Оптимизация параметров электромобилей по минимуму затрат

Общественные затраты живого, овеществленного труда и капитальных вложений отражают приведенные затраты, рассчитываемые по известной формуле

(4.48)

где 3 - приведенные затраты на единицу продукции (работы), руб.; S - себестоимость продукции (работы), руб.; Кв - удельные капитальные вложения в производственные фонды, руб.; Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Любой производственный процесс считается наиболее эффективным в том случае, когда результат достигается при минимуме приведенных затрат. Это в полной мере относится и к автомобильному транспорту. В связи с этим рассмотрим, как влияют некоторые конструктивные параметры и запас хода электромобиля на величину приведенных затрат.

Выделим из суммы капитальных вложений в электромобиль капитальные затраты на аккумуляторную батарею и представим эксплуатационные затраты как сумму постоянных, переменных и затрат второго рода. Тогда аналитическое выражение для расчета удельных приведенных затрат на единицу транспортной продукции запишется в виде

(4.49)

где Кэ и КБ - капитальные вложения в электромобиль (без аккумуляторной батареи) и батарею аккумуляторов, руб.; ЕН*Р - нормативный коэффициент приведения; t - период приведения, лет; Тэ - срок службы электромобиля, лет; АД - автомобиле-дни работы электромобиля, дни.

Приведение капитальных вложений в аккумуляторную батарею к единому начальному моменту времени вызвано необходимостью неоднократной замены аккумуляторных батарей за время эксплуатации электромобиля в связи с меньшим их сроком службы.

Из выражения (4.39) следует, что рассмотрен случай, когда полная масса электромобиля является величиной постоянной, а увеличение запаса хода происходит за счет увеличения массы батареи аккумуляторов при снижении грузоподъемности.

В приведенном выражении все эксплуатационные расходы берутся в расчете на год, а произведение автомобиле-дней работы электромобиля на запас хода (суточный пробег) дает годовой пробег транспортного средства.

После ряда преобразований и, введя обозначения

получим окончательное выражение для анализа влияния конструктивных параметров электромобилей на величину приведенных затрат, имеющее следующий вид:

(4.50)

или

(4.51)

Полученные выражения позволяют оценивать влияние на приведенные затраты таких показателей, как полная масса электромобиля, грузоподъемность, масса аккумуляторной батареи, удельная энергоемкость источника тока, затраты энергии на перемещение электромобиля, запас хода и другие, а также выявлять критические точки, т. е. те значения конструктивных и эксплуатационных показателей, при которых имеет место минимум приведенных затрат.

Анализ выражений (4.50) и (4.51) на экстремум показал, что минимум приведенных затрат достигается при следующих значениях запаса хода и массы аккумуляторной батареи электромобиля:

(4.52)

(4.53)

С помощью полученных зависимостей были определены для предыдущего примера оптимальный пробег и соответствующая ему масса аккумуляторной батареи, обеспечивающие минимум приведенных затрат на единицу транспортной продукции, выраженной в тоннокилометрах.

Согласно расчетам запас хода составляет 48,5 км, а масса аккумуляторной батареи - 0,313 т.

Ниже для сравнения приведены оптимальные значения массы аккумуляторной батареи и запаса хода с точки зрения различных критериев - производительности, себестоимости перевозок и приведенных затрат для электромобиля ВАЗ-21029.

Масса ЭМ (без батареи и аккумулятора) 0.70

Грузоподъемность, т 0.43

Оптимальные значения массы аккумуляторной батареи и запас хода по критериям:

производительность

масса аккумуляторной батареи, т 0.43

запас хода, км 70

себестоимость перевозок

масса аккумуляторной батареи 0.314

запас хода 49.1

приведенные затраты

масса аккумуляторной батареи 0.313

запас хода, км 48.5

Из приведенных выше данных следует, что оптимальные значения параметров массы и запаса хода электромобиля, рассчитанные по критериям минимума себестоимости перевозок и приведенных затрат, практически совпадают. Вместе с тем они значительно отличаются от таковых по критерию максимум производительности подвижного состава.

Таким образом, с помощью полученных выражений уже на стадии проектирования электромобилей в зависимости от поставленной цели можно выбрать такие параметры массы (в том числе тяговой аккумуляторной батареи) и соответствующий запас хода, которые обеспечат либо максимум производительности, либо минимум себестоимости перевозок или приведенных затрат.

Однако такие расчеты еще не говорят об экономической целесообразности использования электромобилей в народном хозяйстве. Очевидно, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо перейти к показателям сравнительной экономической эффективности, что будет сделано дальше.