Введение к работе
Актуальность работы.
Высокая энергоемкость экономики России по сравнению с ведущими западными странами определяет особенности курса развития энергетики и ЖКХ страны в направлении энергосбережения. Положения энергетической стратегии России на период до 2030 года ставят задачу максимально эффективного использования природных энергетических ресурсов и потенциала энергетического сектора для устойчивого роста экономики и повышения качества жизни населения страны.
Переход к рыночным механизмам в энергетике России ставит вопрос о конкурентоспособности существующих систем централизованного теплоснабжения. Необходимость сохранения системы теплофикации в энергетике России делает приоритетными в развитии энергетической науки направления, связанные со снижением себестоимости отпускаемой тепловой и электрической энергии при их совместном производстве. При этом финансовая политика собственников энергетических компаний вызывает необходимость изыскивать малозатратные методы повышения эффективности работы оборудования. Наиболее эффективным малозатратным способом энергосбережения является оптимизация отпуска теплоты в системах централизованного теплоснабжения, позволяющая снизить себестоимость отпускаемой энергии от ТЭЦ и как следствие повысить их конкурентоспособность.
В настоящей работе поставлена задача исследования возможностей оптимизации суточных и годовых графиков качественно-количественного регулирования отпуска теплоты от ТЭЦ с учетом изменения нагрузки отопления, вентиляции и ГВС потребителей с различной степенью автоматизации на основе математического моделирования взаимосвязанного функционирования производителя и потребителя тепловой энергии. Направление исследования НИР соответствует приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение» и осуществляется в рамках критической технологии «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии».
Целью работы ставилось разработать методы оптимизации графиков качественно-количественного регулирования отпуска теплоты в системах централизованного теплоснабжения на основе моделирования режимов потребителей тепловой энергии.
Для решения поставленной цели решались следующие задачи исследования:
1. Теоретическое исследование проблемы «Неоптимальной работы системы транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии вследствие разветвленности и разной инерционности участков тепловых сетей, а также влияния различной степени автоматизации потребителей тепловой энергии и разнородности их тепловых нагрузок».
2. Создание методики описания потребителей тепловой энергии с различной степенью автоматизации при учете изменения нагрузки отопления, вентиляции и ГВС, а также нестационарных тепловых режимов.
3. Разработка методики оптимизации годовых графиков качественно-количественного регулирования отпуска теплоты от ТЭЦ.
4. Разработка методики оптимизации отпуска теплоты по корректированным графикам центрального регулирования отпуска теплоты в течение суток с использованием возможности корректировки температуры теплоносителя по лучам тепловых сетей.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработаны модели функционирования потребителей тепловой энергии при наличии трех видов тепловой нагрузки (отопления, вентиляции и горячего водоснабжения) и различной степени автоматизации
2. Впервые созданы модели функционирования потребителей тепловой энергии, оборудованных современными системами автоматического регулирования.
3. Разработана методика оптимизации годовых графиков качественно-количественного регулирования отпуска теплоты от ТЭЦ.
4. Предложена методика оптимизации отпуска теплоты по корректированным графикам центрального регулирования отпуска теплоты в течение суток с использованием возможности корректировки температуры теплоносителя по лучам тепловых сетей.
Достоверность результатов и выводов обеспечивается корректным использованием применяемого математического аппарата. Полученные в диссертационной работе модели и аналитические зависимости подтверждаются проведенными экспериментальными исследованиями.
Практическая ценность:
1. На основе предложенных в работе методик разработана универсальная математическая модель описания отпуска теплоты от ТЭЦ потребителю с учетом суточного изменения нагрузок отопления, вентиляции и ГВС как составной элемент современной системы диспетчеризации теплоснабжения.
2. Комплексная методика оптимизации годовых графиков качественно-количественного регулирования отпуска теплоты от ТЭЦ может быть использована при разработке режимов центрального регулирования теплоснабжения.
3. Разработана схема корректировки температуры теплоносителя по лучам тепловых сетей с использованием технологии тепловых насосов, которая может быть использована при разработке режимов регулирования отпуска теплоты в течение суток в системах централизованного теплоснабжения.
4. Доказана эффективность разработанных методик оптимизации отпуска теплоты, повышающих экономичность производства энергии от ТЭЦ.
5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы на предприятиях энергетики и ЖКХ Забайкальского края, о чем свидетельствуют акты внедрения.
6. Результаты диссертационного исследования применяются в учебном процессе для студентов направления «Теплоэнергетика», что позволит повысить качество подготовки будущих специалистов.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Модели потребителей тепловой энергии с различной степенью автоматизации при наличии трех видов тепловой нагрузки (отопления, вентиляции и горячего водоснабжения).
2. Методики оптимизации суточных и годовых графиков качественно-количественного регулирования отпуска теплоты в системах централизованного теплоснабжения.
3. Способ корректировки температуры теплоносителя по лучам тепловых сетей с использованием технологии тепловых насосов.
Апробация работы. Основные методологические положения и результаты исследований, по теме диссертации, докладывались и обсуждались на конференциях: Механики ХХI веку. VI Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием (Братск, 2007); VI Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием "Прогрессивные технологии в транспортных системах" (Оренбург, 2008); Энергетика в современном мире: Всероссийская научно-практическая конференция (Чита, 2011); Всероссийская научно-практическая конференция "Кулагинские чтения" (ЧитГУ, Чита, 2010; ЗабГУ, Чита, 2011); ХVII Всероссийская научно-техническая конференция "Энергетика: экология, надежность, безопасность" (ТПУ, Томск, 2011); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием "Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири" (ИрГТУ, Иркутск, 2011), "Пути совершенствования работы теплоэнергетических устройств" Всероссийская молодежная конференция (ДВФУ, Владивосток, 2012).
Личный вклад автора состоял в постановке задачи исследования; разработке методических основ расчета потребителей тепловой энергии; проведении экспериментов и обработке результатов; разработке технических решений и метода оптимизации отпуска теплоты, а также анализе их эффективности.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Содержит 149 страниц машинописного текста, 17 рисунков, 21 таблицу и библиографию из 124 источников.
