Моделі та засоби управління ефективністю енерговикористання в енерготехнологічних системах в умовах інформаційної невизначеності

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.14.01 - «Енергетичні системи та комплекси»

МОДЕЛІ ТА ЗАСОБИ УПРАВЛІННЯ ЕФЕКТИВНІСТЮ ЕНЕРГОВИКОРИСТАННЯ В ЕНЕРГОТЕХНОЛОГІЧНИХ СИСТЕМАХ В УМОВАХ ІНФОРМАЦІЙНОЇ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ

Чернявський Анатолій Володимирович

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України на кафедрі автоматизації управління електротехнічними комплексами

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент,

Розен Віктор Петрович,

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», м. Київ, завідувач кафедри автоматизації управління електротехнічними комплексами

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, член-корес-пондент НАН України

Новосельцев Олександр Вікторович,

Інститут загальної енергетики НАН України, завідувач відділом економічного та нормативно-правового регулювання в енергетиці

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник,

Борукаєв Зелім Харитонович,

Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, завідувач відділом інформаційного забезпечення задач математич-ного та електронного моделювання

Захист відбудеться “19” жовтня 2009 р. о 15⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.002.20 у Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 03056, м. Київ-56, проспект Перемоги,37, корп. 22, ауд. 316.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 03056, м. Київ-56, проспект Перемоги, 37.

Автореферат розісланий “____” вересня 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

канд. техн. наук, доцент А.М. Ковальчук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Результати аналізу фактичного стану паливно-енергетичного комплексу України та перспектив його подальшого розвитку вказують на обмеженість існуючих в Україні паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР), а також на наявність кризових явищ, пов'язаних з відсутністю інновацій у паливно-енергетичному комплексі, зниженням надійності, якості та економічності паливо- та енергопостачання. Згідно з Енергетичною стратегією України на період до 2030 року основним чинником підвищення рівня ефективності функціонування паливно-енергетичного комплексу України може бути підвищення рівня ефективності енерговикористання (ЕЕВ) та реалізація енергозберігаючих заходів (ЕЗЗ). Так за даними, наведеними в Енергетичній стратегії України на період до 2030 р., це дасть можливість знизити показники енергоємності ВВП України у 2020 р. до рівня 248-306 г у.п./грн за цінами 2005 р.

Результати науково-дослідної діяльності О.В. Кириленка, М.М. Кулика, А.К. Шидловського, Г.Г. Півняка, Б.С. Стогнія, О.В. Новосельцева, В.А. Жовтянського, М.П. Ковалка, А.В. Праховника, Г.К. Вороновського, С.П. Денисюка, В.І. Дешка, В.Т. Заїки, Б.С. Рогальського, Ю.Т. Розумного, О.В. Садового, З.Х. Борукаєва, О.М. Суходолі, В.Д. Білодіда, Є.П. Фомі-чева, Є.М. Іншекова, В.П. Розена, О.І. Солов'я призвели до успішного практичного вирішення ряду складних та взаємозалежних завдань, які виникають у процесі управління ефективністю енерговикористання.

Однак, для підвищення рівня ЕЕВ насамперед необхідно сформувати ефективно діючу систему державного управління ЕЕВ. Проте, на сьогодні є очевидним, що закладені в Комплексній державній програмі енергозбереження України загальні засади формування ефективної енергозберігаючої політики країни практично відокремлені від процесів управління ЕЕВ в окремих енерготехнологічних системах (ЕТС). Прийняття правильних управлінських рішень дозволять удосконалити структуру кінцевого споживання енергоресурсів. Для цього необхідно розробити систему управління ЕЕВ саме в ЕТС. На сьогоднішній день формування системи управління ЕЕВ здійснюється непланомірно, та носить характер часткових рішень в окремих її елементах, які між собою не скоординовані. Крім того, задачі управління ЕЕВ відносяться до класу неформалізованих та слабо структурованих задач і характеризуються складністю визначення оптимальних механізмів управління, прийняттям рішень в умовах невизначеності, а також отриманням ряду показників діяльності ЕТС у сфері управління ЕЕВ на основі досвіду осіб, що приймають рішення (ОПР). Це призводить до неможливості прийняття обґрунтованих рішень без використання спеціальних математичних моделей та методів.

Викладені обставини визначили вибір напрямку наукових досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота виконана відповідно до напрямку наукової праці кафедри автоматизації управління електротехнічними комплексами Національного технічного університету України «КПІ» на 2001-2008 р.р. Наукові та практичні результати дисертаційної роботи використані під час виконання наступних науково-дослідних робіт (рівень участі дисертанта - виконавець): розроблення ДСТУ «Енергозбереження. Системи енергетичного менеджменту. Загальні вимоги» (позиція Програми державної стандартизації України на 2001 р. №04.2-038-2000); розроблення ДСТУ «Енергозбереження. Системи енергетичного менеджменту промислових підприємств. Склад та зміст робіт на стадії впровадження системи енергетичного менеджменту» (0103U002226); розроблення ДСТУ «Енергозбереження. Паливно-енергетичні баланси промислових підприємств. Методика побудови та аналізу» (0103U002224); розроблення ДСТУ «Енергозбереження. Енергетичний аудит промислових підприємств. Порядок проведення та вимоги до організації робіт» (0104U007139); розроблення «Типової методики енергетичних обстежень промислових підприємств».

Мета та задачі досліджень. Метою роботи є підвищення рівня ефективності енерговикористання в енерготехнологічних системах в умовах інформаційної невизначеності за рахунок розроблення нових, а також удосконалення існуючих моделей та засобів управління.

Для досягнення поставленої мети в роботі були поставлені та вирішені такі задачі дослідження:

– проведення аналізу існуючих моделей та засобів управління ефективністю енерговикористання в енерготехнологічних системах, виявлення їх особливостей та оцінка рівня їх ефективності;

– розроблення моделі оцінки потенціалу енергозбереження (ПЕ) в енерготехнологічних системах в умовах інформаційної невизначеності;

– розроблення моделі оптимального планування використання потенціалу енергозбереження в енерготехнологічних системах в умовах одно- та багатокритеріальності та/або інформаційної невизначеності;

– удосконалення існуючих та розроблення нових засобів управління ефективністю енерговикористання в енерготехнологічних системах.

Об'єктом дослідження є процес управління ефективністю енерговикористання в енерготехнологічних системах.

Предметом дослідження є моделі та засоби управління ефективністю енерговикористання.

Методи дослідження. Науково-методичну основу виконаних досліджень склали методи: теорії нечітких множин (ТНМ) - в процесі розроблення моделей оцінки рівня досконалості системи управління ефективністю енерговикористання (СУЕЕ) та оцінки потенціалу енергозбереження; нечіткого математичного програмування - в процесі побудови моделі оптимального планування використання ПЕ; експертних оцінок - під час визначення пріоритетності впровадження ЕЗЗ у багатокритеріальній моделі оптимального планування використання ПЕ; під час формування набору критеріїв, які характеризують рівень досконалості системи управління ефективністю енерговикористання.

Наукова новизна отриманих результатів у порівнянні з існуючими роботами за даною проблемою визначається наступним:

1 вперше розроблена модель оцінки ефективності системи управління ефективністю енерговикористання енерготехнологічних систем, в основу якої покладено формування такого інтегрованого показника як рівень досконалості системи управління, що охоплює структурований набір критеріїв оцінки (організованості, забезпеченості, спостереженості та коригованості), значення яких визначаються із застосуванням вербальних оцінок ОПР. Дана модель враховує не тільки рівень компетентності ОПР та важливість (вагу) критеріїв оцінки, але й невизначеність вихідної інформації шляхом використання нечіткої лінгвістичної та нечіткої бальної шкал. Це дозволяє підвищити рівень адекватності оцінки ефективності системи в умовах інформаційної невизначеності;

2 удосконалено модель оцінки потенціалу енергозбереження в ЕТС. В даній моделі, на відміну від існуючих, запропоновано представити значення часткових потенціалів для об'єктів різного ієрархічного рівня енерготехнологічної системи нечіткими величинами та виконати операції нечіткого додавання та множення із застосуванням -рівневого методу. Це дає можливість підвищити рівень адекватності оцінювання в умовах інформаційної невизначеності;

3 удосконалені моделі оптимального планування використання потенціалу енергозбереження в ЕТС. Запропоновано дві моделі - оптимізаційну на основі моделей нечіткого математичного програмування та моделі на базі ранжування. В оптимізаційній моделі, на відміну від відомих, формування оптимального плану запропоновано здійснювати не тільки з урахуванням обмежень на фінансові ресурси, але й з урахуванням обмежень на матеріально-технічні, енергетичні та трудові ресурси, а також нечіткості вихідної інформації шляхом представлення нечітких коефіцієнтів в функції цілі та в обмеженнях функціями належності трикутного, трапецієдального та експоненціального видів. В моделі на базі ранжування вибір пріоритетності впровадження енергозберігаючих заходів в ЕТС запропоновано здійснювати шляхом їх ранжування на основі нечіткої модифікації методу аналізу ієрархій із застосуванням критеріїв якісного та кількісного характеру, представленими функціями належності трикутного виду, та шкали відносної важливості;

4 удосконалено класифікацію потенціалів енергозбереження, в якій принципово новим є формування нових класифікаційних ознак видів потенціалу енергозбереження, таких як можливість реалізації та рівень використання потенціалу, період часу та ієрархічний рівень, для якого визначається потенціал, спосіб вимірювання потенціалу, а також складова можливого ефекту від реалізації потенціалу. Це дає можливість охарактеризувати кожний з видів потенціалу енергозбереження, розробити уніфіковану модель оцінки потенціалу для будь-якого об'єкта енерготехнологічної системи, конкретизувати об'єкт оцінки та межі цієї оцінки.

Практичне значення результатів роботи полягає в тому, що вони були використані для постановки та виконання наукових досліджень, для розроблення комплексу національних стандартів України групи «Енергозбереження» та методики, увійшли складовими частинами в наукові видання та навчальний посібник, а саме:

– методики оптимального планування використання потенціалу енергозбереження в умовах одно- та багатокритеріальності та/або інформаційної невизначеності були використані в навчальному посібнику для студентів вищих навчальних закладів «Енергетичний аудит», рекомендованому Міністерством освіти і науки України (лист від 29.07.2004 р. №14/18.2-1829), у наукових виданнях «Енергетичний аудит об'єктів житлово-комунального господарства», «Экономическая безопасность государства - территориальный аспект»;

– організаційно-методичні та аналітичні засоби енергетичного аудиту (ЕА) були використані під час розроблення ДСТУ 4713:2007 Енергозбереження. Енергетичний аудит промислових підприємств. Порядок проведення та вимоги до організації робіт, ДСТУ 4714:2007 Енергозбереження. Паливно-енергетичні баланси промислових підприємств. Методика побудови та аналізу, М 0013184.0.33-04 Типової методики енергетичних обстежень промислових підприємств, а також в навчальному посібнику для студентів вищих навчальних закладів «Енергетичний аудит», у наукових виданнях «Енергоаудит у житлово-комунальному господарстві», «Малая энергетика в системе обеспечения экономической безопасности государства», «Экономическая безопасность государства - территориальный аспект»;

– послідовність впровадження та функціонування системи управління енерговикористанням в ЕТС була використана під час розроблення ДСТУ 4472:2005 Енергозбереження. Системи енергетичного менеджменту. Загальні положення, ДСТУ 4715:2007 Енергозбереження. Системи енерге-тичного менеджменту промислових підприємств. Склад та зміст робіт на стадії впровадження системи енергетичного менеджменту, у наукових виданнях «Экономическая безопасность государства и интеграционные формы ее обеспечения», аналітико-довідкових матеріалах «Стратегія енергозбереження в Україні: Аналітично-довідкові матеріали (Том 2): Механізми реалізації політики енергозбереження».

Результати досліджень, виконаних у даній дисертаційній роботі, можуть бути використані фахівцями ЕТС з питань забезпечення ефективного використання енергоресурсів, фахівцями Національного агентства України з питань забезпечення ефективного використання енергоресурсів, а також енергоаудиторських та енергосервісних компаній.

Результати дисертаційної роботи були використані в навчальному процесі під час проведення лекцій з дисципліни «Аналіз інформації з енерговикористання» для студентів спеціальності 7.000008 «Енергетичний менеджмент» НТУУ «КПІ».

Особистий внесок здобувача. Теоретичні обґрунтування, практичні розробки, висновки та рекомендації, які наведені в роботі, отримані автором самостійно на основі вивчення, аналізування та узагальнення теоретичного, а також практичного матеріалу.

У роботах, опублікованих у співавторстві, здобувачеві належить: розроблення методик оптимального планування використання ПЕ в умовах одно- та багатокритеріальності та/або інформаційної невизначеності [6, 7, 12, 14]; розроблення класифікаційних ознак видів ПЕ [14]; розроблення моделі впровадження та функціонування СУЕЕ [4, 5, 8, 9, 11, 13, 15, 18]; розроблення методики оцінки рівня досконалості СУЕЕ [10]; розроблення методичного інструментарію проведення ЕА, визначення мети та основних завдань ЕА [1-3, 14, 16]; узагальнення існуючих та розроблення нових інформаційно-аналітичних засобів ЕА [2, 3, 12, 14, 16, 17].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи та її результати доповідалися, обговорювалися та отримали позитивну оцінку на шістнадцяти наукових конференціях та семінарах. Серед них: Міжнародна конференція «Муниципальное энергосбережение», Севастополь, 2001; Міжнародні науково-технічні конференції «Енергоефективність-2002», Київ, 2002, «Енергоефективність-2003», Київ, 2003, «Енергоефективність-2004», Одеса, 2004, «Енергоефективність-2007», Київ, 2007; Міжнародна науково-практична конференція «Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України», Харків, 2004; Міжнародний семінар «Состояние энергетики в Центральной Азии и Европе» в рамках проекта «Создание информационной сети по энергетике для Центральной Азии», Ташкент, 2004; 1-а міжнародна науково-технічна конференція «Підвищення рівня ефективності енергоспоживання в електротехнічних пристроях і системах (Електрика-2006)», Луцьк, 2006; I Міжнародна конференція «Ефективне енергоспоживання - 2007», Яремче, 2007; VI Всеукраїнський конкурс «Молодь - енергетиці України - 2007: Відкритий конкурс молодих енергетиків».

Публікації. За матеріалами роботи опубліковано 29 наукових праць, з них: 1 брошура, 7 статей у фахових виданнях ВАК України, 16 статей в наукових та інших виданнях, 1 навчальний посібник з грифом Міністерства освіти та науки України, 4 національних стандарти України.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається з переліку умовних позначень, вступу, чотирьох розділів, висновків по роботі, включає список використаних джерел із 167 найменувань, а також 5 додатків. Матеріал дисертаційної роботи ілюструють 31 таблиця, 18 рисунків (з них 14 таблиць та 9 рисунків займають окрему сторінку). Загальний обсяг дисертаційної роботи становить 218 сторінок машинописного тексту, в тому числі 132 сторінки основного тексту.

СТРУКТУРА ТА ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, зазначено зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Визначено мету та основні задачі дослідження. Наведено характеристику наукової новизни і практичного значення отриманих результатів, апробацію роботи і публікації.

У першому розділі виконано аналіз суті процесу управління ЕЕВ та стану організації робіт з управління ефективністю енерговикористання в ЕТС, проведено аналіз існуючих моделей оцінки та планування використання потенціалу енергозбереження. Виконано оцінку їх переваг та недоліків.

Як об'єкт управління (ОУ) прийнята ЕТС, що має автономне призначення, внутрішню структуру та ресурси, яка обмежена в просторі та у часі. Управління ефективністю енерговикористання в ЕТС розглядається як багатокритеріальна задача виду:

, (1)

де - -а часткова ціль управління (вимога до стану ОУ).

Для досягнення цілей управління на ОУ здійснюються як зовнішні, так і внутрішні (стосовно ОУ) керуючі впливи (рис. 1). Оцінка результатів, отриманих у разі реалізації тих або інших керуючих впливів, здійснюється за величиною існуючого ПЕ. Це дозволяє виділити сильні та слабкі сторони в діяльності ЕТС у сфері ЕЕВ, а також розробити енергозберігаючі заходи.

Під потенціалом енергозбереження ЕТС слід розуміти величину максимальної сумарної економії енергоресурсів, яку можливо одержати за певний проміжок часу в сучасних умовах розвитку ЕТС за умови оптимального використання новітнього технологічного та енергетичного обладнання (установок, агрегатів, апаратів), використання новітніх технологій, наукової організації виробництва, а також виконання технічних та технологічних вимог, вимог до якості продукції, охорони праці та охорони навколишнього середовища.

В процесі розроблення уніфікованої методики оцінки існуючого потенціалу енергозбереження ЕТС було виявлено, що не визначені єдині класифікаційні ознаки видів ПЕ. Тому, у другому розділі для класифікації видів ПЕ запропонована морфологічна матриця (табл. 1).

Також було виявлено, що в багатьох випадках вихідна інформація про величину ПЕ є, в основному, невизначеною або частково-невизначеною. Зниження рівня невизначеності досягається шляхом використання ТНМ. Для формалізації нечіткої інформації використовується нечітка змінна (НЗм), що описується кортежем , де - ідентифікатор НЗм «потенціал енергозбереження», - область її визначення, а - нечітка множина на , що задає обмеження на набори числових значень НЗм . При цьому НЗм «потенціал енергозбереження» буде мати функції належності (ФН) певного виду.

Рис.1. Узагальнена схема процесу управління ефективністю енерговикористання енерготехнологічних систем

Таблиця 1. Морфологічна матриця відображення поняття «потенціал енергозбереження» на термінологічному просторі

Примітка. У табл. 1 заштрихована та зона класифікації, що є об'єктом дослідження даної роботи.

Оцінку сумарного електричного ПЕ ЕТС представимо у вигляді:

, (2)

де - нечітка величина сумарного електричного ПЕ ЕТС;

- нечітка величина сумарного електричного ПЕ загальнозаводської розподільної мережі ЕТС; - знак операції нечіткого додавання;

- нечітка величина електричного ПЕ електроприймачів -го цеху;

- нечітка величина електричного ПЕ загальноцехової розподільної мережі -го цеху; - нечітка величина електричного ПЕ електроприймачів -ої ділянки -го цеху; - нечітка величина електричного ПЕ загальнодільничної розподільної мережі -ої ділянки -го цеху; - нечітка величина електричного ПЕ -го електроприймача (установки, агрегату, апарата), розташованого на -ій ділянці -го цеху.

Для досягнення достатньої точності обчислень і зниження рівня складності обчислювальних процедур оцінки величини потенціалу енергозбереження вихідну нечітку множину запропоновано розбити на

-рівневі множини або замінити фактичний вид її ФН трикутним.

Аналогічно визначають й інші види часткових ПЕ (тепловий, паливний).

Для визначення енергетичного та загального потенціалу енергозбереження необхідно скористатися наступними виразами:

§ у випадку визначення енергетичного потенціалу енергозбереження:

, (3)

де - нечітка величина сумарного енергетичного потенціалу енергозбереження ЕТС, т у.п.; , - тепловий еквівалент переведення в т у.п., відповідно, електричної та теплової енергії, т у.п./тис. кВт·год та

т у.п./ГДж (т у.п./Гкал); - знак операції нечіткого множення;

- нечітка величина сумарного теплового ПЕ ЕТС, ГДж (Гкал);

§ у випадку визначення загального потенціалу енергозбереження:

, (4)

де - нечітка величина загального сумарного ПЕ ЕТС, т у.п.;

- еквівалент переведення палива -го виду в т у.п.; - нечітка величина сумарного паливного ПЕ ЕТС для палива -го виду.

Точність одержуваної оцінки величини ПЕ ЕТС залежить від точності визначення величини ПЕ окремих енергоспоживаючих установок і від правильності вибору ідеалізованого енергоефективного обладнання для порівняння. Так як обладнання різних виробників має близькі номінальні характеристики, але відрізняється за рядом якісних показників, то задача вибору ідеалізованого енергоефективного обладнання для оцінки величини ПЕ вирішувалася як багатокритеріальна. Всі критерії вибору ідеалізованого енергоефективного обладнання розділені на відбіркові та оцінювальні, а сама процедура вибору складається з відбіркового та оцінювального етапів. На відбірковому етапі здійснюється відсіювання обладнання, характеристики якого не відповідають обов'язковим вимогам, а на оцінювальному - оцінка переваг обладнання за оцінювальними критеріями із застосуванням методу аналізу ієрархій (МАІ).

Багатокритеріальний вибір в умовах невизначеності здійснювався із застосуванням нечіткої модифікації МАІ, яка дозволяє оперувати нечіткими числами трикутного виду, які представляють бінарні відношення переваги ОПР. Модель вибору енергоефективного обладнання була апробована під час вибору найбільш ефективного електроспоживаючого обладнання системи водопостачання. Як відбіркові критерії використовувався кортеж , де - призначення обладнання (середовище, що транспортується); - продуктивність обладнання; - напір. Оцінювальні критерії сформували кортеж , де

- виробник; - гарантія; - вартість; - матеріал виготовлення; - споживана потужність; - напрацювання на відмову.

Порівняння результатів моделювання вибору енергоефективного обладнання з використанням МАІ та його нечіткої модифікації показали, що остання дозволяє підвищити точність моделювання на 3-5 %.

У третьому розділі розглянуто задачу планування використання потенціалу енергозбереження, в основі якої лежить модель формування оптимального плану впровадження ЕЗЗ. Як функція цілі прийнята величина використання ПЕ з керуючими змінними , які приймають значення «1» у випадку, коли -ий ЕЗЗ приймається до впровадження, і «0» - у протилежному випадку, при виконанні обмежень на фінансові , матеріально-технічні та енергетичні , а також трудові ресурси :

, . (5)

, ,

, . (6)

, , . (7)

Для прискорення процесу пошуку оптимального рішення був використаний метод випадкового пошуку.

В умовах невизначеності вихідної інформації нечітка функція цілі та нечіткі обмеження мають вигляд

, (8)

, , . (9)

Під час формалізації задачі планування врахування характеру невизначеності пропонується проводити в межах ТНМ із застосуванням

-рівневого методу. Тому в роботі виділено три види задач:

1. Чітка ціль, нечіткі обмеження. Для вирішення задачі здійснюється заміна нечітких множин множинами -рівня. Вихідна задача приводиться до вирішення задач класичного лінійного програмування для всіх -рівнів:

за обмежень , , . (10)

2. Нечітка ціль, чіткі обмеження. Для вирішення задачі використані -рівневі множини нечіткої функції цілі. Тоді вирішення задачі приводиться до вирішення задачі багатокритеріальної оптимізації (число критеріїв дорівнює кількості рівнів , ):

за обмежень (6)-(7). Задача вирішується методом згортання критеріїв з фіксованими пріоритетами.

3. Нечітка ціль, нечіткі обмеження. Для вирішення задачі поєднано два попередні випадки.

Запропонована модель була апробована під час формування оптимального плану впровадження ЕЗЗ на промисловому підприємстві. Задача вирішувалася в умовах нечіткої функції цілі, що охоплювала 24 змінні, та чітких обмежень на фінансові ресурси. Обмеження на матеріально-технічні, енергетичні, а також трудові ресурси були відсутні.

Для аналізу чутливості моделі до виду функцій належності нечітких коефіцієнтів у функції цілі використовувались функції належності експоненціального, трикутного та трапецієдального видів (рис. 2).

Для визначення множини виду «Число, приблизно рівне К», проводилися статистичні дослідження. ОПР визначали такі a(K) і b(K), які, на їхню думку, відокремлюють числа, приблизно рівні заданому К від чисел, які не є такими.

У випадку багатокритеріального формування плану впровадження ЕЗЗ відбіркові критерії формують кортеж , де - безпека експлуатації; - екологічність; - відповідність регламентам і технічним умовам. При цьому оцінювальні критерії формують кортеж , де - термін окупності; - надійність;

- трудомісткість (складність) реалізації; - необхідність узгодження з іншими системами; - необхідність додаткового навчання персоналу; ефективність енерговикористання інформаційний невизначеність

- рівень ризику нереалізації.

крива а - ФН експоненціального виду; крива б - ФН трапецієдального виду; крива в - ФН трикутного виду.

Рис. 2. Вид використовуваних функцій належності нечіткої множини, які описують наближену точкову оцінку «Число, приблизно рівне К»

Для оцінки адекватності моделей, запропонованих у роботі, проведене порівняння результатів, отриманих з використанням оптимізаційної моделі формування плану впровадження енергозберігаючих заходів із результатами, отриманими для випадку багатокритеріального формування плану впровадження енергозберігаючих заходів, а також з використанням традиційних методів відбору ЕЗЗ (величини терміну окупності, чистого приведеного доходу). Результати порівняння показали, що всі порівнювані моделі дали схожі результати по переліку ЕЗЗ, що включають у план впровадження. Однак, якщо порівнювати результати ранжування ЕЗЗ, то тут явно простежується відмінність результатів, отриманих з використанням однокритеріальних та багатокритеріальної моделей.

У четвертому розділі запропонована концепція розроблення, впровадження та функціонування СУЕЕ на базі управлінських принципів, закладених у комплексі стандартів ДСТУ ISO 9000, ДСТУ ISO 14000, ГОСТ серії «Автоматизовані системи управління». Послідовність розроблення та впровадження СУЕЕ представляється як ряд етапів (розроблення політики та програми енергозбереження, впровадження служби управління енерговико-ристанням, впровадження комплексу енергетичного моніторингу та стандартів, які регламентують функціонування системи тощо), виконання яких є обов'язковим для її ефективного функціонування.

Система управління ефективністю енерговикористання повинна мати відповідне організаційне, технічне, програмне, інформаційне, лінгвістичне, математичне, ресурсне та правове забезпечення. Для досягнення мети функціонування СУЕЕ необхідно проводити регулювання її стану як за рахунок зовнішніх, так і за рахунок внутрішніх засобів. Функціональну структуру СУЕЕ представлено у вигляді універсального функціонального модуля, який є впорядкованою сукупністю таких інформаційно-пов'язаних блоків, як збір інформації, облік, контроль, аналіз, нормування, планування, організація, прийняття рішень та регулювання. Даний модуль має циклічний зв'язок функціональних блоків, кожен з яких характеризується певним набором вхідних і вихідних даних, а також виконуваними з ними перетвореннями. Такий підхід до побудови системи управління ефективністю енерговикористання було використано під час розроблення ДСТУ 4472:2005 «Енергозбереження. Системи енергетичного менеджменту. Загальні вимоги» та ДСТУ 4715:2007 «Енергозбереження. Системи енергетичного менеджменту промислових підприємств. Склад і зміст робіт на стадії впровадження системи енергетичного менеджменту».

У роботі запропоновано проводити періодичне оцінювання ефективності функціонування системи управління ефективністю енерговикористання за критеріями організованості, забезпеченості, спостереженості та коригованості СУЕЕ, із присвоєнням їй певного рівня досконалості. При цьому система оцінюється за п'ятьма рівнями досконалості. Ці п'ять рівнів досконалості вказують напрямок для вдосконалювання, причому СУЕЕ проходить всі п'ять рівнів один за одним, починаючи з нульового й закінчуючи останнім - четвертим - найвищим рівнем досконалості. Значення критеріїв оцінки рівня досконалості СУЕЕ, які задані лінгвістичними змінними (ЛЗм), приводять із використанням лінгвістичних значень (ЛЗ) відповідного критерію. Лінгвістичні змінні мають ФН у вигляді експоненціальних термів (табл. 2). Кількість ЛЗ прийнята рівною п'яти.

Оцінка рівня досконалості СУЕЕ здійснюється за результатами опитування ОПР за набором критеріїв оцінки рівня досконалості СУЕЕ, компоненти якого попередньо ранжуються шляхом визначення коефіцієнтів важливості (; - кількість критеріїв оцінки рівня досконалості СУЕЕ). Для досягнення цієї мети використовують шкалу відносної важливості та процедуру попарного порівняння, які застосовувані в МАІ.

Таблиця 2. Інтерпретація лінгвістичних значень окремих критеріїв оцінки рівня досконалості системи управління ефективністю енерговикористання

Нечітка модель з лінгвістичною шкалою. Алгоритм оцінки рівня досконалості системи управління ефективністю енерговикористання, побудований на базі цієї моделі, складається з таких етапів.