Введение к работе
Актуальность темы исследования. Актуальной задачей теплоэнергетики и эффективным способом решения связанных с ней проблем городского теплоснабжения является обеспечение перехода к обществу высоких технологий (high technology) путем замены механизма индустриального роста механизмом социально-технологического развития.
Тема исследования определилась в ходе разработки и реализации региональной программы энергосбережения, принятой администрацией Краснооктябрьского района Волгограда в рамках реформы жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации.
Состояние вопроса. Накопленный в регионах опыт работы по использованию потенциала энергосбережения, наработки в ходе реформы жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, реализация российско-американских проектов Программы импорта энергосберегающих и природоохранных технологий и материалов, первые результаты эксплуатации энергоэффектнвных демонстрационных зон свидетельствуют о том, что комплексное решение региональных экономических проблем невозможно без повышения эффективности использования энергии.
В свою очередь, достижение конечной цели энергоресурсосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве — сокращения затрат на содержание и эксплуатацию жилья — невозможно без создания экономического механизма, стимулирующего этот процесс.
Важной предпосылкой совершенствования систем теплоснабжения на основе информационных технологий является внедрение в практику городских инженерно-технических служб нового поколения компьютерной и измерительной техники, включая аппаратное, математическое и программное обеспечение средств телекоммуникаций — локальных и глобальных вычислительных сетей.
Целью исследований, выполненных в рамках данной диссертационной работы, являются анализ реализованных и потенциальных возможностей современных технических средств энергоресурсосбережения и разработка элементов новых информационных технологий повышения эффективности эксплуатации и реконструкции систем центрального водяного теплоснабжения.
Задачи исследований:
- анализ существующих проблем энергоресурсосбережения,
обобщение опыта эксплуатации энергоэффективных демонстраци
онных зон и разработка основных направлений оптимизации про
цессов производства, распределения и потребления тепловой энер
гии на объектах жилищно-коммунального хозяйства Красноок-
тябрьского района города Волгограда;
применение геоннформацнонных технологий и ассоциированных (распределенных) измерительно-вычислительных систем для повышения качества эксплуатации тепловых сетей и других элементов систем теплоснабжения;
исследование особенностей идентификации математических моделей элементов систем теплоснабжения по результатам тепло-внзнонных измерений в задачах энергоаудпта;
разработка алгоритмов повышения эффективности регулирования систем теплоснабжения с использованием "нечеткой" логики {fuzzy logic) и фильтрации результатов измерений управляемых величин с помощью аппроксимирующих полиномов и структурной минимизации эмпирического риска.
Методы исследований. При разработке теоретического аппарата использованы уравнения математической физики, методы параметрической идентификации, компьютерное имитационное моделирование. Проведена оценка соответствия теоретических гипотез и математических моделей результатам экспериментальных исследований.
Научная новизна:
- научно обоснована с экономической оценкой инженерно-
технических мероприятий программа теплоэнергосбережения на
объектах Краснооктябрьского района города Волгограда;
на базе обратной некорректной задачи расчета гидравлических режимов тепловых сетей впервые разработан и апробирован алгоритм использования проблемно-ориентированной геоннформа-цнонной системы WinPlan с модулем NetAnalyser в составе распределенной (ассоциированной) измерительно-вычислительной системы. Предложены два регулярпзующнх функционала, свойства которых исследованы с помощью компьютерного имитационного моделирования;
сформулированы и экспериментально исследованы особенности идентификации моделей элементов систем теплоснабжения по результатам тепловизпонных измерений;
разработаны и апробированы на физических и математических моделях два алгоритма повышения эффективности регулирования локальной системы теплоснабжения с использованием эле-
5 ментов "нечеткой" логики и аппроксимирующих полиномов Чебышева со структурной минимизацией эмпирического риска. Положения, выносимые на защиту»
Системное технико-экономическое обоснование комплекса инженерно-технических мероприятий по реконструкции и развитию объектов теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства Краснооктябрьского района г. Волгограда.
Информационная технология ассоциированного адаптивно-итеративного приборного мониторинга энергосберегающей локальной системы центрального теплоснабжения.
Формулировка обратных задач и рекомендации по идентификации моделей элементов систем теплоснабжения с помощью тепло-визионных измерений. ^
Составная стратегия автоматизированного регулирования системы теплоснабжения с использованием элементов "нечеткой" логики и аппроксимирующих полиномов Чебышева со структурной минимизацией эмпирического риска.
Практическое значение работы. Результаты диссертационной работы получены автором в ходе разработки и реализации программы энергоресурсосбережения Краснооктябрьского района г. Волгограда, а также в рамках совместных работ с НПП "Элек-тронтехносервис" (г. Владимир) при финансовой поддержке грантов VLAD 293/42/95 - RF и VLAD 293/2В/95 - RF российско-американской программы импорта энергосберегающих и природоохранных технологий и материалов.
Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:
предложен и научно обоснован комплекс инженерно-технических мероприятий по совершенствованию процессов получения И распределения теплоты в рамках программы энергоресурсосбережения Краснооктябрьского района г. Волгограда;
разработан на уровне программно-аппаратных средств и апробирован на базе квартальной автономной системы теплоснабжения инструмент для косвенного экспериментального определения потерь на местных гидравлических сопротивлениях и запорно-ре-гулирующей арматуре тепловых сетей с учетом реального температурного графика и изменений в процессе эксплуатации;
даны практические рекомендации по использованию тепловизоров при решении обратных задач энергоаудита и паспортизации объектов теплоснабжения;
разработаны и апробированы способы повышения эффективности регулирования централизованного теплоснабжения в уело-
виях неполной информации о модели объекта управления на ба стратегий "нечеткой" логики и аппроксимирующей фильтрации.
Внедрение результатов. Основные результаты, приведе ные в диссертации, внедрены в производство и учебный процес Копии соответствующих документов включены в приложение В.
Апробация работы. Основные результаты, изложенные в р боте, докладывались на 8 научно-технических и научно-практ ческих конференциях, в том числе на международных и республ канских конференциях: "Конверсия, приборостроение, медицинск; техника" (Владимир, октябрь 1999), "Крупные города на пор ге XXI века: проблемы, перспективы" (Волгоград, январь 199 "Повышение эффективности работы коммунальных предприяті энергоснабжения и водообеспечения" (Госстрой РФ, Москва, ф враль 1999 г.), "Современные наукоемкие технологии и перепекти ные материалы текстильной н легкой промышленности (Прогрес 2000)" (Иваново, май 2000 г.), научно-практической конференщ "Информационные технологии" Первого всероссийского форума і проблемам жилищно-коммунального хозяйства "Стратегия ра вития жилищной и коммунальной сфер в XXI веке" (Госстр< РФ, Минэкономики, Минтруда, Москва, март 2000 г.), Российск< научно-технической конференции "Проектирование и эксплуатащ электронных средств" (Казань - Таганрог, нюнь 2000 г.), межрег ональнон научно-практической конференции "Энергосбережение -1999" (г. Балаково Саратовской обл., 1999), научно-практическс конференции "Энергосбережение — 2000" (г. Волгоград, 1999).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатнь работ, в том числе брошюра, статья и 6 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит і введения, пяти глав, заключения, списка литературы, трех прил' жений и изложена на 223 страницах текста, включая список лит ратуры, приложения, 35 рисунков и 11 таблиц на 74 страницах.
