Методы определения оптимальных параметров надежности систем централизованно-распределенного теплоснабжения с просьюмерами
Автор: Постников Иван Викторович, Медникова Екатерина Евгеньевна
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Теплотехника
Статья в выпуске: 2 т.22, 2022 года.
Бесплатный доступ
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 централизованно-распределенного 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.
Система централизованного теплоснабжения, надежность, просьюмер, математическое моделирование, параметры надежности элементов, марковский случайный процесс, эффект тепловой инерции
Короткий адрес: https://sciup.org/147238145
IDR: 147238145 | DOI: 10.14529/power220210
Список литературы Методы определения оптимальных параметров надежности систем централизованно-распределенного теплоснабжения с просьюмерами
- The status of 4th generation district heating: Research and results / H. Lund, P. 0stergaard, 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. 0stergaard, 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. 2020. 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. Sorknss, P. 0stergaard, 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. 0stergaard, K.M. Smith, M. Tunzi, S. Svendsen // Energy. 2022. Vol. 248. P. 123529. DOI: 10.1016/j. energy.2022. 123529
- A comparison of prosumer system configurations in district heating networks / D. Zinsmeister, T. Lick-lederer, 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: 10.1016/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: 10.1016/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: 10.1016/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: 10.34831/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. Calven, J. Englund et al. // Applied Energy. 2014. Vol. 129. P. 39-48. DOI: 10.1016/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: 10.1016/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