МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННО-РАСПРЕДЕЛЕННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С ПРОСЬЮМЕРАМИ

И.В. Постников; Е.Е. Медникова

doi:10.14529/power220210

Авторы

И.В. Постников Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Иркутск, Россия
Е.Е. Медникова Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Иркутск, Россия

DOI:

https://doi.org/10.14529/power220210

Ключевые слова:

система централизованного теплоснабжения, просьюмер, математическое моделирование, параметры надежности элементов, марковский случайный процесс, эффект тепловой инерции

Аннотация

. На современном этапе развития систем теплоснабжения они трансформируются в системы
централизованно-распределенного типа, интегрирующие различные энергетические технологии для достижения максимальной эффективности и надежности теплоснабжения потребителей при оптимальном сочетании
централизованной и распределенной генерации тепловой энергии. Сектор распределенной генерации в этих
системах связан прежде всего с реализацией технологий активного потребителя или просьюмера (от англ.
prosumer). При этом наряду с аспектами эффективного управления рассматриваемых систем с участием просьюмеров одной из актуальных задач становится обеспечение надежности их функционирования. Основная задача исследования заключается в оптимизации параметрической надежности системы централизованнораспределенного теплоснабжения с учетом использования резервных функций просьюмеров, обеспечиваемых
их собственной генерацией или аккумулированием тепловой энергии. Методология решения основана на применении положений теории надежности, узлового подхода к анализу надежности теплоснабжения, моделей
марковского случайного процесса, некоторых упрощенных закономерностей теплопередачи в процессах потребления тепловой энергии и некоторых других методов и моделей. Предложенные методы и модели обобщены в рамках единой методологической схемы, состоящей из основных этапов анализа и оптимизации (синтеза) надежности. Проведен вычислительный эксперимент на основе тестовой схемы системы теплоснабжения, представлен анализ полученных результатов, сформулированы выводы и направления дальнейших исследований.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

The status of 4th generation district heating: Research and results / H. Lund, P. Østergaard, M. Chang et al. //

Energy. 2018. Vol. 164. P. 147–159. DOI: 10.1016/j.energy.2018.08.206

Smart energy systems and 4th generation district heating / H. Lund, N. Duic, P. Østergaard, B. Mathiesen //

Energy. 2016. Vol. 110. P. 1–4. DOI: 10.1016/j.energy.2016.07.105

Developing novel 5th generation district energy networks / A. Revesz, P. Jones, C. Dunham et al. // Energy.

Vol. 201. P. 117389. DOI: 10.1016/j.energy.2020.117389

A multivalent supply concept: 4th Generation District Heating in Moosburg an der Isar / A. Kallert,

R. Egelkamp, U. Bader et al. // Energy Reports. 2021. Vol. 7 (4). P. 110–118. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.09.032

The benefits of 4th generation district heating in a 100% renewable energy system / P. Sorknæs,

P. Østergaard, J. Zinck et al. // Energy. 2020. Vol. 213. P. 119030. DOI: 10.1016/j.energy.2020.119030

Linking energy efficiency policies toward 4th generation district heating system / I. Pakere, A. Gravelsins,

D. Lauka et al. // Energy. 2021. Vol. 234. P. 121245. DOI: 10.1016/j.energy.2021.121245

Low-temperature operation of heating systems to enable 4th generation district heating: A review /

D. Østergaard, K.M. Smith, M. Tunzi, S. Svendsen // Energy. 2022. Vol. 248. P. 123529. DOI:

1016/j.energy.2022.123529

A comparison of prosumer system configurations in district heating networks / D. Zinsmeister, T. Licklederer, F. Christange et al. // Energy Reports. 2021. Vol. 7 (4). P. 430–439. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.08.085

Selvakkumaran S., Axelsson L., Svensson I. Drivers and barriers for prosumer integration in the Swedish

district heating sector // Energy Reports. 2021. Vol. 7 (4). P. 193–202. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.08.155

Optimize heat prosumers’ economic performance under current heating price models by using water tank

thermal energy storage / H. Li, J. Hou, Z. Tian et al. // Energy. 2022. Vol. 239. P. 122103. DOI:

1016/j.energy.2021.122103

Implementing prosumers into heating networks / M. Gross, B. Karbasi, T. Reiners et al. // Energy. 2021.

Vol. 230. P. 120844. DOI: 10.1016/j.energy.2021.120844

Stanica D.-I., Bachmann M., Kriegel M. Design and performance of a multi-level cascading district heating network with multiple prosumers and energy storage // Energy Reports. 2021. Vol. 7 (4). P. 128–139. DOI:

1016/j.egyr.2021.08.163

Experimental characterization of a prototype of bidirectional substation for district heating with thermal

prosumers / M. Pipiciello, M. Caldera, M. Cozzini et al. // Energy. 2021. Vol. 223. P. 120036. DOI:

1016/j.energy.2021.120036

Penkovskii A., Stennikov V., Kravets A. Bi-level modeling of district heating systems with prosumers //

Energy Reports. 2020. Vol. 6 (2). P. 89–95. DOI: 10.1016/j.egyr.2019.11.046

Стенников В.А., Пеньковский А.В., Кравец А.А. Двухуровневое моделирование теплоснабжающих

систем с учетом активных потребителей // Промышленная энергетика. 2021. № 6. C. 10–19. DOI:

34831/EP.2021.50.43.002

Brange L., Englund J., Lauenburg P. Prosumers in district heating networks – A Swedish case study //

Applied Energy. 2016. Vol. 164. P. 492–500. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.12.020

Smart district heating networks – A simulation study of prosumers’ impact on technical parameters in distribution networks / L. Brand, A. Calvén, J. Englund et al. // Applied Energy. 2014. Vol. 129. P. 39–48. DOI:

1016/j.apenergy.2014.04.079

Dynamic modeling of local district heating grids with prosumers: A case study for Norway / H. Kauko, K.

Kvalsvik, D. Rohde et al. // Energy. 2018. Vol. 151. P. 261–271. DOI: 10.1016/j.energy.2018.03.033

Postnikov I. Methods for optimization of time redundancy of prosumer in district heating systems // Energy Reports. 2020. Vol. 6 (2). P. 214–220. DOI: 10.1016/j.egyr.2019.11.065

Постников И.В. Оптимизация надежности теплоснабжения с учетом функций активного потребителя // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2021. Т. 21, № 2. С. 5–13. DOI: 10.14529/power210201

Надежность систем теплоснабжения / Е.В. Сеннова, А.В. Смирнов, А.А. Ионин и др. Новосибирск: Наука, 2000. 351 с.

Сеннова Е.В., Сидлер В.Г. Математическое моделирование и оптимизация развивающихся теплоснабжающих систем. Новосибирск: Наука, 1985. 222 с.

Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука, 1985. 272 с.

Methodology for optimization of component reliability of heat supply systems / I. Postnikov,

V. Stennikov, E. Mednikova, A. Penkovskii // Applied Energy. 2018. Vol. 227. P. 365–374. DOI:

1016/j.apenergy.2017.11.073

Соколов В.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Изд-во МЭИ, 1999. 472 с.

Penkovsky A., Stennikov V., Khamisov O. Optimum Load Distribution between Heat Sources Based on the Cournot Model // Thermal Engineering. 2015. Vol. 62. P. 598–606. DOI: 10.1134/S0040601515080054