vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2019-57-1-93-109vestiag-334Research ArticleМЕХАНІЗАЦЫЯ І ЭНЕРГЕТЫКАMECHANIZATION AND POWER ENGINEERINGМетодология научного обоснования аграрных комплексных энергосистем с использованием местных ресурсовMethod for scientific substantiation of agrarian complex energy system using local resourcesГерасимовичЛ. С.GerasimovichL. S.

Герасимович Леонид Степанович - академик, док­тор технических наук, профессор, главный научный со­трудник.

ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, Минск.

Gerasimovich Leonid S. - Academician, D. Sc. (Engi­neering), Professor.

15, b.2 Akademicheskaya Str., Minsk, 220072.

leonger@tut.byСапунО. Л.SapunO. L.

Сапун Оксана Леонидовна - кандидат педагогиче­ских наук, доцент, заведующая кафедрой информацион­ных технологий и моделирования экономических про­цессов.

ул. Независимости 99, 220023, Минск.

Sapun Oksana L. - Ph. D. (Pedagogical), Associate Professor.

99 Nezavisimosti Str., Minsk, 220023.

osapun@yahoo.comСиненькийА. В.SinenkiA. L.

Синенький Александр Владимирович - научный со­трудник.

ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, Минск.

Sinenki Alexander L.

15, b.2 Akademicheskaya Str., Minsk, 220072.

sinenki.alexander@gmail.coИнститут энергетики Национальной академии наук Беларуси.Institute of Power of the National Academy of Sciences of Belarus.Белорусский государственный аграрный технический университет.Belarusian State Agrarian Technical University.20191502201957193109Copyright © Герасимович Л.С., Сапун О.Л., Синенький А.В., 20192019Герасимович Л.С., Сапун О.Л., Синенький А.В.Gerasimovich L.S., Sapun O.L., Sinenki A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/334

Проблема создания аграрных энергосистем носит существенно многофакторный системно-ситуа­ционный характер в зависимости от внешнеэкономической и энергетической обстановки страны, что предопределяет ускоренное развитие автономных энергоцентров агрогородков на базе совместного использования централизованных топливно-энергетических и местных энергоресурсов. Современная методология комплексного энергообеспечения агрогородков как комплексных территориально-хозяйственных образований АПК страны, обладающих значительным техническим потенциалом местных ресурсов, включая возобновляемые источники энергии, разработана на основе соответствующего понятийного инструментария и принципов многоуровневнего концептуального проектирования и имитационного моделирования комплексных энергосистем методом концептуальных экспертиз как развитого научного исследования, предпроектного технико-экономического и технико-технологического обоснования рацио­нальной структуры концепт-проекта. В качестве приоритетного направления обоснован системный подход к разра­ботке региональных систем пилотных проектов демонстрационных зон высокой энергоэффективности на базе высокоорганизованных агрогородков, в первую очередь экспериментально-опытных хозяйств Национальной академии наук Беларуси. Для этого в Институте энергетики Национальной академии наук Беларуси разработан программный вычислительный комплекс интеллектуальной многоуровневой системы поддержки принятия решений, обеспечивающей имитационное моделирование и обоснование рациональных сценариев концепт-проекта комплексной энергосистемы. Программный комплекс включает систему наследованных и оригинальных пакетов ПО для поэтапной процедуры выполнения вычислительных экспериментов с обоснованным диапазоном рисков исследований. Содержательность концепт-проекта зависит от требований заказчика, целей-задач исследований, отраслевой направленности агропромышленого предприятия, наличия достаточного технического потенциала местных энергоресурсов и согласованности интересов собственников, региональных и общегосударственных управляющих структур различных секторов агрогородка. Выполненные исследования на примерах ряда агро­промышленных предприятий и секторов соцкультбыта агрогородков показывают существенное (до 60 %) по­вышение качества выбора рациональной структуры концепт-проекта комплексной энергосистемы и снижение (в 2-3 раза) трудоемкости технического проектирования по сравнению с обыкновенным 2-3-вариантным технико­экономическим обоснованием проекта. Благодарности. Работа выполнена в рамках Государственной программы «Энергетические системы, процессы и технологии», Подпрограмма 1.1 «Энергетическая безопасность и надежность энергетических систем», 2016-2018 годы, при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований.

Problem of creating agricultural energy systems is of a significant multifactor system-and-situational na­ture, depending on the external economic and energy situation in the country, which predetermines accelerated development of autonomous energy centers of agro-towns based on joint use of centralized fuel and energy and local energy resources. The modern method for integrated energy supply of agro-towns as integrated territorial-and-economic entities of agro-industrial complex of the country with significant technical potential of local resources, including renewable energy sources, was devel­oped based on appropriate conceptual tools and principles of multi-level conceptual design and simulation modeling of inte­grated energy systems using method of conceptual expertize as advanced scientific research, pre-project technical-and-eco- nomic and technical -and-technological substantiation of rational structure of the concept project. As a priority, a system­atic approach to development of regional systems of pilot projects of demonstration areas of high energy efficiency based on highly organized agro-towns and, first of all, experimental farms of the National Academy of Sciences of Belarus is substantiated. With this purpose, the Institute of Energy of the National Academy of Sciences of Belarus has developed software-based computing complex of an intelligent multi-level decision making support system providing simulation mod­eling and substantiation of rational scenarios for the concept project of an integrated energy system. The software package includes system of inherited and original software packages for staged procedure for performing computational experiments with a reasonable range of research risks. The conceptual content of the project depends on the Customer’s requirements, aims and objectives of the research, sectoral focus of agro-industrial enterprise, availability of sufficient technical poten­tial of local energy resources, and the consistency of interests of the owners, regional and national governing structures of various sectors of an agro-town. The studies performed with examples of a number of agro-industrial enterprises and social and cultural sectors of agro-towns show a significant (up to 60%) improvement in quality of choosing a rational struc­ture of a concept project for an integrated energy system and reduction (203 times) in sophistication of engineering design compared to ordinary 2-3-variant technical-and-economic substantiation of the project. Acknowledgements. The research was carried out within the framework of the State Program “Energy Systems, Processes and Technologies”, Sub-program 1.1 “Energy Security and Reliability of Energy Systems”, 2016-2018, with the support of the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research.

агропромышленный комплексагрогородокэнергоэффективностьэнергобезопасностькомп¬лексная энергосистемавозобновляемые источники энергиипрограммное обеспечениеимитационная модельвычислительный экспериментрискagro-industrial complexagro-townenergy efficiencyenergy securityintegrated energy systemrenewable energy sourcessoftwaresimulation modelsimulation experimentriskReferencesЭнергоэффективность аграрного производства / В. Г. Гусаков [и др.] ; Нац. акад. наук Беларуси, Отд-ние аграр. наук, Ин-т экономики, Ин-т энергетики ; под общ. ред. В. Г. Гусакова, Л. С. Герасимовича. - Минск : Беларус. навука, 2011. - 775 с.Gusakov V. G., Gerasimovich L. S. (eds.). Energy efficiency of agricultural production. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2011. 775 p. (in Russian).Русан, В. Технико-экономическая эффективность использования возобновляемых источников энергии / B. Русан, Еид Хассан // Энергетика и ТЭК. - 2014. - № 11. - С. 38-41.Rusan V., Khassan Eid. Technical and economic efficiency of using renewable energy sources. Energetika i TEK [Energy and fuel and energy sector], 2014, no. 11, pp. 38-41 (in Russian).Герасимович, Л. С. Энергетическая эффективность системы комплексного энергообеспечения агрогородков Республики Беларусь / Л. С. Герасимович, О. Л. Сапун // Актуал. проблеми інновац. економіки. - 2018. - № 2. - C. 10-15.Gerasimovich L. S., Sapun O. L. Energy efficiency of the complex energy supply system for agro towns of the Republic of Belarus. Aktual’ni problemi innovatsiinoi ekonomiki = Actual Problems of Innovative Economy, 2018, no. 2, pp. 10-15 (in Russian).Экономика организаций и отраслей агропромышленного комплекса : в 2 кн. / В. Г. Гусаков [и др.] ; Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т экономики НАН Беларуси, Центр аграр. экономики ; под общ. ред. В. Г Гусакова. - Минск: Белорус. наука, 2007. - Кн. 1. - 891 с.Gusakov V. G. (ed.). Economy of organizations and sectors of agro-industrial complex. Book 1. Minsk, Belorusskaya nauka Publ., 2007. 891 p. (in Russian).Герасимович, Л. С. Концептуальное проектирование систем комплексного обеспечения агрогородка с использованием местных и возобновляемых ресурсов / Л. С. Герасимович, Ю. И. Ланкевич, А. В. Синенький // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. аграр. навук. - 2014. - № 4. - С. 103-108.Gerasimovich L. S., Lankevich Yu. I., Sinen’kii A. V. Conceptual design of the system of complex energy supply of an agricultural settlement using local and renewable resources. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya agrarnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2014, no. 4, pp. 103-108 (in Russian).Разработка методических положений по определению эффективности систем энергоснабжения объектов АПК с использованием НВИЭ : отчет о НИР (заключение) / Краснодар. политехн. ин-т ; рук. В. С. Симанков. - Краснодар, 1989. - 204 с.Simankov V. S. (head). Development of methodological guidelines for determining the efficiency of power supply systems for AIC facilities using NRES: research report (conclusion). Krasnodar, 1989. 204 p. (in Russian).Симанков, B. С. Системный анализ при решении структурных задач альтернативной энергетики / В. С. Симан-ков, Т. Т. Зангиев. - Краснодар : Ин-т соврем. технологий и экономики, 2001. - 151 с.Simankov V. S., Zangiev T. T. System analysis in solving structural problems of alternative energy. Krasnodar, Institute of Modern Technologies and Economics, 2001. 151 p. (in Russian).Комплексное энергообеспечение агрогородков Могилевской области / Л. С. Герасимович [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. аграр. навук. - 2009. - № 1. - C. 99-105.Gerasimovich L. S., Shesteren’ V. E., Shul’ga V. A., Zhdanko A. L. Complex power supply of agrotowns of the Mogilyov region. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya agrarnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2009, no. 1, pp. 99-105 (in Russian).Войтов, И. В. Научно-инновационный метод оценки и оптимизации управления эколого-экономической эффективностью рационального природопользования / И. В. Войтов, М. А. Гатих, В. А. Рыбак // Вестн. Полоц. гос. ун-та. Сер. F, Строительство. Приклад. науки. - 2008. - № 6. - С. 129-138.Voitov I. V., Gatikh M. A., Rybak V. A. Scientific and innovative method for assessing and optimizing the manage¬ment of environmental and economic efficiency of sustainable use of natural resources. Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya F, Stroitel’stvo. Prikladnye nauki = Vestnik of Polotsk State University. Part F. Constructions. Applied Sciences, 2008, no. 6, pp. 129-138 (in Russian).Рыбак, В. А. Система поддержки принятия решений в области управления параметрами экологичности промышленных проектов / В. А. Рыбак, А. Шокр // Scientific achievements of the third millennium : coll. of sci. papers on materials III Intern. sci. conf., San Francisco, 31 July, 2016 / Intern. Research Federation “Science public”. - San Francisco, 2016. - P. 38-42. https://doi.org/10.18411/scc2016-3-10Rybak V. A., Shokr A. Decision support system in the field of environmental management of industrial projects. Scientific achievements of the third millennium: collection of scientific papers on materials III International scientific conference, San Francisco, 31 July 2016. San Francisco, 2016, pp. 38-42. https://doi.org/10.18411/scc2016-3-10Принципы создания демонстрационных зон высокой энергоэффективности с использованием местных и возобновляемых ресурсов в системе комплексного энергообеспечения агрогородков / В. Н. Комашко [и др.] // Энергет. стратегия. - 2014. - № 6. - С. 49-54.Komashko V. N., Kostyukevich S. B., Lankevich Yu. I., Sinen'kii A. V. Principles of creating demonstration zones of high energy efficiency using local and renewable resources in the system of integrated energy supply of agricultural settle¬ments. Energeticheskaya strategiya [Energy strategy], 2014, no.6, pp. 49-54 (in Russian).Sargent, R. G. Verification and validation of simulation models / R. G. Sargent // Proceedings of the 2005 Winter Simulation Conference, Orlando, Florida, December 4-7, 2005 / ed.: M. E. Kuhl [et al.] ; Assoc. for Computing Machinery, Inst. of Electrical a. Electronics Eng. - New York ; Piscataway, 2005. - P. 130-143. https://doi.org/10.1109/WSC.2005.1574246Sargent R. G. Verification and validation of simulation models. Proceedings of the 2005 Winter Simulation Conference, Orlando, Florida, December 4-7, 2005. New York, Piscataway, 2005, pp. 130-143. https://doi.org/10.1109/ WSC.2005.1574246Воропай, Н. И. Многокритериальный анализ решений при планировании развития электроэнергетических систем / Н. И. Воропай, Е. Ю. Иванова // Электричество. - 2000. - № 11. - С. 2-9.Voropai N. I., Ivanova E. Yu. Multi-criteria analysis of decisions in the process of planning the development of electric power systems. Elektrichestvo [Electrical Technology], 2000, no. 11, pp. 2-9 (in Russian).Безруких, П. П. Основные методические положения выбора демонстрационных объектов возобновляемой энергетики (на примере Республики Карелия) / П. П. Безруких, Г. И. Сидоренко // Энергет. политика. - 2004. - № 4. - С. 8-21.Bezrukikh P. P., Sidorenko G. I. The main methodological guidelines for the selection of demonstration objects of renewable energy (on the example of the Republic of Karelia). Energeticheskaya politika [Energy policy], 2004, no. 4, pp. 8-21 (in Russian).Подковальников, С. В. Нечеткая платежная матрица для обоснования решений в энергетике в условиях неопределенности / С. В. Подковальников // Изв. Рос. акад. наук. Энергетика. - 2001. - № 4. - С. 164-173.Podkoval’nikov S. V. Fuzzy payment matrix to justify decisions in the energy sector in conditions of uncertainty. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Energetika = Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering, 2001, no. 4. pp. 164-173 (in Russian).Воропай, Н. И. Интеллектуальные электроэнергетические системы: концепция, состояние, перспективы / Н. И. Воропай // Автоматизация и IT в энергетике. - 2011. - № 3 (20). - С. 11-16.Voropai N. I. Intelligent electric power systems: concept, state, prospects. Avtomatizatsiya i IT v energetike [Automation and IT in Power Industry], 2011, no. 3 (20), pp. 11-16 (in Russian).Linares, P. Multiple criteria decision making and risk analysis as risk management tools for power systems planning / P. Linares // IEEE Transactions on Power Systems. - 2002. - Vol. 17, N 3. - P. 895-900. DOI: 10.1109/TPWRS.2002.800991Linares P. Multiple criteria decision making and risk analysis as risk management tools for power systems planning. IEEE Transactions on Power Systems, 2002, vol. 17, no. 3, pp. 895-900. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2002.800991Рыбак, В. А. Аналитический обзор технологий поддержки принятия решений / В. А. Рыбак, А. Шокр // Систем. анализ и приклад. информатика. - 2016. - № 3. - С. 12-18.Rybak V. A., Shokr A. Analysis and comparison of existing decision support technology. Sistemnyi analiz ipriklad- naya informatika = System Analysis and Applied Information Science, 2016, no. 3, pp. 12-18 (in Russian).Heavey, C. Process modelling support for the conceptual modelling phase of a simulation project / C. Heavey, J. Ryan // Proceedings of the 2006 Winter Simulation Conference, Monterey, December 3-6, 2006 / ed.: L. F. Perrone [et al.] ; Assoc. for Computing Machinery, Inst. of Electrical a. Electronics Eng. - New York ; Piscataway, 2006. - P. 801-808. https://doi. org/10.1109/WSC.2006.323161Heavey C., Ryan J. Process modelling support for the conceptual modelling phase of a simulation project. Proceedings of the 2006 Winter Simulation Conference, Monterey, December 3-6, 2006. New York, Piscataway, 2006, pp. 801-808. https://doi.org/10.1109/WSC.2006.323161Kim, S.-H. Selecting the best system: theory and methods / S.-H. Kim, B. L. Nelson // Proceedings of the 2003 Winter Simulation Conference, New Orleans, December 7-10, 2003 / ed.: S. Chick [et al.] ; Assoc. for Computing Machinery, Inst. of Electrical a. Electronics Eng. - New York ; Piscataway, 2003. - Vol. 1. - P. 101-112. https://doi.org/10.1109/ WSC.2003.1261413Kim S.-H., Nelson B. L. Selecting the best system: theory and methods. Proceedings of the 2003 Winter Simulation Conference, New Orleans, December 7-10, 2003. New York, Piscataway, 2003, vol. 1, pp. 101-112. https://doi.org/10.1109/ WSC.2003.1261413Truong, T. H. Simulation based optimization for supply chain configuration design / T. H. Truong, F. Azadivar // Proceedings of the 2003 Winter Simulation Conference, New Orleans, December 7-10, 2003 / ed.: S. Chick [et al.] ; Assoc. for Computing Machinery, Inst. of Electrical a. Electronics Eng. - New York ; Piscataway, 2003. - Vol. 2. - P. 1268-1275. https:// doi.org/10.1109/WSC.2003.1261560Truong T. H., Azadivar F. Simulation based optimization for supply chain configuration design. Proceedings of the 2003 Winter Simulation Conference, New Orleans, December 7-10, 2003. New York, Piscataway, 2003, vol. 2, pp. 1268¬1275. https://doi.org/10.1109/WSC.2003.1261560Герасимович, Л. С. «Второе дыхание» электронагрева в агроэнергетике / Л. С. Герасимович // Энергосбере¬жение - важнейшее условие инновационного развития АПК : сб. науч. ст. Междунар. науч.-техн. конф., Минск, 23-24 нояб. 2017 г. / Белорус. гос. аграр. техн. ун-т ; ред.: М. А. Прищепов [и др.]. - Минск, 2017. - С. 11-14.Gerasimovich L. S. “Second breath” of electric heating in agroenergetics. Energosberezhenie - vazhneishee uslovie innovatsionnogo razvitiya APK: sbornik nauchnykh statei Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii (Minsk, 23-24 noyabrya 2017 g.) [Energy saving is the most important condition for the innovative development of agro-industrial complex: a collection of scientific articles of the International Scientific and Technical Conference (Minsk, November 23-24, 2017)]. Minsk, 2017, pp. 11-14 (in Russian).Al-Aomar, R. A robust simulation-based multicriteria optimization methodology / R. Al-Aomar // Proceedings of the 2002 Winter Simulation Conference, San Diego, December 8-11, 2002 / ed.: E. Yucesan [et al.] ; Assoc. for Computing Machinery, Inst. of Electrical a. Electronics Eng. - New York ; Piscataway, 2002. - Vol. 2. - Р. 1931-1939. https://doi. org/10.1109/WSC.2002.1166492Al-Aomar R. A robust simulation-based multicriteria optimization methodology. Proceedings of the 2002 Winter Simulation Conference, San Diego, December 8-11, 2002. New York, Piscataway, 2002, vol. 2, pp. 1931-1939. https://doi. org/10.1109/WSC.2002.1166492Drew, S. S. Quasi-Monte Carlo strategies for stochastic optimization / S. S. Dew, T. Homem-de-Mello // Proceedings of the 2006 Winter Simulation Conference, Monterey, December 3-6, 2006 / ed.: L. F. Perrone [et al.] ; Assoc. for Computing Machinery, Inst. of Electrical a. Electronics Eng. - New York ; Piscataway, 2006. - P. 774-782. https://doi.org/10.1109/ WSC.2006.323158Dew S. S., Homem-de-Mello T. Quasi-Monte Carlo strategies for stochastic optimization. Proceedings of the 2006 Winter Simulation Conference, Monterey, December 3-6, 2006. New York, Piscataway, 2006, pp. 774-782. https://doi. org/10.1109/WSC.2006.323158Fu, M. C. Simulation optimization: a review, new developments and applications / M. C. Fu, F. Glover, J. April // Proceedings of the 2005 Winter Simulation Conference, Orlando, Florida, December 4-7, 2005 / ed.: M. E. Kuhl [et al.] ; Assoc. for Computing Machinery, Inst. of Electrical a. Electronics Eng. - New York ; Piscataway, 2005. - P. 83-95. https://doi. org / 10.1109/WSC.2005.1574242Fu M. C., Glover F., April J. Simulation optimization: a review, new developments and applications. Proceedings of the 2005 Winter Simulation Conference, Orlando, Florida, December 4-7, 2005. New York, Piscataway, 2005, pp. 83-95. https://doi.org/ 10.1109/WSC.2005.1574242

The authors declare that there are no conflicts of interest present.