Aplicatie informatica in managementul energetic

Aplicatie informatica in managementul energetic

1. Prezentarea generala

Aplicatia isi propune sa imbine tehnicile avansate de programare cu limbaje de ultima generatie, tehnologiile care utilizeaza baze de date SQL cu protocoalele de transmitere a informatiei in retea de tip Internet sau Intranet pentru a se constitui intr-un instrument eficient in domeniul managementului energetic. De asemenea, prin gradul de flexibilitate ridicat se poate adapta usor la necesitatile concrete ale fiecarei organizatii in parte. Din lantul format de producator de energie electrica, transportator, distribuitor si beneficiar, aplicatia se adreseaza acestuia din urma, permitandu-i sa tina o monitorizare si o evidenta exacta a tuturor consumatorilor de energie electrica din organizatia respectiva, a parametrilor acestora si a regimului de functionare, precum si sa efectueze anumite analize care vizeaza imbunatatirea eficientei utilizarii energiei electrice.

2 Definirea unui proiect

In cadrul aplicatiei, un proiect urmareste definirea structurii organizatiei prin stabilirea ierarhiei arborescente intre diversele centre din care este formata organizatia respectiva, dupa care, la nivelul fiecarui "nod" constituent se va defini multimea consumatorilor, cu parametrii corespunzatori - putere, randament, factor de putere, cantitate, durata de functionare - si pe baza datelor se va calcula energia consumata, energia utila, pierderile de energie, energia reactiva, iar pe baza acestora se pot efectua diverse analize ce vizeaza cresterea eficientei utilizarii energiei electrice.

Fig. 1. Definirea unui nou proiect

3. Stabilirea structurii organizatiei

Dupa ce s-a definit un proiect, acesta este inregistrat in baza de date si poate fi oricand regasit din lista de proiecte. Dupa deschiderea proiectului, se va defini structura organizatiei, fiecare centru fiind considerat un nod in arborele organizatiei.

Fig. 2. Stabilirea structurii ierarhice a organizatiei

Pentru fiecare nod al organizatiei se pot insera noduri care sa descinda din nodul respectiv, se poate deschide pagina din care sa se editeze consumatorii si sa se efectueze analizele, sau se poate sterge, impreuna cu toate nodurile aferente. Salvarea ultimelor modificari efectuate se realizeaza prin apasarea butonului cu discheta.

Stabilirea consumatorilor si a conditiilor de functionare

Pentru un nod oarecare al organizatiei se pot lista consumatorii existenti, sau se pot defini noi consumatori. Pentru stabilirea parametrilor de functionare, intr-o prima faza se definesc puterea nominala (in kW), care la majoritatea consumatorilor este inscrisa pe consumatorul respectiv, randamentul si factorul de putere. Pentru consumatorii de putere mai mare ar fi util sa se cunoasca si caracteristicile de functionare ale acestor parametri, deoarece neglijarea conditiilor reale de functionare poate duce la diferente semnificative la intocmirea analizelor.

Fig. 3. Stabilirea parametrilor consumatorilor

O astfel de caracteristica, pentru un motor electric arata ca in figura de mai jos. Aceasta trebuie luata in considerare, deoarece motorul nu functioneaza intotdeauna in punctul nominal, iar consecintele acestui fapt sunt modificarea randamentului, a factorului de putere, si deci a energiei utile si absorbite de la retea.

Fig. Caracteristica puterii unui motor electric

In aplicatie sunt date si caracteristici pentru randament si pentru factorul de putere. Acestea se pot stabili pentru fiecare categorie de consumatori (instalatii de iluminat, motoare electrice, instalatii de sudura, sisteme de actionare electrica, cuptoare electrice, etc).

5. Regimul de functionare

Pentru calculul energiei mai trebuie luate in considerare si alte elemente, cum ar fi timpul de functionare sau numarul consumatorilor din cei definiti deja. Astfel, o analiza riguroasa se poate face daca se cunoaste exact regimul de functionare al consumatorului respectiv. Acesta se poate determina daca este monitorizat prin intermediul unui sistem de achizitii de date, dar aceasta presupune costuri mari. Totusi pentru consumatorii de putere mare si foarte mare, aceste costuri se justifica prin eliminarea pierderilor. In celelalte cazuri insa se poate aproxima insa durata medie de functionare si astfel se poate obtine timpul de functionare, care este necesar pentru calculul energiei. Astfel durata de functionare se poate referi la bilanturi orare, pentru un schimb, zilnice, saptamanal, lunar, annual.

Fig. 5. Stabilirea regimului de functionare al consumatorilor

6. Analize energetice

Pentru a analiza eficienta utilizarii energiei electrice intr-o organizatie este util sa se cunoasca diferiti indicatori. Acesti indicatori pot oferi informatii referitoare la energia utila, la energia consumata de la retea, la pierderile de energie, la energia reactiva, si prin compararea intre ei utilizatorul poate desprinde concluzii care sa il ajute la luarea masurilor pentru imbunatatirea eficientei.

6.1. Bilantul energetic

O prima astfel de analiza vizeaza intocmirea bilantului energetic prin trasarea diagramei Sankey. Pe aceasta diagrama marimea de intrare o constituie energia aparenta consumata, din care se scad pe rand, pentru fiecare consumator, pierderile calculate in functie de randamentul si factorul de putere si exprimate in unitati absolute si unitati relative, de cantitatea si de durata de functionare. Marimea de iesire o reprezinta energia utila, insumata, exprimata atat in unitati absolute, cat si in unitati relative prin raportare la totalul energiei intrate. Aceasta diagrama ofera o rapida si totodata o destul de completa imagine referitoare la eficienta utilizarii energiei electrice privita in ansamblu, precum si evidentierea consumatorilor cu pierderi insemnate comparativ cu ceilalti care au pierderi nesemnificative. Astfel, rezultate mult mai rapide se obtin daca se urmareste eficientizarea consumatorilor importanti, pentru ca acestia au o pondere mult mai mare la alcatuirea totalului decat micii consumatori.

Fig. 6. Bilantul energetic

6.2 Analiza ABC

O alta analiza o constituie analiza ABC, de clasificare a consumatorilor in functie de ponderea lor la alcatuirea totalului. Astfel, acesti consumatori sunt ordonati descrescator in functie de un criteriu si se alcatuieste totalul. Criteriul de sortare poate fi energia consumata de la retea, energia utila, pierderile de energie sau energia reactiva.

Dupa realizarea totalului, in categoria A (culoarea rosie) se considera toti consumatorii care sunt situati sub limita de 70% din total. In categoria B (culoarea galbena) intra consumatorii situati intre limitele de 70% si 95%, iar in categoria C (culoarea albastra) intra toti cei care sunt peste 95%.

Se poate observa ca, in mod normal, ponderea cea mai mare o detin consumatorii din categoria A, care sunt cei mai putini si totodata cei mai importanti, si pe acestia trebuie sa se insiste atunci cand se urmareste imbunatatirea eficientei.

A doua categorie este a doua ca importanta si asupra consumatorilor din aceasta categorie se poate actiona, dar efectele per ansamblu nu vor fi la fel de productive ca in cazul consumatorilor din categoria A.

In fine, categoria C este alcatuita din micii consumatori de energie si care de regula sunt cei mai numerosi. Ponderea lor per ansamblu este mai mica sau cel mult egala cu 5% din total, deci ei pot fi considerati nesemnificativi.

Fig. 7. Analiza ABC

Oricum, pentru a da rezultate concludente, la intocmirea acestei analize este bine sa fie utilizat un numar cat mai mare de valori reale.

6.3. Analiza eficientei

In fine, o alta analiza ce vizeaza eficienta este cea care reprezinta pe o diagrama bidimensionala fiecare consumator, axele diagramei reprezentand:

axa orizontala este un indicator de performanta si anume energia utila sau cea considerata utila;

axa verticala este un indicator al consumului, si anume energia consumata de la retea;

In acest fel fiecarui consumator ii corespunde un punct pe grafic. Punctelor astfel obtinute li se aplica metoda regresiei liniare si se obtine dreapta care trece printre ele si pentru care suma distantelor de la puncte la dreapta este minima, calculata cu metoda celor mai mici patrate. In functie de distanta pana la dreapta, fiecare punct se va situa intr-o zona colorata cu rosu, galben sau verde. Consumatorii situati in zona rosie sunt considerati cu eficienta scazuta, deoarece energia utila se obtine cu pretul unui consum mai mare decat media tuturor celorlalti. Consumatorii situati in zona verde sunt considerati cu eficienta ridicata, deoarece energia utila se obtine pe fondul unui consum mai mic raportat la valoarea medie. In fine zona galbena reprezinta zona medie, si in care de regula sunt situati majoritatea consumatorilor.

Pe acest grafic se poate mari orice zona pentru a identifica si studia in detaliu caracteristicile fiecarui consumator. Prin apasarea cu mouse-ul pe fiecare punct se obtin informatii referitoare la consumatorul respectiv, graficul fiind in acest fel interactiv.

Fig. 8. Analiza eficientei

Coeficientul R² este un coeficient de corelatie, pozitiv si subunitar, a carui formula se poate obtine din teoria matematica a metodei celor mai mici patrate, care tine cont de dispersia punctelor. Astfel o valoare mica, aproape de 0, denota faptul ca punctele sunt puternic dispersate si se pot aproxima intr-o foarte mica masura printr-o dreapta. Un coeficient egal cu 1 denota faptul ca punctele sunt situate pe o dreapta. Este bine ca pentru acest coeficient sa se obtina o valoare cat mai ridicata, ceea ce duce la o zona cu largimea benzii cat mai mica, ceea ce inseamna ca toti consumatorii sa fie la fel de eficienti, si totodata inclinarea dreptei de regresi sa fie cat mai mica.