспоживачів в електротехнічних комплексах інфраструктури ЗВО; Досліджено режими трифазних мереж з несиметричним та нелінійним навантаженням та обґрунтувати алгоритми роботи ПАФ для підвищення енергоефективності внутрішніх мереж ЗВО.

Проведен анализ современной нормативной базы в сфере повышения энергоэффективности, состояния электроснабжения высших учебных заведений и нормирования потребления энергоносителей. Разработаны математические модели потребления электроэнергии в инфраструктуре высших учебных заведениях на основе прогнозирования удельных показателей с учетом назначения зданий, особых периодов образовательного процесса, сезонности и повышения эффективности использования аудиторного фонда высших учебных заведений; Разработаны модели определения составляющих полной мощности трехфазной четырехпроводной системы электропитания для расчета дополнительных потерь электроэнергии вследствие несимметрии и нелинейности электропотребления в электротехнических комплексах инфраструктуры высших учебных заведений; Исследована режимы трехфазных сетей с несимметричным и нелинейной нагрузкой и обосновать алгоритмы работы ПАФ для повышения энергоэффективности внутренних сетей высших учебных заведений.

The scientific novelty of the obtained results and the provisions submitted for defense is the deepening of existing, development and substantiation of new approaches to power management and reduction of electricity losses in the electrical infrastructure of higher education institutions to improve their energy efficiency. The findings of the research are as follows: 1. For the first time the method of the analysis of levels of power consumption taking into account special periods of educational process, seasonality and increase of efficiency of use of an auditory fund is offered that allowed to receive the mathematical device for planning of expenses for power supply of institution of higher education; 2. Mathematical models for forecasting specific electricity consumption by institution of higher education infrastructure objects were further developed taking 22 into account the energy efficiency class of buildings, which allowed to reliably assess electricity consumption levels and provide feasibility study for the introduction of shunt active filter to reduce losses in institution of higher education infrastructure; 3. New analytical expressions are obtained for the component of full power of three-phase four-wire power supply system, which is due to the main harmonic of neutral current and distortion power according to known values of active and reactive powers of separate phases, which are used to calculate additional electricity bases; 4. The method of controlling a shunt active filter of a three-phase four-wire power supply system has been improved. New analytical dependences of relative daily payment and increase of thermal load of power transmission lines on the value of capacity energy storage at redistribution of daily schedule of energy consumption on an interval of action of the preferential tariff are established. These dependencies can be used to optimize the ratio between capital and operating costs when developing a business plan for the modernization of the power supply system of a dormitory or any other training facility. A method for calculating the energy-saving effect from the use of a shunt active filter in a three-phase four-wire power supply system taking into account its own losses has been developed. The application of the methodology is illustrated by the calculation of the energy saving effect based on the results of weekly monitoring of electricity consumption in the dormitory№7 KNUTD. When using modern shunt active filter, energy losses in the power line of the dormitory №7 KNUTD can be reduced by 10-20%.