Simulation-Based Method for Supply Temperature Optimization in District Heating System

Abstract

ВведениеСистемы централизованного теплоснабжения нашли широкое применение в крупных горо-дах благодаря высокой эффективности совместной выработки тепловой и электрической энергии на теплоэлектростанциях [1]. Такие системы состоят из одного или нескольких источников тепла и множества потребителей, соединённых сетью трубопроводов. Потребителями в такой системе являются объекты различного назначения: промышленные предприятия, торговые комплексы, образовательные учреждения, офисные и жилые здания и др. [2]. При этом потребители тепловой энергии могут иметь собственные системы управления подачей и распределением тепловой энер-гии -автоматизированные индивидуальные тепловые пункты (АИТП) [3].Однако для многих систем централизованного теплоснабжения в Российской Федерации в настоящее время характерно наличие объектов, в которых отсутствует АИТП. В этом случае на тепловых станциях применяется качественное регулирование, при котором подача тепловой энергии регулируется посредством изменения температуры подаваемого теплоносителя [4]. В связи с этим появилась задача поддержания оптимальной температуры теплоносителя на выхо-де источника тепла, достаточной для предоставления всем потребителям требуемого количества тепловой энергии.Первым вариантом решения этой задачи стало составление температурных графиков зависи-мости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха [5,6]. Данное решение хорошо зарекомендовало себя на практике. Однако с развитием автоматизированных систем поя-вился доступ не только к текущей и статистической информации о состоянии и характеристиках Южно-Уральский государственный университет, г. ЧелябинскДля многих систем централизованного теплоснабжения в Российской Федерации в на-стоящее время характерно наличие потребителей, в которых не производится автоматическое регулирование потребления тепловой энергии в зависимости от температуры наружного воз-духа ввиду отсутствия систем автоматизации на индивидуальных тепловых пунктах. Поэтому основным механизмом качественного регулирования подачи тепловой энергии потребителям является изменение температуры теплоносителя, подаваемого от источника тепла. В условиях различных структурных изменений сети теплоснабжения, а также изменений теплогидравли-ческих характеристик потребителей, актуальной задачей является оперативное определение оптимального задания температуры теплоносителя на источнике.Статья посвящена задаче оптимизации температуры теплоносителя, подаваемого от ис-точника тепла, в системах централизованного теплоснабжения с применением имитационного моделирования. Рассматривается метод оптимизации температуры теплоносителя, основан-ный на использовании штрафных функций по температуре воздуха в помещениях и количест-ву потребляемой тепловой энергии. Авторы исследуют влияние весовых коэффициентов кон-курирующих оценок экономии и комфортности температуры воздуха в помещениях на ре-зультаты решения рассматриваемой задачи оптимизации с использованием указанного метода.Ключевые слова: централизованная система теплоснабжения, моделирование, оптими-заци...