WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Стенников Николай Валерьевич

МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ

ТЕПЛОСНАБЖАЮЩИХ СИСТЕМ ПРИ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЕ ИСТОЧНИКОВ НА ЕДИНЫЕ

ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ

Специальность 05.14.01 «Энергетические системы и

комплексы»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иркутск 2009

Работа выполнена в Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева

Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭМ),

в Институте ВНИИПромгаз ОАО «Газпром промгаз»

Научный руководитель: доктор технических наук

Сеннова Елена Викторовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Чупин Виктор Романович

кандидат технических наук, доцент

Степанова Елена Леонидовна

Ведущая организация: Институт Теплофизики

им. С.С. Кутателадзе

Сибирского отделения РАН

Защита состоится 21 апреля 2009 г. в 900 часов на заседании Диссертационного совета Д003.017.01 при Институте систем энергетики СО РАН по адресу: 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д.130.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д.130, на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан 20 марта 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Клер А.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важными условиями, определяющими развитие теплоснабжающих систем (ТСС) на современном этапе являются возрастающие требования к комфорту в помещениях, к технологической безопасности, надежности, эффективности и качеству теплоснабжения. Все более значимым становится влияние факторов, стимулирующих реальную экономию энергии, топлива и способствующих повышению эффективности функционирования ТСС, росту заинтересованности в энергосбережении и принятию оптимальных решений по развитию систем. В то же время, продолжающееся снижение тепловых нагрузок, работа в неэкономичных режимах, большие потери тепловой энергии негативно влияют на эффективность крупных теплоснабжающих систем. Хаотичная структура систем централизованного теплоснабжения в России, их практическая неуправляемость, несовершенные технологии эксплуатации не позволяют использовать значительную часть преимуществ централизации и во многом снижают реальную эффективность комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Положительный опыт многих стран в сфере централизованного теплоснабжения показывает, какие огромные резервы повышения эффективности заложены в ТСС России.

Одной из перспективных задач инновационного развития ТСС является объединение нескольких источников тепла (ИТ) для работы на общие тепловые сети и оптимальное перераспределение тепловой нагрузки между ними в процессе эксплуатации. Это позволяет реализовать преимущества централизации теплоснабжения, концентрации мощностей и совместной выработки тепла и электроэнергии.

Объединение нескольких ТСС в единую систему позволит: снизить затраты на производство тепловой энергии путем распределения нагрузки в течение отопительного сезона между наиболее экономичными ИТ; использовать аккумулирующую способность тепловых сетей (ТС); повысить надежность теплоснабжения потребителей благодаря взаиморезервированию ИТ и ТС; уменьшить резервные мощности.

При этом возникает как новый аспект научных исследований по созданию методической базы, так и необходимость решения широкого комплекса технических вопросов по реконструкции и модернизации систем, что будет способствовать преодолению негативных тенденций в теплоснабжении и выводу этой социально значимой сферы на путь инновационного развития на основе применения энергоэффективных технологий и оборудования.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются теплоснабжающие системы (источники, тепловые сети и установки потребителей), структура их построения и перспективные технологии, обеспечивающие эффективное функционирование ТСС. Предметом исследования являются методы оптимизации, подходы и принципы формирования теплоснабжающих систем, обеспечивающие совместную работу теплоисточников на общие тепловые сети.

Цели работы состоят: в постановке, структуризации и разработке методического обеспечения для решения комплексной проблемы реконструкции теплоснабжающих систем при организации совместной работы источников на общие тепловые сети, а также в формировании энергоэффективных направлений технического преобразования теплоснабжающих систем для реализации такой работы, в проведении исследовательских и реальных расчетов и формировании практических рекомендаций по реконструкции конкретных систем, обеспечивающих переход на этот качественно новый, соответствующий передовым тенденциям уровень их функционирования.

Для достижения поставленных целей в работе решается следующий комплекс задач:

1. Анализ проблем, препятствующих организации совместной работы источников на единые тепловые сети и разработка возможных подходов к их решению.

2. Исследование влияния совместной работы источников на технико-экономические показатели функционирования теплоснабжающих систем.

3. Постановка и структуризация комплексной проблемы реконструкции теплоснабжающих систем при организации совместной работы источников на общие тепловые сети.

4. Развитие и разработка взаимосогласованного методического, алгоритмического и программного обеспечения для обоснования решений при организации совместной работы теплоисточников.

5. Формирование энергоэффективных направлений технического и технологического преобразования ТСС, обеспечивающих совместную работу источников.

6. Проведение исследований на реальных объектах с целью оценки эффективности предлагаемых подходов и методов, а также разработки практических рекомендаций по реконструкции теплоснабжающих систем, обеспечивающих технологически новый уровень их функционирования.

Методология исследований опирается на основные положения системных исследований в энергетике, на методы теории гидравлических цепей (ТГЦ), математическое моделирование, теорию надежности, экономику энергетики. Содержательные исследования базируются на вычислительном эксперименте и практических расчетах.

Научную новизну диссертационной работы составляют следующие положения, выносимые на защиту:

1. Постановка и структуризация проблемы комплексной реконструкции ТСС при организации совместной работы источников на единые тепловые сети с учетом современных требований и условий их развития.

2. Исследование зависимости системных технико-экономических показателей ТСС при переходе к совместной работе источников на общие тепловые сети.

3. Методический подход для решения общей задачи комплексной реконструкции ТСС при организации совместной работы ИТ, основанный на ее декомпозиции с выделением отдельных относительно самостоятельных подзадач и методов их решения.

4. Комплексная универсальная методика и экспресс методика решения задачи реконструкции ТСС с целью организации совместной работы источников на общие тепловые сети.

5. Методические принципы и требования, предъявляемые к структуре и техническому оснащению ТСС при организации совместной работы источников с использованием перспективных направлений технической политики в сфере теплоснабжения.

6. Практические результаты и рекомендации по развитию и реконструкции исследуемых реальных теплоснабжающих систем различных городов страны.

Практическая ценность работы. Внедрение в проектную и эксплуатационную практику предлагаемых методических разработок и практических результатов позволит существенно повысить экономическую эффективность и надежность ТСС, будет способствовать достижению высокого уровня комфорта у потребителей, и в целом будет стимулировать реализацию инновационных технологий в теплоснабжении.

Предложенные в диссертации методические и практические рекомендации по структурному преобразованию ТСС, их техническому переоснащению на основе энергосберегающих технологий являются основой для формирования перспективных направлений технической политики в области теплоснабжения и создают условия для повышения конкурентоспособности теплофикационных систем по отношению к другим способам производства тепловой энергии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на двух всероссийских научных семинарах с международным участием, на 5 всероссийских научно-практических конференциях, на 5 конференциях научной молодежи ИСЭМ СО РАН, Ученых советах Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН.

Методические и практические результаты диссертации были использованы:

• в «Стратегии развития топливно-энергетического комплекса» Магаданской области (2006 г.), Сахалинской области (2007 г.), Чукотского автономного округа (2008 г.), разрабатываемых по заданию Администраций этих субъектов;

• в работе «Обоснование инвестиций по реконструкции системы энергоснабжения (с целью оптимизации) Центрального и Адмиралтейского районов г. Санкт-Петербурга» (2006 г.), выполненной по заданию Администрации г. Санкт-Петербурга;

• в работе «Технико-экономическое обоснование развития системы теплоснабжения Ново-Иркутской ТЭЦ г. Иркутска» (2005 г.) выполненной по заданию Администрации г. Иркутска;

• в проекте «Газификация коммунальных потребителей г. Усть-Кута», выполненной по заданию Администрации г. Усть-Кута.

Многие практические рекомендации по преобразованию СЦТ перечисленных городов находятся в стадии проектирования или уже реализуются.

Публикации. Результаты выполненных в диссертации исследований изложены в 11 печатных работах, в том числе в отдельных главах двух книг, в рецензируемых изданиях, в трудах всесоюзных симпозиумов, семинаров и конференций, а также в двух «Схемах теплоснабжения городов».

Личный вклад автора. Постановка исследуемой проблемы и анализ выводов, полученных в процессе выполнения работы, осуществлены с научным руководителем. Самостоятельно автором предложена структуризация проблемы, методические подходы и методы решения составляющих ее задач, разработана комплексная методика реконструкции ТСС при организации совместной работы теплоисточников на общие тепловые сети. Предложенные автором методические подходы апробированы на реальных системах и были использованы для разработки направлений реконструкции ряда ТСС городов страны. Все исследования по теме диссертации выполнены автором лично под руководством научного руководителя.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы (105 наименований). Общий объем диссертационной работы 137 стр., в том числе 11 рис. и 22 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Организация совместной работы источников на единые тепловые сети предполагает объединение локальных систем с одним (или несколькими) ИТ в единую теплоснабжающую систему с общей ТС, обеспечивающей параллельное включение в работу на эту сеть всех теплоисточников и распределение тепловой нагрузки между ними в соответствии с их технико-экономической эффективностью и наивыгоднейшим потокораспределением в сети.

Проблема совместной (параллельной) работы нескольких источников на единые тепловые сети была поставлена отечественными энергетиками еще в первые годы развития теплофикации в стране. Она широко обсуждалась и рассматривалась в генеральных схемах теплоснабжения Москвы и Ленинграда, разработанных в 30-е годы прошлого столетия. Однако они не были реализованы, поскольку организация такой работы предполагала иерархическое построение системы теплоснабжения и кольцевание основных магистралей, объединяющее в единой ТСС несколько источников тепла. Эти принципы построения систем на практике не получили развития. Проектирование ТСС методически к этому не было подготовлено, оно было направлено по пути упрощенных решений в виде тупиковых (древовидных) схем, как правило, с зависимым элеваторным (или непосредственным) присоединением отопительной нагрузки и нередко с открытой схемой горячего водоснабжения, без устройства автоматического регулирования отпуском и потреблением тепловой энергии.

Целесообразность и эффективность совместной работы теплоисточников по условиям надежности и экономичности функционирования системы обосновывается в работах Н.И. Дунаевского, Б.М. Кагановича, А.М. Клера, Л.А. Мелентьева, В.Б. Пакшвера, Е.Я. Соколова, М.Ф. Филиппова, В.Я. Хасилева и др.

В публикациях В.К. Аверьянова, В.П. Витальева, Л.Д. Германа, Н.К. Громова, Н.М. Зингера, С.Ф. Копьева, Т.Ф. Максимова, С.А. Чистовича, Е.П. Шубина, Б.М. Якуба и др. были предложены иерархическая структура построения тепловых сетей крупных ТСС, принципы их автоматизации и технологического управления, схемы тепловых и контрольно-распределительных пунктов, типы и схемы присоединения потребителей, необходимые для совместной работы ИТ.

Исследования по совместной работе источников ведутся во многих странах: в Германии, Дании, Польше, Швеции, Финляндии и др. В большинстве из них совместная работа теплоисточников уже реализуется на практике.

Комплексное развитие методов расчета и оптимизации ТСС для решения различных практических задач получило в рамках развиваемой в ИСЭМ теории гидравлических цепей. Настоящая работа опирается на разработки ТГЦ и является их естественным развитием.

Формирующиеся условия инновационного развития экономики России обеспечивают реальные возможности повышения эффективности ТСС путем организации совместной работы ИТ на единые тепловые сети.

Анализ ситуации, сложившейся в теплоснабжении страны позволяет сформулировать следующие направления исследований, развиваемые в работе:

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»