煤炭生产过程的数学建模与分析

煤炭生产过程的数学建模与分析

数理统计是从有效收集数据和论证数据、解决问题和预测方面制定建议和方法的基础和建议。现代企业应用数理统计对经营管理实施过程控制,监督和改善企业的经营管理,为企业制定政策和工作计划提供参考依据。譬如日本的索尼、美国的微软、德国的奔驰、中国的海尔等世界著名企业,他们在市场分析、产品研发、工艺设计、生产控制与营销策略等方面,都非常注重应用统计技术来控制产品成本,提升产品质量和市场占有率,提高公司的经济效益。1煤炭企业的电力成本核算煤炭生产成本是由资源成本、环境成本、生产及加工成本构成。资源成本包括采矿权、资源税、资源补偿费;环境成本包括可持续发展基金、企业工人转产费、环境恢复费;生产及加工成本则包括人工工资、固定资产折旧、维检费、安全费、土地坍塌费、水电及材料费。不论是计划经济,还是市场经济,煤炭企业的电力成本核算都是采用总量平均法,即单位产品所消耗的电力成本是以一个生产周期(通常指1个月)的煤炭生产总量与电力消耗总和之比。譬如原煤单耗指标和综合电耗指标,就是企业在一个生产周期所生产的煤炭总量与直接或者间接用于煤炭生产所消耗的电能总和之比。由于电力成本在煤炭生产成本构成中所占的比例较小,所以,在煤炭生产中忽略电力成本过程控制,造成不必要的电力资源浪费,从而增加了煤炭生产的成本。2企业管理体系增值的资源数理统计就是从数学的角度去研究怎样有效地收集、整理和分析带有随机性的数据,以对所考察的问题做出推断或预测,直至为采取一定的决策和行动提供依据和建议的一系列方法,是一种能使企业管理体系增值的资源,它是一种素质和思维方法。统计方法一般有如下几个步骤:建立数学模型,收集整理数据,进行统计推断、预测和决策。2.1总体分布的种假定在数理统计学中,模型是指关于所研究总体的某种假定,一般是给总体分布规定一定的类型。建立模型要依据概率的知识、所研究问题的专业知识、以往的经验以及从总体中抽取的样本(数据)。2.2抽样观测的定义有全面观测、抽样观测和安排特定的实验3种方式。全面观测又称普查,即对总体中每个个体都加以观测,测定所需要的指标;抽样观测又称抽查,是指从总体中抽取一部分,测定其有关的指标值;安排特定实验以收集数据,这些特定的实验要有代表性,并使所得数据便于进行分析。2.3数据筛选计算若干数字特征,把包含在数据中的有用信息提取出来,从中寻找反映隐含在数据中的粗略的规律性或一般趋势。2.4统计推断指根据总体模型以及由总体中抽出的样本,做出有关总体分布的某种论断。2.5统计预测统计预测的对象,是随机变量在未来某个时刻所取的值,或设想在某种条件下对该变量进行观测时将取的值。2.6统计决策依据所做的统计推断或预测,并考虑到行动的后果而制定的一种行动方案。3计算能耗的实践中数理统计的数据统计根据煤炭企业实际电量,核算一般应设定两类数理模型。即:一级供电企业与用电企业数理统计模型和二级供电与用电企业数理统计模型。3.1一级供电企业规范一级供电企业与用电企业建立的数理统计模型的主要内容有:供电企业转入电量、用电企业收入电量、有功电量、无功电量、最大负荷、平均负荷、功率因数、力率奖罚、线变损。数理统计模型的应用:一级供电企业转入电量≤用电企业售出电量+线变损;线变损≤一级供电企业转入电量-用电企业售出电量;正常负荷值=最大负荷÷平均负荷;正常负荷值为1.3~1.5;最大负荷=平均负荷×(1.3~1.5);平均负荷=月电量÷天数÷小时数;功率因数≥0.90。综合分析:例如某月用电企业的实际用电量为10000万kW·h,按照线变损3.5%的系数和正常负荷值1.3~1.5的范围,则:一级供电企业转入用电企业的电量≤10350万kW·h;反之,一级供电企业转入用电企业的电量存在问题,需要进一步核实转入的电量。其次,功率因数≥0.90,说明电能利用率较高;反之,电能利用率偏低,需要提高电力需求侧管理,尽可能地减少设备空运转。3.2有重计负荷时,分布在最大负荷和平均负荷计算为2.二级供电企业与用电企业的数理统计模型,根据企业实际大致建立3组数理统计模型。第一组数理统计模型:总用电量、转供电量(内转供电量、外转供电量)、企业综合用电(原煤生产用电、基本建设用电、非原煤生产用电、非生产部门用电、生活用电)、无功电量、功率因数、负荷(最大负荷、平均负荷、负荷率)、综合电耗(实际单耗、原煤总产量)、原煤生产电耗。数理模型的应用及分析:该组数理模型主要体现企业用电的分类和用电量的分布情况,通过数据分析各类用电量是否合理,并按照用电种类和用电量计算应缴电费。第二组数理统计模型:总用电量、照明电、动力电、峰时段、谷时段、平时段、最大负荷、平均负荷、有功电量、无功电量。数理模型的应用:二级供电企业售出电量≥用电企业总用电量;正常负荷值=最大负荷÷平均负荷(正常负荷值为1.2~1.5);功率因数≥0.94。综合分析:二级供电企业转入电量≥用电企业总用电量,最大负荷与平均负荷之比应为1.2~1.5,如果小于1.2,说明有漏计负荷;如果大于1.5,说明有重计负荷,应该及时与电力调度室和变电站核实月度变压器运行方式,按照规定进行合理调整,纠正误计电量;如果功率因数小于0.94,应该建议生产企业提高负荷率,避免变压器特别是大型设备的空载,减少无功电量;如果电力成本相对较高,就要针对性地采取相应的技术管理措施,譬如“避峰填谷”“错峰启运”等。一是尽可能把大型设备的启动时间错开,降低最大负荷值;二是尽可能把设备检修安排在用电高峰时段,把生产班次调整到用电平谷时段,以减少高峰时段的电量,降低电费支出,有效降低吨煤电力成本。第三组数理统计模型:电量指标考核、基础管理考核(8项)、用电管理考核(7项)、电费管理考核(6项)、动态考核。数理模型的应用和分析:该组数理模型主要是体现计划电量和实际用电量指标考核,按照实际完成情况计算得分,在经济上兑现节奖超罚。其目的就是统筹协调煤炭生产计划与用电计划,提高电能利用率,降低吨煤生产成本。同时,从根本上不断提高供用电管理基础,提升电力需求侧管理水平。煤炭企业应用数理统计方法,必须坚持以事实为依据、用数据说话的原则,把统计技术的应用与专业技术紧密结合,在考虑统计项目实施时,应从理论和事实层面上注重分析和使用条件,认真权衡各种关联因素,使管理体系中的统计技术要素按照程序文件有效地运行。实践表明,应用数理统计进行电量核算,使煤炭生产中电力成本得到了有效控制。2006年到2010年,大同煤矿集团公司原煤产量由3563万t递增到7118万t,增幅200%,而用电量仅由15.2亿kW·h增长到17.6亿kW·h,增幅仅为15.9%;原煤单耗、综合电耗由22.97kW·h/t、39.63kW·h/t,下降到15.52kW·h/t、23.04kW·h/t,分别下降7.45kW·h/t、16.59kW·h/t;线变损由7.8