КРИТЕРИЙ И УСЛОВИЕ ОПТИМИЗАЦИИ ИСКУССТВЕННОЙ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ

1

• Авторы
• Файлы

Paкутько С.А. Статья в формате PDF 157 KB

Понятие искусственной биоэнергетической сельскохозяйственной системы (ИБЭС) является удобной моделью, представляющей энергетику сельскохозяйственного предприятия с учетом биологического хаpaктера объектов воздействия применяемых энерготехнологий. Энергетические особенности системы заключены в энергетических линиях, образующих энергетическую сеть, по которой энергия движется к месту ее использования [1]. Биологические особенности определяются тем, что в качестве объекта воздействия энергетических технологий выступают биологические объекты: почва, растение, животное.

Оценка функционирования ИБЭС должна производится на основе экономических критериев. При функционировании ИБЭС производится некоторое количество продукции, которая хаpaктеризуется компонентами вектора  . Важным экономическим показателем ИБЭС является прибыль П , получаемая от реализации производимой продукции:

,(1)

где D _j- j -ая компонента дохода от реализации продукции;

R _j - j-ая компонента затрат на процесс функционирования ИБЭС.

Доход от реализации P j -го продукта выразится в виде:

, (2)

где  - цена j -го продукта.

Затраты  на производство продукции определяются капитальными и эксплуатационными затратами на обеспечение функционирования ИБЭС.

Если рассматривать годовую прибыль П, тогда  есть удельные годовые затраты, то есть капитальные затраты, отнесенные к сроку службы сооружения и оборудования, и годовые эксплуатационные затраты (в том числе энергетические затраты). Они зависят от технико-экономических хаpaктеристик выделенных блоков ИБЭС:

, (3)

где  - годовые капитальные затраты переменной ,

не зависящие от времени и ее интенсивности;

 - удельные капитальные затраты на обеспечение единицы  переменной ;

 - удельные эксплуатационные затраты на обеспечение  переменной  в единицу времени (без энергетических затрат);

 - удельные энергетические затраты на обеспечение  переменной в единицу времени;

 - энергоемкость j -го компонента;

 - энергия, потрeбляемая на производство j -го компонента;

 - время действия   переменной жизнеобеспечения в процессе функционирования системы;

Оптимизация режима функционирования ИБЭС, обеспечивающая максимизацию получаемой прибыли П , может быть определена из уравнения

  (4)

при наличии ограничений типа

, (5)

где ,  минимальное и максимальное значения оптимизируемой  переменной X _j .

Уравнение для поиска оптимальных режимов

. (6)

Задавая требование обеспечения минимальных энергетических затрат (условие энергосбережения), уравнение поиска оптимальных режимов можно представить в виде

. (7)

Тогда оптимизация функционирования ИБЭС для каждого j -го ее компонента требует соблюдения условия

 .(8)

Хаpaктерными для процессов, происходящих в ИБЭС, являются следующие признаки:

1. Действие закона оптимума. В соответствии с этим законом, любой фактор X , воздействующий на живые организмы, имеет лишь определенные пределы положительного влияния. Функция отклика живого организма от величины воздействующего на организм фактора P _X  имеет более или менее четко выраженный максимум.

Математическим выражением данного закона является выражение

. (9)

2. Нелинейность функциональной зависимости величины формируемого фактора X от интенсивности энергетического воздействия Q . Причем для достижения одинаковых приращений величины формируемого фактора необходимо прилагать все большие приращения интенсивности воздействия. Такая закономерность хаpaктерна для процессов, потери энергии в которых увеличиваются с увеличением интенсивности энергетического воздействия.

Математическим выражением данного закона является выражение

. (10)

Энергоемкость ИБЭС по фактору X, которая является важнейшим оптимизируемым параметром

.(11)

Таким образом, задачей энергосберегающего алгоритма управления ИБЭС является поддержание минимального значения энергоемкости в любой момент времени. Наиболее приемлемым представляется способ, при котором минимальное значение энергоемкости ищется непосредственно при проведении ЭТП, по результатам непрерывного мониторинга его параметров [2]. Рассмотренную методологию оптимизации ИБЭС следует рассматривать как элемент прикладной теории энергосбережения при проведении энерготехнологических процессов в сельском хозяйстве.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Карпов, В.Н. Энергосбережение. Метод конечных отношений / В.Н.Карпов .-СПб.: СПбГАУ, 2005.-137 с.
2. Paкутько, С.А. Энергосберегающая система управления энерготехнологическими процессами / С.А.Paкутько // Сб.тр. VI межд. науч.-пpaктич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности».- 16.10.2008, СПб. / Под ред. А.П.Кудинова, Г.Г.Матвиенко. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008.- С.39-41.

---