Повышение эффективности систем централизованного теплоснабжения

• Автор: Колосов, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Анализ исследуемого объекта и постановка задачи
1.1 Производственная структура, состояние и перспективы развития систем теплоснабжения районов
1.2 Методики оценки энергетической эффективности систем
централизованного теплоснабжения
1.2.1 Методики оценки энергетической эффективности источников
теплоты в системах централизованного теплоснабжения
1.2.2 Методики оценки энергетической эффективности транспорта
теплоты в системах централизованного теплоснабжения
2 Функциональная модель теплоснабжения
2.1 Функциональная структура системы теплоснабжения
2.1.1 Подсистема производства тепловой энергии
2.1.2 Подсистема транспорта тепловой энергии
2.2 Эксергетический анализ систем теплоснабжения
2.3 Эксергетический анализ температурного графика и критерий
энергетической эффективности
3 Повышение эффективности транспорта тепловой энергии
3.1 Оптимизационные модели и методы проектирования и повышения эффективности тепловых сетей
3.2 Эксергетическая модель оптимизации конфигурации и ключевых проектных параметров тепловой сети
3.2.1 Определение тепловых потерь трубопроводов
3.2.2 Учет случайных факторов, влияющих на гидродинамический и тепловой режимы работы сети теплоснабжения
3.3 Экономическая модель оптимизации конфигурации и ключевых
проектных параметров тепловой сети
4 Применение разработанного инструментария при оптимизации параметров теплосети
4.1 Постановка задачи и подготовка исходной информации
4.2 Реализация созданного алгоритма и анализ полученного решения
Основные выводы и рекомендации
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Россия располагает масштабным недоиспользуемым потенциалом энергосбережения, который по способности решать проблему обеспечения экономического роста страны сопоставим с приростом производства всех первичных энергетических ресурсов.
Высокая доля энергоемких технологий (энергоемкость национального дохода в России в 2 - 3 раза выше, чем в странах Западной Европы), непомерно расточительный характер энергопотребления (более трети всех потребляемых ресурсов расходуется нерационально), стремительный рост тарифов на тепловую и электрическую энергию, авторитетные экспертные оценки удручающего технического состояния основных производственных фондов и реальных перспектив развития ТЭК являются серьезнейшими препятствиями дальнейшего реформирования экономики [1].
Сибирь является по существу главной топливно-энергетической базой страны, здесь производится 77 процентов всех энергоресурсов страны, в том числе 27 процентов электроэнергии, добывается 91 процент газа, 69 процентов нефти, 61 процент угля. Несмотря на уникальные возможности по добыче и производству энергоресурсов, ТЭК Сибири переживает в настоящее время глубокий кризис. Все это является следствием перенапряжения производственного потенциала при постоянном остром недостатке инвестиций на его развитие, серьезных диспропорций между подготовкой запасов, добычей и переработкой энергоресурсов, производством и транспортом энергии, развитием производства и инфраструктуры. Есть и другая особенность - энергоемкость и электроемкость промышленного производства Сибири превосходит среднероссийский показатель на 13 - 14 процентов, при этом уровень цен на энергоресурсы не соответствует уровню эффективности использования топлива и энергии [2,3].
По заключению специалистов Института стратегического управления планетарной ресурсо-энергетической и социально-гуманитарной деятельности человека, уже сегодня подавляющее число электростанций в стране работает в критическом, предаварийном режиме, 20 процентов основного генерирующего оборудования подлежит демонтажу по условиям безопасной эксплуатации. Около 45 процентов активной части основных производственных фондов в энергетике проработало более 20 лет. В нефтеперерабатывающей промышленности по большинству предприятий износ достиг 90 процентов их первоначальной стоимости. Шахтный фонд почти на 70 процентов состоит из шахт, введенных в эксплуатацию более тридцати лет назад, более 100 шахт необходимо закрывать как нерентабельные. К этому следует добавить техническую отсталость. В нефтяной и газовой промышленности только 10 - 14 процентов
эксплуатируемого оборудования отвечает мировому уровню.
Все эти трудности в большей или меньшей степени характерны и для энергетики Красноярского края [4]. Как никогда обострился комплекс проблем, связанных с дефицитом тепла в Красноярске и других городах края. По-прежнему преобладают расточительные подходы в потреблении энергоресурсов. Отсутствует какая-либо система эффективных методов экономического стимулирования энергосбережения. В соответствии с требованиями СНиП предстоит решать непростую задачу снижения потерь через ограждающие конструкции зданий и сооружений. Расчеты и результаты теплоэнергетических испытаний показывают, что общие теплопотери зданий на 50 - 60 процентов выше нормативных [5].
Решение этих и других проблем в ТЭК края становится насущно необходимым и неотложным. Государственная Дума и Правительство Российской Федерации предпринимают конкретные шаги по переводу экономики России с энергорасточительного на энергосберегающий путь развития [6, 7]. Принят федеральный закон Российской Федерации № 261-ФЗ

Результаты замеров температурных параметров и расходов показали сильную неравномерность и несбалансированность потокораспределения теплоносителя. Задачи мониторинга и управления энергопотреблением требуют создания современных информационных систем анализа эффективности и прогнозирования потребления ресурсов в коммунальном комплексе. Адекватные обобщенные аналитические данные по районам (территории в целом) невозможно получить без наличия точной исходной информации о потреблении ресурсов по зданиям и центральными тепловыми пунктами. Комплекс исходных данных для анализа различается для объектов разного уровня, при этом наиболее точной должна быть информация с низовых объектов: зданий, центральных тепловых пунктов, или, говоря точней, с приборов учета, установленных у этих потребителей.
Масштабная работа в рамках комплексного проекта территориального энергосбережения может позволить создать уникальный инструментарий системного анализа и прогноза динамики энергопотребления и энергоэффективности коммунального хозяйства, учета работы комплекса потребителей, без которого невозможно оптимизировать работу, как крупных источников тепловой энергии, так и всего комплекса в целом.
Главным недостатком проведенных ранее исследований по повышению эффективности системы теплоснабжения явилось то, что традиционно рассматривалась только система обеспечения потребителей тепловой энергии с помощью теплового баланса, а эксергетический метод использовался только для оценки эффективности источников теплоснабжения, но не в тепловых сетях. Такая ситуация ограничивала возможность применения методов системного анализа и оптимизации для повышения эффективности процессов выработки, транспортировки и потребления тепловой энергии [34, 35].
Анализ существующих подходов и методов исследования систем