Т Н Ефременко - Экономическая эффективность малосточных водохозяйственньтх систем созданных на базе агроэнергетических комплексов - страница 1

Страницы:
1 

УДК 378.145 (086.5)

Т.Н.ЕФРЕМЕНКО, канд. техн. наук

Харьковская национальная академия городского хозяйства В.Г.БОРИСОВ, канд. техн. наук

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МАЛОСТОЧНЫХ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЬТХ СИСТЕМ, СОЗДАННЫХ НА БАЗЕ АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Предлагается математическая модель, позволяющая определить экономически эффективную структуру агроэнергетического комплекса с учетом минимизации затрат на охлаждение циркуляционных вод и максимизации доходов, получаемых от выращи­вания сельскохозяйственных культур.

Развитие производительных сил отдельных регионов Украины в значительной мере зависит от экологической обстановки в регионе и воздействия, оказываемого производительными силами на окружаю­щую среду, в том числе и на водные объекты. Результаты научных исследований, изложенные в работах [1, 2], не полностью освещают данную проблему и не обеспечивают ее эффективное решение, что требует дополнительных углубленных исследований. В связи с этим целью настоящей работы является исследование экономической эф­фективности малосточных водохозяйственных систем, созданных на базе агроэнергетических комплексов, с учетом воздействий внешней среды и откликов внутренних параметров системы.

Решение проблемы охраны окружающей среды лежит на пути создания новых технологий производства, технологий обработки и утилизации отходов, в том числе сточных вод, и новых технологий водопользования. Важнейшим направлением решения этой проблемы является создание межотраслевых водохозяйственных систем, позво­ляющих в сочетании с внедрением новых технологий производства не только решить проблему охраны вод, но и в ряде случаев удешевить производство конечной продукции. При создании бессточных или ма­лосточных межотраслевых систем затраты на решение проблемы ста­новятся экономически оправданными не только за счет снижения трудноучитываемых ущербов от загрязнения окружающей среды, воз­никающих у прочих водопользователей, но и за счет существенного повышения эффективности производства в межотраслевом производ­ственном комплексе.

Высокоэффективными с экономической и экологической точек зрения являются межотраслевые системы водопользования, объеди­няющие объекты энергетики, сельского и рыбного хозяйств [1]. Важ­нейшим вопросом для этих систем является утилизация тепла подогре­тых вод тепло- и атомных электростанций. Особый интерес представ­ляют межотраслевые водохозяйственные системы, включающие водо­хозяйственные системы энергообъектов и сельского хозяйства [2]. В таких системах, определяемых как агроэнергетические комплексы, производственная технология одной отрасли в то же время является водоохранной технологией для другой.

Водохозяйственные системы энергообъектов при оборотной сис­теме охлаждения в качестве охлаждающего устройства используют водоем-охладитель. В качестве дополнительных охлаждающих уст­ройств могут быть рассмотрены различные типы градирен: капельные, пленочные, подземные, отличающиеся техническими характеристика­ми. Подача воды для использования сельскому хозяйству может рас­сматриваться как дополнительная продувка водоема-охладителя, осу­ществляемая без сброса сточных вод в водные объекты. При этом су­ществуют альтернативные технологии: орошение сельскохозяйствен­ных культур теплыми водами, орошение теплыми водами с предвари­тельным обогревом грунта и орошение непосредственно из водоема-охладителя. Задача заключается в выборе наиболее эффективной водо­охранной технологии, позволяющей снизить антропогенную нагрузку на водный объект.

При разработке и создании агроэнергетических комплексов воз­никает, во-первых, задача создания новых либо использования суще­ствующих технологий производства и технологий водоподготовки по каждому из элементов агроэнергетического комплекса, во-вторых -задача проектирования оптимальной системы из элементов комплекса, которая заключается в следующем. При заданном объеме отводимых от ТЭС (АЭС) подогретых вод, заданном множестве технологий охла­ждения и использования подогретых вод, заданных требованиях на состав продувочных вод, сбрасываемых в водный объект, на качество вод, используемых для охлаждения, а также при заданных целях про­изводства сельскохозяйственной продукции в условиях ограниченно­сти земельных ресурсов необходимо определить наиболее эффектив­ные по выбранному критерию технологии охлаждения циркуляцион­ных вод, технологии использования подогретых вод в сельском хозяй­стве, а также режим работы водоема-охладителя. Данная задача может решаться интуитивно, на основе инженерного опыта проектировщика, либо на основе выбора наиболее эффективной структуры агроэнерге-тического комплекса с использованием математических моделей.

Рассмотрим математическую модель, позволяющую определить наиболее эффективную структуру агроэнергетического комплекса сточки зрения минимизации совокупных затрат и получения доходов от реализации полезной продукции.

При построении модели используем балансовые уравнения ана­логично [3]. При этом будем исходить из гипотезы об установившемся режиме тепло-, водо-, массобаланса. Введем следующие переменные: Vl, V2 - объемы подогретых вод, направляемых для охлаждения на

градирни капельные и пленочные соответственно; V3 Vn - объемы вод, направляемых для охлаждения по различным технологиям под­почвенного обогрева (71 T9 ) (рассматривали девять технологий, от­личающихся диаметром труб подпочвенного обогрева и скоростью течения в них).

Пусть I = {i} - множество сельскохозяйственных культур, воз­можных для выращивания в данном регионе. Для каждой культуры определим различные способы их выращивания s, а именно: s = 1 - с использованием орошения теплыми водами, s = 2 - орошение теплыми водами с обогревом грунта, s = 3 - выращивание путем традиционного орошения. Введем переменную xis, которая будет характеризовать

объем вод, направляемых для орошения 7-й культуры по s-му способу. Ограничения модели включают:

-  баланс подогретых вод ТЭС (АЭС)

ZVk + ХІ= Y , (1)

k=1       iel s=1

где Y - заданный расход циркуляционной воды, соответствующий за­данной производственной мощности ТЭС (АЭС);

-  баланс воды водоема-охладителя с учетом коэффициентов по­терь

^ hkVk —          — Vnp + Vnn =W, (2)

k=1         iel s=1

где hk - коэффициенты потерь при охлаждении воды на градирнях k-го типа; Vnp, Vnn - объемы соответственно продувочных и подпи-

точных вод, определяемые в процессе решения задачи; W - величина испарения с поверхности водоема-охладителя, заранее известная для исследуемого водоема;

-  условие, при котором выполняются требования к качеству ох­лаждающей воды по заданным показателям

- сТуЭС XX xis - c3vad J] xis=3 + c7Vnn- c3vad Vnp £ 0, veQ, (3) iels=1 iel где © = {v} - множество заданных показателей качества охлаждаю-

ТЭС nn

щей воды; сТ    , сТ   - концентрация v-го показателя соответственно

в воде, сбрасываемой с ТЭС, и в подпиточной воде; сТ*^ - требуемая

концентрация v-го показателя качества охлаждающей воды. Последнее слагаемое в выражении (3) представляет собой величину массового расхода загрязняющих веществ, сбрасываемых в водный объект. На него накладывается ограничение вида

стад.упр £ пдст ,  neQ, (4)

где пдст - величина предельно допустимого сброса загрязняющего

вещества v-го вида в водный объект. Ограничение (4) учитывает тре­бования охраны поверхностных вод от загрязнений и обеспечивает достижение предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ с возможностью полного прекращения сброса таких веществ в перспек­тиве;

- ограничения на выпуск сельскохозяйственной продукции

3

X aisxis * Bi, i e 1, (5) s=l

где ais - урожайность i-ой культуры, выращиваемой по s-му способу; Bi - заданный урожай i-й культуры;

-           ограничение на используемую площадь (земельные ресурсы)

3

XXbisxis £ S, (6) ie/s=1

где bis - удельная площадь полива при выращивании i-й культуры по

s-му способу; S - общая возможная для использования площадь;

- условие, обеспечивающее выращивание культур по второму способу (орошение теплыми водами и обогрев грунта)

ll

X bi,s=2 xi,s=2 - X akVk = 0, (7)
iel                     k=3

где ak - коэффициент, характеризующий площадь, обогреваемую

единичным расходом подогретых вод.

Для выбора экономически эффективной структуры агроэнергети-ческого комплекса (технологий охлаждения циркуляционных вод и технологий использования подогретых вод в сельском хозяйстве) вве­дем следующую целевую функцию


(8)где dfc - капитальные и текущие затраты, приходящиеся на единицу объема циркуляционных вод, направляемых на охлаждение по kтех-

нологии; Pis - доход, получаемый от выращивания 7-й культуры по s-му способу при использовании единичного объема циркуляционных

вод.

Данная функция характеризует минимизацию затрат при охлаж­дении циркуляционных вод с получением максимального дохода от выращивания сельскохозяйственных культур.

Приведенная математическая модель позволяет при заданном объеме отводимых от ТЭС (АЭС) подогретых вод, заданном множест­ве технологий охлаждения и использования подогретых вод, заданных требованиях на состав сточных (продувочных) вод, сбрасываемых в водный объект, на качество вод, используемых для охлаждения, задан­ной производственной программе на выпуск сельскохозяйственной продукции в условиях ограниченности земельных ресурсов определить наиболее эффективные по выбранному критерию (8) технологии ох­лаждения циркуляционных вод, технологии использования подогре­тых вод в сельском хозяйстве, а также режим работы водоема-охладителя.

1.Турбин Н.В., Ремизов Ю.В. Энергобиологические комплексы при атомных элек­тростанциях // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1981. - №7. - С.8-

1З.

2.Сухоруков Г.А., Ефременко Т.Н. Модель оптимизации развития энергобиологи­ческого комплекса // Мало- и безотходные технологии в энергетике как средство защиты окружающей среды и повышения топливоиспользования: Материалы Всесоюзн. совещ., Москва, окт. 1984. - М., 1985. - С.149-155.

3.Борисов В.Г., Ефременко Т.Н. Управление экономикой крупного города на ос­нове балансовой модели ресурсов // Вестник Национального технического университета «ХПИ». Вып.18. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. - С.7-12.

Получено 28.12.2005

Страницы:
1 


Похожие статьи

Т Н Ефременко - Экономическая эффективность малосточных водохозяйственньтх систем созданных на базе агроэнергетических комплексов