Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов оптимизации режимов работы теплоэнергетического оборудования источника теплоснабжения 9
1.1. Оптимизация распределения тепловой и электрической энергии между турбинами ТЭЦ 11
1.2 Оптимизация отпуска теплоты от источника теплоснабжения с учетом функционирования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии 16
1.2.1 Существующая методологическая база регулирования отпуска теплоты от источника теплоснабжения 16
1.2.2 Влияние функционирования теплосети и потребителей тепловой энергии на экономичность отпуска теплоты от ТЭЦ 28
1.2.3 Существующие научно-технические разработки по оптимизации отпуска теплоты от источника теплоснабжения с учетом функционирования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии 32
1.3. Выводы и постановка задачи 47
Глава 2. Комплексная математическая модель открытой тепловой сети централизованного теплоснабжения 50
2.1 Определение параметров, которые должны быть учтены при формировании математической модели 50
2.2 Построение комплексной математической модели открытой тепловой сети централизованного теплоснабжения 51
2.3 Пример практического применения комплексной математической модели открытой тепловой сети централизованного теплоснабжения 62
2.3.1 Описание предметной области 62
2.3.2 Описание эксперимента и анализ результатов 67
2.4 Выводы 72
Глава 3. Методика расчета оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения 74
3.1 Методика определения наихудшего потребителя тепловой энергии 74
3.2 Учет суточного перегрева наихудших потребителей 76
3.3 Выбор оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения 78
3.4 Выводы 81
Глава 4. Практическое применение методики оптимизации режимов отпуска теплоты от источника теплоснабжения 83
4.1 Анализ предметной области вычислительного эксперимента 83
4.1.1 Состав основного оборудования Приаргунской ТЭЦ 83
4.1.2 Тепловая сеть поселка Приаргунск 85
4.2 Вычислительный эксперимент по выбору оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения 89
4.3 Расчет экономической эффективности выбранного суточного графика отпуска теплоты 97
4.4 Выводы 104
Выводы по диссертации 106
Список литературы 108
Приложение
- Оптимизация отпуска теплоты от источника теплоснабжения с учетом функционирования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии
- Построение комплексной математической модели открытой тепловой сети централизованного теплоснабжения
- Выбор оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения
- Вычислительный эксперимент по выбору оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения
Введение к работе
В условиях реструктуризации и перехода к рыночным механизмам в энергетике России приоритетными в развитии энергетической науки становятся направления, связанные со снижением себестоимости отпускаемой тепловой и электрической энергии на основе повышения эффективности их работы. При этом следует отметить, что речь идет не о введении дополнительных мощностей путем постройки новых источников энергии, а о повышении конкурентоспособности существующих.
Оптимизация отпуска теплоты от источника теплоснабжения с учетом
функционирования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии
относится к разряду беззатратных методов повышения
конкурентоспособности предприятий энергетики и поэтому может считаться одним из приоритетных направлений оптимизации режимов работы теплоэнергетического оборудования предприятий. Данный способ снижения себестоимости производства тепловой энергии представляет собой задачу определения такого графика отпускаемой теплоты, чтобы все потребители были обеспечены необходимым количеством теплоты на отопление и горячее водоснабжение, и при этом сам график отпуска теплоты был наиболее экономически выгоден предприятию энергетики.
Большинство городов и поселков Забайкальского края отапливаются от местных котельных или ТЭЦ, которые работают по графикам отпуска теплоты, рассчитанным еще в 90-х годах. При этом сами населенные пункты значительно увеличились с того времени и, следовательно, намного увеличилось и количество потребителей теплоты, подсоединенных к местной системе централизованного теплоснабжения. Новые же нагрузки покрываются за счет повышения мощностей источников теплоснабжения. Все это приводит к неоптимальному использованию топливных ресурсов и повышению стоимости энергии.
Сложность выбора параметров отпускаемой теплоты состоит в том, что необходимо учитывать большое количество характеристик теплосети: схему тепловой сети, множественные характеристики участков сети и потребителей тепловой энергии, характеристики источников теплоснабжения и насосных групп, предполагаемый график температур наружного воздуха, суточные графики нагрузки горячего водоснабжения потребителей. Следует учитывать дополнительные ограничения, накладываемые инерционностью тепловой сети, аккумулирующей способностью зданий, теплотехническими характеристиками оборудования и т.п. Нельзя не отметить, что схемы тепловых сетей для каждого города или поселка всегда различны и имеют произвольную конфигурацию, и в каждом конкретном случае взаимовлияние потребителей тепла друг на друга, конечно же, различно. Кроме того, потребители тепловой энергии могут иметь различные схемы подключения к тепловой сети и различную степень автоматизации.
Существует необходимость разработки механизма, который бы позволил производить расчет оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения при условии обеспечения всех потребителей необходимым количеством теплоты на отопление и горячее водоснабжение в сутках. В настоящей работе поставлена задача разработки указанного механизма, включающего в себя математическую модель тепловой сети и ряд методик расчета тепловых сетей (гидравлика, тепловое состояние, режимы работы), который позволит выбирать оптимальные графики отпуска теплоты от источника теплоснабжения при качественно-количественном регулировании в открытых системах централизованного теплоснабжения с учетом функционирования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии.
Целью данной работы является:
1. Теоретическое исследование оптимизации отпуска теплоты от источника теплоснабжения потребителям тепловой энергии.
2. Разработка математической модели открытой тепловой сети
централизованного теплоснабжения произвольной конфигурации, что
позволит при расчетах учитывать в совокупности основные характеристики
тепловой сети, особенности структуры сети, ряд внешних факторов,
инерционность движения теплоносителя, гидравлическое взаимовлияние
потребителей теплоты друг на друга. '
3. Разработка следующих методик расчета по математической модели
тепловой сети:
расчет гидравлического состояния тепловой сети в определенный момент времени при заданных параметрах отпускаемой теплоты от источника;
расчет температуры внутреннего воздуха у конкретного потребителя теплоты в определенный момент времени при заданных параметрах отпускаемой теплоты от источника;
- расчет напора теплоносителя на источнике теплоснабжения,
необходимого для обеспечения указанного потребителя расчетным расходом
теплоты на отопление при заданной температуре подачи;
выбор наихудшего потребителя тепловой сети (при обеспечении которого расчетным расходом теплоты на отопление гарантирован расход теплоты на отопление не меньше расчетного и у всех других потребителей сети) в определенный момент времени при заданной температуре наружного воздуха и температуре подачи от источника;
расчет влияния перегрева наихудших потребителей на суточные графики отпуска теплоты от источника и корректировка суточных графиков при устранении перегрева наихудших потребителей.
4. Разработка методики расчета оптимального суточного графика
отпуска теплоты от источника теплоснабжения при качественно-
количественном регулировании в открытых системах централизованного
теплоснабжения при условии обеспечения всех потребителей необходимым
количеством теплоты на отопление и горячее водоснабжение в сутках.
5. Разработка программного комплекса, реализующего математическую модель тепловой сети и вышеуказанные методики расчета, по средством которого могут проводиться вычислительные эксперименты по выбору оптимального суточного графика отпуска теплоты и другие методические расчеты.
Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы и двух приложений.
В главе I обосновывается актуальность оптимизации отпуска теплоты от источника теплоснабжения с учетом функционирования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии. Проведен обзор литературы по оптимизации системы централизованного теплоснабжения в целом и системы «источник -, система транспорта тепла - совокупность потребителей» в частности. Определена цель работы и дается ее краткая характеристика.
В главе II рассмотрена математическая модель открытой тепловой сети' централизованного теплоснабжения. Приводится описание методики расчета гидравлического и теплового состояния сети при условии обеспечения у;;, заданного потребителя расчетного расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Представлены результаты вычислительного эксперимента по оценке теплогидравлического состояния участка тепловой сети города Читы при различных параметрах регулирования и метеоусловиях. Проведено сравнение результатов вычислительного эксперимента по предложенной математической модели и результатов натурного эксперимента.
В главе 3 рассмотрена методика расчета оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения. Представлен алгоритм учета суточного перегрева наихудших потребителей тепловой энергии сети.
В главе 4 рассмотрено практическое применение предложенной методики оптимизации режимов отпуска теплоты. С помощью разработанного программного комплекса проведен вычислительный
эксперимент по расчету оптимального суточного графика отпуска теплоты от Приаргунской ТЭЦ (Забайкальский край). Рассчитан экономический эффект от внедрения оптимизационной модели.
В работе получены следующие новые научные результаты:
Создана комплексная математическая модель тепловой сети, в основе которой лежат системы линейных и нелинейных уравнений, объединившая в себе методики гидравлического и теплового расчета открытой сети централизованного теплоснабжения.
Даны рекомендации по составлению систем уравнений для гидравлического расчета при обходе графов тепловых сетей, имеющих внешние замкнутые контуры.
Предложена методика и расчетные формулы для вычисления количества теплоты, которую необходимо подавать от источника, чтобы обеспечить у заданного потребителя расчетный расход теплоты на отопление.
4. Предложена методика учета инерционного запаздывания и потерь
теплоты на участках тепловой сети, основанная на решении систем линейных
уравнений.
5. Разработан алгоритм расчета поправок к значениям напоров
теплоносителя на источнике для устранения суточного перегрева наихудших
потребителей.
6. Предложена методика расчета суточных графиков отпуска теплоты
при качественно-количественном регулировании открытых систем, которая
учитывает граничное условие, что все потребители тепловой сети будут
обеспечены суточным расходом теплоты на отопление не менее расчетного.
Оптимизация отпуска теплоты от источника теплоснабжения с учетом функционирования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии
В настоящее время в Российской Федерации, как правило, применяются водяные системы теплоснабжения двух типов: закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах вода, циркулирующая в теплосети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается. В открытых системах циркулирующая вода частично или полностью разбирается у абонентов для горячего водоснабжения. В зависимости от количества линий, используемых для теплоснабжения, группы потребителей делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные [16]. В промышленных районах, где имеется технологическая тепловая нагрузка повышенного потенциала, могут применятся трехтрубные системы [40]. Хотя наиболее простой и перспективной для транспорта на большие расстояния является однотрубная бессливная система теплоснабжения [41], для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные системы.
Схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети выбираются в зависимости от характера абонентской установки и режима работы тепловой сети. На практике находят применение две принципиально различные схемы присоединения теплопотребляющих установок абонентов к тепловой сети - зависимая и независимая. Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле, а также обеспечивает больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке. В системах централизованного теплоснабжения Забайкальского края наибольшее распространения нашли зависимые закрытые системы со струйными насосами, а также зависимые открытые системы с постоянными гидравлическими сопротивлениями на вводе вместо регуляторов расхода (РР).
На абонентских вводах, обслуживающих местные системы горячего водоснабжения и отопления, при отсутствии в системе горячего водоснабжения баков-аккумуляторов находят применение два способа подачи тепла в систему отопления: с несвязанным регулированием и со связанным регулированием. При несвязанном регулировании система отопления получает тепло независимо от системы горячего водоснабжения и любые изменения в расходе тепла на горячее водоснабжение не отражаются на количестве тепла, получаемого системой отопления. При связанном регулировании количество тепла, получаемого системой отопления, зависит от расхода тепла в системе горячего водоснабжения. Достигается это лимитированием общего количества тепла, поступающего на ввод из расчета часового расхода тепла на отопление и среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение. При этом поступление тепла в систему горячего водоснабжения не ограничивается, в результате чего всякое отклонение : расхода тепла на горячее водоснабжение вызывает противоположное изменение в подаче тепла в систему отопления и соответствующее изменение температуры воздуха внутри отапливаемых помещений [42]. В среднем за сутки в отапливаемых помещениях обеспечивается заданная температура внутреннего воздуха, но температура обратной сетевой воды при данной подаче теплоты будет также колебаться, что вызывает снижение экономичности отпуска теплоты от ТЭЦ. В открытых системах теплоснабжения при повышенной гидравлической нагрузке горячего водоснабжения у абонентов, что характерно для новых жилых районов, часто отказываются от установки РР на абонентских вводах (нет ни связанного ни несвязанного регулирования), ограничиваясь установкой только регуляторов температуры (РТ). Роль регуляторов расхода теплоносителя в этой схеме выполняют постоянные гидравлические сопротивления, устанавливаемые на абонентских вводах при начальной регулировке систем теплоснабжения [16].
Совокупность мероприятий по изменению теплоотдачи приборов в соответствии с изменением потребности в тепле называется регулированием отпуска тепла.
В зависимости от того, изменением какой из трех величин (начальной температуры греющей среды, расхода греющего теплоносителя или коэффициента продолжительности работы прибора) осуществляется изменение теплоотдачи нагревательного прибора, различают следующие виды регулирования: качественное (по температуре греющего теплоносителя), количественное (по расходу греющего теплоносителя), качественно-количественное (одновременным изменением температуры и расхода греющего теплоносителя) и прерывистое (периодическим включением и выключением прибора) [42].
В зависимости от пункта осуществления регулирования различают: центральное (осуществляемое на источнике теплоснабжения), групповое (на групповых тепловых подстанциях), местное (на местных тепловых подстанциях) и индивидуальное (непосредственно на тегоюпотребляющих приборах).
Для обеспечения высокого качества теплоснабжения следует применять комбинированное регулирование, которое должно являться рациональным сочетанием, по крайней мере, трех ступеней регулирования -центрального, группового или местного и индивидуального [16]. В настоящее время в системе централизованного теплоснабжения сложилась ситуация, когда отсутствует не только индивидуальное, но и групповое регулирование.
Центральное регулирование ведется по типовой тепловой нагрузке, характерной для большинства абонентов района. Такой нагрузкой может быть как один вид нагрузки, например отопление, так и два разных вида при определенном их количественном соотношении, например отопление и горячее водоснабжение [16, 43, 44]. В последние годы находит широкое применение центральное регулирование по совмещенной нагрузке -отопления и горячего водоснабжения, так как при этом возможно удовлетворять нагрузку горячего водоснабжения без дополнительного увеличения или с незначительным увеличением расхода воды в сети по сравнению с расчетным расходом воды на отопление. При этом способе регулирования неравномерность суточного графика суммарной нагрузки выравнивается за счет теплоаккумулирующей способности строительных конструкций отапливаемых зданий или же путем установки специальных водяных аккумуляторов.
Построение комплексной математической модели открытой тепловой сети централизованного теплоснабжения
Рассматриваемая двухтрубная сеть имеет в общем случае произвольную конфигурацию, поэтому в основе методики расчета должен лежать метод определения стационарного потокораспределения в многокольцевых гидравлических сетях. Для расчета напоров и расходов воды в многокольцевых тепловых сетях в большинстве случаев используются методы, основанные на решении замкнутых систем нелинейных алгебраических уравнений [95]. Системы уравнений составляются из условий соблюдения закона сплошности и закона сохранения энергии, т.е. аналогов первого и второго законов Кирхгофа для всех независимых узлов и контуров, а также с учетом замыкающих уравнений связи между напорами и расходами для всех участков сети. Исходя из известного топологического соотношения количество независимых контуров, участков, узлов. В общую систему из р уравнений, определяющую стационарное потокораспределение в тепловой сети, входит к нелинейных уравнений вида и q -1 линейных уравнений вида где 5,. - сопротивления на всех участках / контура с , мс /м ; V,- - расходы на всех участках / контура с , м3/с; #ш. - алгебраическая сумма напоров насосных групп на всех с участках і контура с , м; Vj - расходы в узле j , м3/с. Для определения направления хода воды в каждом из независимых контуров можно предложить несколько методов. При этом следует учесть, " что рассчитываемая тепловая сеть может содержать и внешние кольца, т.е. кольца образованные не подающей и обратной линией тепловой сети, а подающей или обратной линией, связывающей нескольких абонентов. Можно предложить следующий метод выбора правил знаков в уравнениях (15) и (16).
Каждому из абонентов и насосной группе следует присвоить определенный идентифицирующий номер. Расстановка номеров должна осуществляться в порядке прохождения графа сети в ширину. Ход воды в контуре определяется по принципу: для подающей линии тепловой сети направление от меньшего идентификатора к большему, а для обратной — от большего к меньшему. Данный метод позволяет получить сходящуюся систему уравнений. Так как в целом выбор направлений все же остается произвольным, то после решения системы уравнений может оказаться, что некоторые расходы воды на участках имеют отрицательное значение. Это означает, что направление на данном участке выбрано не верно, следует изменить знаки в уравнениях (15) и (16), относящихся к данным участкам сети, на противоположные и заново пересчитать систему. На составление системы уравнений большое влияние оказывает наличие дросселирующих шайб на абонентском вводе перед узлом водоразбора. Если указанные постоянные сопротивления установлены, то абонент в уравнении (15) представлен суммой VJ« где 5,. - гидравлическое сопротивление абонента, мс /м ; 5/, S" - относительные гидравлические сопротивления подающей и обратной линии абонента; Vj, Vj+l, Vj+2 - рассчитываемые расходы воды на участках, м3/с. Кроме того, добавляется 2 уравнения вида (16) где К- - расход воды на ГВС абонентом, м /с; Д. - доля отбора воды на ГВС из подающей линии тепловой сети.
При отсутствии дросселирующих шайб на абонентском вводе потребитель в уравнении (15) представлен слагаемым а местом отбора воды на ГВС в расчете условно могут быть приняты узлы подключения абонента к тепловой сети. В этом случае данные узлы будут представлены следующими уравнениями Следует также отметить, что при составлении системы в качестве некоторых уравнений группы (15) могут быть использованы уравнения образованные внешними кольцами, при этом предпочтение следует отдавать кольцам, проходящим через меньшее число абонентов [95]. В уравнении (15) фигурирует параметр 5,- - гидравлическое сопротивление на всех участках контура /. Таким образом, для составления расчетной системы уравнений необходимо знать гидравлические сопротивления всех трубопроводов тепловой сети, а также гидравлические сопротивления самих потребителей тепла. Гидравлическое сопротивление трубопровода тепловой сети может быть определено по формуле где / - длина трубопровода, м; d - диметр трубопровода, м; кэ - коэффициент шероховатости, м; 2_j f - сумма коэффициентов местных сопротивлений трубопровода; g - ускорение свободного падения, м/с2. Гидравлическое сопротивление абонента вычисляется по формуле где У 0 - расчетный расход воды на отопление (при отсутствии разбора на ГВС) абонента, м3/с; АН 0 - расчетное падение напора воды на элеваторе абонента, м. В уравнениях (17) и (18) фигурирует выражение V CJ3 (а также Уг(1 —/?)), которое описывает, какое количество воды отбирается абонентом из подающей линии тепловой сети на ГВС. В общем случае VгР является функцией теплового режима работы сети, а также некоторых характеристик самого абонента.
Выбор оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения
Выбор оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения среди большого числа возможных графиков может осуществляться по различным критериям. Наиболее предпочтительным критерием является суммарная экономическая выгода предприятия энергетики от применения выбранного суточного графика отпуска теплоты. Данный критерий оптимизации объединяет в себе анализ экономии топлива от снижения отпуска теплоты и температуры воды на ГВС, анализ снижения затрат на электрическую энергию на собственные нужды, а также учет снижения платы за выбросы в окружающую среду. Проведение вышеуказанного анализа для каждого возможного графика отпуска теплоты требует расчета режимов работы оборудования источника теплоснабжения.
Для проведения сравнения по предложенному критерию должна быть известна температура обратной сетевой воды на источнике теплоснабжения. Для нахождения г2 на источнике теплоснабжения на каком-либо временном диапазоне, следует составить и решить систему линейных уравнений.
В зависимости от того, следует ли учитывать инерционное запаздывание теплоносителя, в систему входит п уравнений вида (38) или (39) и q-l уравнение вида где Tj и Tj+l - температуры воды в обратной линии в начале и конце участка сети j, С;
Atjj+i - потеря температуры воды в обратной линии участка сети j ,С; Vy_ , Vj(r_ - расход воды, исходящий и поступающий в узел / из обратной линии участка сети j, соответственно, м /с; j.+ , tj - температура воды, исходящая и поступающая в узел і из обратной линии участка сети j, соответственно, С; V" - расход воды в обратной линии абонента /, м3/с; Т; - температура обратной сетевой воды абонента /, С; п - количество участков обратной линии сети; q - количество узлов сети.
Уравнение вида (40) составляется для каждого узла сети, в которые направлен поток воды хотя бы из одного входящего в узел участка сети (в расчет не берется обратная линия абонента), для других узлов составляются уравнения вида (41). Расход воды в обратной линии абонента может быть определен по формуле
Расчет сформированной системы линейных уравнений позволит получить температуру обратной сетевой воды на источнике теплоснабжения в указанный временной период [88].
Выбранный оптимальный суточный график отпуска теплоты необходимо сместить по времени на некоторую величину для того, чтобы компенсировать инерционную задержку теплоносителя и подать необходимую теплоту наихудшим абонентам к началу их временных диапазонов. Если при поиске наихудших абонентов в расчете учитывался момент запаздывания т, то в полученном суточном графике начало т. каждого диапазона смены значения отпускаемой от источника теплоты следует сместить к началу суток на т. Если же в математической модели инерционное запаздывание не учитывалось (что следует применять для тепловых сетей, где запаздывание мало по сравнению с продолжительностью временных диапазонов), то mi следует сместить на величину времени zt, в течение которого наихудший абонент временного диапазона / будет обеспечен необходимым ему расходом теплоты на отопление и ГВС после температурного возмущения на источнике.
Для того чтобы определить Zj на временном диапазоне / необходимо провести расчет сети без учета инерционности, который обеспечивает необходимый расход теплоты на отопление и ГВС для наихудшего абонента диапазона /. Далее для каждого участка сети j, который лежит на пути теплоносителя от источника до данного наихудшего абонента, составить и решить уравнение (42), подставив значения температур и расходов, полученных при расчете сети. Искомое значение z,- = max(z;-). где Tj и Tj+l - температура воды в подающей линии в начале и конце участка сети j , С; т"+1 - температура сетевой воды в конце участка сети j в момент температурного возмущения на источнике теплоснабжения, С.
Следует отметить, что выбор наилучшего суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения не следует осуществлять среди всего числа возможных графиков, так как часть из них может не удовлетворять граничным условиям, которые накладываются физическими характеристиками сети. 1. Представлена методика определения по математической модели открытой тепловой сети централизованного теплоснабжения наихудшего потребителя тепловой энергии при заданной температуре наружного воздуха, времени суток, температуре подачи от источника теплоснабжения. Предложена методика расчета наихудшего абонента с учетом заданного максимального момента запаздывания теплоносителя. 2. Предложен алгоритм учета перегрева наихудших абонентов тепловой сети при выборе суточного графика регулирования отпуска теплоты от источника теплоснабжения путем расчета поправок к значениям напоров теплоносителя на источнике с качественно-количественным регулированием. 3. Предложена методика выбора оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения при качественно количественном регулировании открытых систем, которая учитывает в качестве граничного условия гарантию обеспечения всех потребителей тепловой энергии сети суточным расходом теплоты на отопление и горячее водоснабжение. і 4. Представлены формулы для расчета температуры обратной сетевой воды на источнике теплоснабжения при определенном состоянии тепловой сети. 5. Представлена методика расчета времени инерционного запаздывания в движении теплоносителя до заданного абонента тепловой сети.
Вычислительный эксперимент по выбору оптимального суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения
Расчет оптимального графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения можно условно определить как последовательное решение трех задач: 1. Поиск наихудшего потребителя для каждого состояния тепловой сети. Состояние тепловой сети однозначно определяется температурой наружного воздуха tH, временем суток tep, температурой подачи от источника теплоснабжения г,. 2. Учет перегрева наихудших абонентов на временных диапазонах, где они не являются наихудшими, для каждого возможного графика качественно-количественного регулирования. Временные диапазоны - это временные отрезки суток, на которых не изменяется нагрузка ГВС и предполагаемая температура наружного воздуха, а, следовательно, и не происходит смена наихудших абонентов. 3. Выбор среди всех рассмотренных в пункте 2 графиков одного, который обеспечивает наибольшую экономическую и экологическую выгоду [97]. Методика поиска наихудшего абонента и методика гидравлического и теплового расчета сети были рассмотрены в главах 1 и 2 диссертационной работы. Множество состояний тепловой сети, для которых осуществлялся поиск наихудших потребителей и расчет гидравлического и теплового состояния сети поселка Приаргунск, образуется следующим образом: - температура наружного воздуха tu изменяется от -38 С до -8 С (с шагом 1 С); - время суток tgp определяется временем смены нагрузки ГВС и принимает значения: 0, 6, 16, 20 часов; - температура подачи от источника теплоснабжения т, принимает значение по действующему графику качественного регулирования ± 5 С (с шагом 1 С). Кроме того, для увеличения скорости дальнейших пересчетов выполнен гидравлический и тепловой расчет сети, при котором каждый из наихудших абонентов обеспечен необходимым количеством теплоты для поддержания у него внутренней температуры воздуха tg от 17.5 С до 18.5 С (с шагом 0.1 С), для каждого состояния тепловой сети. Все полученные при расчетах результаты сохранены в базе данных для их дальнейшего использования. При расчетах наихудших потребителей тепловой сети поселка Приаргунск было получено, что существуют только два таких потребителя при разных состояниях расчета. Это абоненты с номерами 173 и 214 на схеме сети, оба находятся в подсети №3 [97]. Методика расчета оптимального суточного графика отпуска теплоты для заданных суток предполагает наличие графика наружных температур воздуха за эти сутки.
Вычислительные эксперименты по расчету оптимальных суточных графиков проводились для различных периодов отопительного сезона, ниже представлен расчет графика отпуска теплоты для 11 февраля 2007 года. Эти сутки являются наиболее представительными сутками февраля, поскольку средняя наружная температура воздуха в этот день приблизительно равна средней наружной температуре воздуха за месяц в целом [91]. Если бы в расчете речь шла о сутках, которые еще не наступили, то график наружных температур воздуха мог бы быть лишь предугадан, скорее всего, путем оценки статистических данных. Температуры наружного воздуха tu и коэффициенты нагрузки горячего водоснабжения кг на временных диапазонах tec 11 февраля 2007 года в поселке Приаргунск представлены в таблице 9. Согласно таблице 9 для указанных суток существует 9 временных диапазонов, в течение которых не изменяется ни наружная температура воздуха, ни нагрузка ГВС, ни наихудший абонент. При расчете было принято, что температура подачи от источника теплоснабжения т1 молсет быть максимально отклонена от графика качественного регулирования на ± 5 С (с шагом 1 С). Отсюда следует, что количество рассматриваемых графиков равно 5 . Критерием, по которому осуществлялось сравнение указанных графиков, является суточная экономическая выгода Приаргунекой ТЭЦ при : использовании конкретного графика отпуска теплоты, которая, в свою очередь, зависит от количества топлива, затраченного для обеспечения ; суточной тепловой нагрузки поселка, количества затраченной на собственные нужды электрической энергии, а также от количества выбросов вредных веществ в окружающую среду. После проведения всех расчетов по описанной методике получено, что температуры подачи тх от Приаргунской ТЭЦ на временных диапазонах оптимального суточного графика отпуска теплоты Gopt несколько отличаются от тех, которые были реально установлены на источнике 11 февраля 2007 года, в соответствии с графиком качественного регулирования. Данные о фактических среднесуточных значениях температур прямой и обратной сетевой воды и расходов, теплоносителя на 11 февраля 2007 г. представлены в таблице 10. Температуры подачи т{ оптимального суточного графика от Приаргунской ТЭЦ на временных диапазонах для 11 февраля 2007 года представлены в таблице 11. Если для указанного графика на каждом временном диапазоне обеспечивать наихудшего абонента Amin этого диапазона необходимым расходом теплоты на отопление и горячее водоснабжение, то температура обратной сетевой воды т2, расход воды в подающем Vl и обратном V2 трубопроводе в тепловой сети №3 на источнике теплоснабжения будут иметь значения, указанные в таблице 12.
