Энергоэффективность на потоке. Практика управления энергоэффективностью

Предприятия, где доля энергоресурсов в общих затратах высока, уже знакомы со стандартом ISO (ИСО) 50 001. Его положения охватывают множество аспектов управления — от организации процесса до его нормативно-методического обеспечения. Однако сам Стандарт слишком всеохватный и универсальный, чтобы давать готовые рецепты внедрения системы управления энергоэффективностью под конкретное предприятие. В данной статье мы пытаемся обобщить опыт создания реальных систем такого класса, приводим описание бизнес-процесса управления и формулируем основные проблемы на каждом его этапе. Нам кажется, что и описанный нами бизнес-процесс, и сформулированные проблемы имеют общий для российских предприятий характер и надеемся, что здесь есть если не готовый рецепт создания такой системы, то хотя бы ее каркас, основа! Надеемся, что наша статья может помочь действующим и будущим энергоменеджерам в их нелегкой борьбе за энергоэффективность!

В том или ином виде любое российское промышленное предприятие практически всегда занималось оптимизацией энергозатрат. Для кого-то задачи по сокращению потребления энергии были по-настоящему важными — прорабатывались новые энергосберегающие технологии, закупалось энергоэффективное оборудование, налаживался технический учет и контроль энергопотребления. Для кого-то решения по энергоэффективности были скорее «дань моде», что-то из разряда закрытых окон, плакатов про необходимость экономии и замене лампочек накаливания на более экономичные.

Новые времена вывели задачи экономии энергии на уровень общемировой повестки, связав их воедино с экологией, социальными задачами, международной конкуренцией. ESG (Environment, Social, Government) повестка заставила предприятия вносить энергоэффективность и связанные с энергопотреблением парниковые выбросы в «генеральские» КПЭ. Энергоэффективность перестала быть исключительным вопросом сокращения себестоимости продукции и вышла на уровень корпоративной стратегии, миссии компаний, и стала значимым фактором рыночной стоимости и устойчивости всего бизнеса.

При таких вводных энергоэффективность уже не могла оставаться чем-то ситуативным, основанном исключительно на опыте и по большому счету, желании технологов ее улучшать. Очевидно, что назрела необходимость в регулярной деятельности по целенаправленному управлению непрерывной оптимизацией потребления самых разных видов энергии и прочих ресурсов, так или иначе влияющих на ESG-показатели. Причем в силу глобальности ESG-повестки, потребности рынка в единых правилах оценки достижений компаний на этом поприще, такая деятельность так же должна была быть во многом одинакова, преследовать одни и те же цели, использовать схожие инструменты управления.

Появление Стандарта ISO 50 001 в этих условиях было неизбежно!

В данной статье мы не будем погружаться в описание и трактовку его положений, тем более что он и сам по себе легко читается и вполне понятен. Из многочисленных рекомендаций Стандарта мы попробуем вычленить ключевой бизнес-процесс управления энергоэффективностью и рассказать о тех подводных камнях, которые, по нашему опыту, с высокой вероятностью встретятся при создании системы управления энергоэффективностью на любом российском (и не только) предприятии.


Итак, как должен выглядеть бизнес-процесс управления энергоэффективностью?

Стандарт описывает его строго в концепции цикла Деминга PDCA (Plan, Do, Check, Act), но мы позволим себе начать не с планирования, а с учета. Вот описание бизнес-процесса, вокруг которого будут изложены все наши соображения и мысли, как в этой статье, так и в последующих. Итак:

1. Учет потребления и распределение его показаний до уровня энергопотребляющих единиц оборудования и этапов технологического процесса
2. Прогноз и анализ потребления и выявление аномалий — неплановый рост или снижение потребления сейчас и на прогнозный период вперед
3. Факторный анализ причин аномалий — детальный анализ с учетом производственных показателей, режимов эксплуатации и технического состояния оборудования, факторов среды и внешних условий
4. Расчет потенциала энергоэффективности — эталонное потребление по каждой единице оборудования в текущих условиях.
5. Подбор мероприятия, способного устранить причину аномалии и приблизить показатели энергопотребления к эталонному потенциалу
6. Планирование показателей энергопотребления на следующий плановый период с учетом бизнес-плана производства и целевых (планируемых к достижению) показателей энергоэффективности
7. Формирование программы повышения энергоэффективности — графика мероприятий, реализация которых позволит достичь целевых показателей энергоэффективности при положительном экономическом эффекте
8. Исполнение и учет мероприятий, учет и анализ фактических эффектов от них, корректировка нормативно-методической базы энергоэффективности

В нашем изложении этапов получилось не 4, а 8, но это всего лишь уточнение того, что реально должно происходить в цикле Деминга в контексте управления энергоэффективностью.

Как этот процесс может быть реализован на практике и с чем придется столкнуться?

1. Учет! Как правило на предприятиях реализовано то, что называется коммерческий учет потребления покупаемых энергоносителей — электричества, тепла и пр. Уровень такого учета как правило достаточно высокий, не опускающийся на детали расхода энергии по конкретным узлам и агрегатам. Технический же учет, который по идее должен дать нужную детальность, как правило фрагментарен, не покрывает всего парка «энергозатратного» оборудования, а тот, что есть, может вызывать вопросы по качеству и оперативности собираемых данных. По нашему опыту, проблема с полнотой охвата и качеством технического учета расхода энергоресурсов есть на всех предприятиях.

В силу того, что без детального низкоуровневого технического учета расхода энергоресурсов все остальные шаги бизнес-процесса мягко говоря будут не эффективны, можно и нужно поставить следующую задачу перед процессом учета: система учета должна не только собирать все имеющиеся данные со счетчиков и датчиков систем АСКУЭ и им подобных, но и:

• Распределять обобщенные показатели потребления на уровни вниз, вплоть до конкретных единиц энерго-поглощающего оборудования
• Выявлять ошибочные и/или отсутствующие показания, доопределять их по определенным правилам, реализуя функцию «виртуального счетчика»
• Сводить картину потребления по всем уровням в единый баланс, проводить расчет потерь и небаланса

Если такой учет будет налажен, то это даст корректную картину потребления энергоресурсов по всем элементам технологического процесса, единицам оборудования и подразделениям. С нужным качеством и периодичностью во времени. После этого уже можно с большей уверенностью приступать к следующим шагам бизнес-процесса.

2. Прогноз и анализ потребления и выявление аномалий. Здесь может возникнуть ложное ощущение простоты задачи. Задача может не решаться простым сравнением текущей цифры потребления с какой-либо другой — прошлого периода, плановой, нормативной или эталонной. Вопросом здесь может стать даже — а, собственно, что и с чем сравнивать? Просто рост потребления может быть связан с вполне объективными обстоятельствами — рост производства, сезонность, проведенный ремонт оборудования, смена подрядчиков и пр. Кроме того, необходимо не просто видеть какую-то текущую цифру и ее разницу с какой то базой сравнения, необходимо видеть тренд — будет ли в дальнейшем все ухудшаться или есть факторы, говорящие, что это разовый момент, не требующий обстоятельного реагирования. Т. е. нужно прогнозирование, а это в любой области задача не тривиальная!

В нашей практике основой для анализа и прогнозирования в большинстве случаев становился удельный показатель потребления энергии на единицу производимой продукции. Это очевидный и хороший показатель, с которым понятно, как работать, но, к сожалению, он не всегда может быть применим. В ряде технологических процессов, особенно вспомогательных, нет возможности напрямую увязать расход энергии на единицу производимой продукции. В этом случае анализируемым показателем остается само потребление, но для его анализа применяются более сложные подходы, чем простое сравнение с нормативами. Здесь при анализе могут учитываться различные косвенные показатели, состав которых зависит от сути технологического процесса и может быть весьма уникален от предприятия к предприятию.

Задача прогнозирования показателя энергоэффективности так же может оказаться специфической для предприятия. Для начала можно пойти по пути несложных линейных моделей предсказания, строящих прогноз на основе усреднений значений показателя по прошлым периодам. Для повышения точности прогноза такую модель можно постепенно усложнять учетом различных внешних и технологических факторов — погодные условия, плановые изменения режимов эксплуатации и ТТХ оборудования, плановые изменения номенклатуры, качества и количества производимой продукции и пр. Для следующих поколений систем управления энергоэффективностью можно переходить к методам прогнозирования, основанным на применении машинного обучения и нейронных сетей.

3. Факторный анализ причин аномалий. После появления четкого понимания, что же является аномалией, можно и нужно переходить к анализу ее причин. Здесь мы входим в область очень специфических методов такого анализа, основанных на техническом понимании конкретного этапа технологического процесса. И сам набор факторов, и методы их определения целиком продиктованы физикой и химией анализируемого техпроцесса. Если анализируется потребление электроэнергии насосного агрегата, то нам не обойтись без анализа технического состояния и КПД агрегата, его напорных характеристик, химического и физического состава перекачиваемой жидкости, условий эксплуатации и пр. В других случаях будут работать совсем другие факторы, но задача Факторного анализа — это не только определить причины аномалий на низовом уровне, но и свести все такие причины в комплексную картину по всей организационно-технической структуре предприятия. Это нужно для более эффективной организации последующей программы реагирования и устранения причин аномалий.

Помимо технологического анализа к задаче выявления причин аномалий так же могут быть привлечены регулярные аудиты энергосистемы и ежегодный энергоанализ, необходимость которых в том числе указана в Стандарте ISO 50 001. В отличие от формализованного факторного анализа, аудиты и энергоанализ позволят применить интуитивный опыт сотрудников, который не может быть формализован на данный момент.

4. Расчет потенциала энергоэффективности. Это важный этап в управлении энергоэффективностью, именно здесь мы можем определить свои возможности что-то принципиально улучшить. Зная суммарный потенциал эталонного потребления энергоресурсов по предприятию, имея возможность показать «цену вопроса», мы можем поставить долгосрочную цель в этой области, корректно определить направление и обосновать инвестиции в энергоэффективность. Однако для этого придется разобраться с методами расчета потенциала. Здесь, как и в случае с факторным анализом, методы расчета потенциала так же очень специфичны к анализируемому техпроцессу. Но хорошая новость состоит в том, что, разобравшись с факторами аномалий мы во многом заложили основу для расчета потенциалов! Кроме того, если специфика процесса слишком сложна для формализации, мы всегда можем реализовать простейший способ определения эталона методом бенчмаркинга.

По нашему опыту данный этап бизнес-процесса управления энергоэффективностью может не быть обязательным к реализации с самого старта создания системы. С этим можно подождать до реализации основных этапов. Но идеальная система управления энергоэффективностью не может считаться таковой без решения данной задачи.

5. Подбор мероприятия. Важнейшая задача, без организации решения которой ничего не будет работать! Именно реализованные мероприятия будут давать искомый эффект в виде сокращения энергопотребления. Все остальные этапы — это поддержка данного! Их задачи — дать все необходимое для грамотного и эффективного подбора мероприятий.

Мероприятия по повышению энергоэффективности могут быть нескольких видов:

• Технические мероприятия — воздействия на «железо». Замена, модернизация, обслуживание и ремонт — это суть мероприятий такого вида. Их эффект — принципиальное изменение показателей энергопотребления за счет изменения конструкции и ТТХ оборудования.
• Режимные мероприятия — воздействие на способы эксплуатации. Смена режимов эксплуатации, защита оборудования от внешних воздействий, оптимизация графика эксплуатации с учетом энергоэффективности. Их эффект — выжимание всего, что можно, из действующего оборудования.
• Организационные мероприятия — воздействие на эксплуатационный персонал. Научить, объяснить, мотивировать и/или заставить. Самое не очевидное, но зачастую и самое эффективное воздействие.

Необходимость реализации любого мероприятия должна быть обоснована выявленной проблемой и/или возможностью приблизится к эталонному потенциалу и приводить к ощутимому эффекту в виде сокращения потребления энергоресурса (и/или парникового выброса). В этом смысле любое мероприятие должно являться обособленным микроинвестпроектом, с расходной и доходной частью, расчетом эффектов и ROI. Способ расчета эффекта — это нетривиальная задача, решение которой связано с пониманием, как технически вносимые изменения влияют на энергоэффективность.


Разновидность мероприятий совсем не бесконечна. Их разнообразие связано с разнообразием применяемого оборудования и реализуемых техпроцессов. Имеет смысл говорить о создании Базы знаний по типовым мероприятиям, тем более что Стандарт так же рекомендует нам этим заняться. Таким образом, реализация этой части бизнес-процесса управления энергоэффективностью должна быть связана с созданием такой Базы. Экземпляром такой Базы долен быть шаблон мероприятия с заданной технологией воздействия, структурой статей затрат и эффектов и алгоритмами расчета эффектов и ROI. Это в том числе позволит создать и подобие экспертной системы, в которой переход от выявленной причины аномалий к необходимому мероприятию будет однозначен и автоматизируем.

6. Планирование показателей энергопотребления. По идее, именно с этой задачи должен начинаться любой цикл Деминга, но мы осознано поместили ее только на 6 позицию, т.к. в полноценном планировании должны быть учтены результаты всех предыдущих шагов. План — это то, чего мы хотим достичь в следующем плановом периоде. Очевидно, что что бы такой план имел отношение к действительности, в нем нужно учесть прогноз динамики показателей энергоэффективности, если ничего не делать, мероприятия, которые мы хотим реализовать для исправления выявленных причин аномалий ну и наши возможности улучшится — потенциал энергоэффективности.

Методика планирования показателей должна все это учитывать! Т. е. определяя, например, цифру потребления электроэнергии каким либо агрегатом, мы должны знать, как он потреблял раньше, как он будет потреблять дальше при заданных характеристиках на его использование в плановом периоде, видели ли мы какие либо аномалии в прошлом потреблении, знаем ли их причины, знаем ли способ (мероприятие) их устранить, знаем ли, что такое мероприятие нам позволит сэкономить, ожидаем лия мы проявление еще каких-нибудь факторов влияния на энергоэффективность в будущем? Сложив все это воедино мы и получим искомую цифру, на которую будем ориентироваться в следующем периоде.

7. Формирование программы повышения энергоэффективности. Этот этап важен, но не столь интересен и специфичен, как предыдущие. Фактически это этап закрепления ответственностей за выполнение набора мероприятий, входящих в Программу. Очевидно, что это этап должен быть насыщен самыми разнообразными диаграммами и отчетами, позволяющими руководителям всех уровней окончательно определиться с приоритетами, целями и способами контроля за достижением результатов.

8. Исполнение и учет мероприятий. Этот этап может выглядеть как рутинный шаг — сделали/отчитались/проконтролировали, однако на самом деле здесь тоже не все так просто. Основная сложность — определение фактического эффекта от реализации мероприятия! Если мероприятие запланировано на основе шаблонного (типового) мероприятия, то в шаблоне уже был определен алгоритм расчета в т. ч. и фактического эффекта, нужные для такого расчета исходные данные. На наш взгляд, идеальная организация учета фактического полученного от мероприятия эффекта должен выглядеть следующим образом:

• Ответственный сотрудник отчитывается о реализации мероприятия
• На регулярной основе (раз в день будет вполне достаточно!) происходит сбор нужных для расчета эффектов данных (через человека или в соответствующей информационной систем)
• На этих данных отрабатывает алгоритм расчета фактических эффектов. Иногда такой алгоритм — это просто сравнение полученной цифры потребления с плановой, иногда — сложный расчет с учетом режимов, производственных показателей и пр.
• Рассчитанный таким образом суточный эффект участвует в анализе результатов и оценке того, на сколько выполненное мероприятие позволило достигнуть поставленные перед ним цели.

На этом этапе важно не просто «зафиксировать прибыль/убытки», а провести полноценный анализ того, что хотели и что получили. Если мы увидим, что между какими-либо мероприятиями-неудачниками есть нечто общее — то наша задача, разобраться с этим. Скорее всего нам придется скорректировать наше понимание сути мероприятия и способа расчета эффектов о него и внести необходимые изменения в Базу знаний типовых мероприятий. Это позволит нам создать не просто Систему управления энергоэффективностью, но заложить в нее элементы самосовершенствования!

Спасибо за внимание! Мы запланировали выпуск еще нескольких статей по этой теме, в которых попробуем более детально погрузиться в суть задач, решаемых на каждом из этапов бизнес-процесса управления, описанного здесь. Ждем вас!