Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Подход к модернизации систем централизованного теплоснабжения с преобладанием коммунально-бытовых потребителей для повышения их гибкости, энергоэффективности и экологичности

Е. Е. Бойко, Ф. Л. Бык, П. В. Илюшин, Л. С. Мышкина

Аннотация


Необходимость модернизации существующих систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) обусловлена повышением требований к их гибкости, энергоэффективности и экологичности. Техническая политика разных стран в отношении СЦТ учитывает перечисленные цели, а также исторические, климатические и региональные особенности ресурсной, технологической и экономической доступности различных источников тепловой энергии. Цель исследования заключается в анализе методов повышения гибкости, энергоэффективности и экологичности СЦТ с преобладанием коммунально-бытовых потребителей. В работе исследуется вариант перехода СЦТ с третьего на четвёртое поколение за счёт расширения разнообразия источников тепловой энергии и создания интеллектуальных систем управления СЦТ. В исследовании разработаны модель и методика оптимизации состава источников тепловой энергии и режимов их работы при покрытии графика тепловой нагрузки территории с преобладанием коммунально-бытовых потребителей. В качестве основного источника тепловой энергии рассматриваются газопоршневые (ГПУ) и газотурбинные (ГТУ) когенерационные установки (КГУ), эффективность которых повышается за счёт совместной работы с электробойлерами, тепловыми накопителями, источниками низкопотенциального тепла и абсорбционными холодильными машинами. Основной акцент в исследовании сделан на оценку экологического эффекта от применения КГУ, как фактора повышения инвестиционной привлекательности СЦТ. Показано, что переход СЦТ на следующее поколение невозможен без изменения институциональной среды, существенного усиления роли активных потребителей и внедрения интеллектуальных систем управления СЦТ.

Ключевые слова


система централизованного теплоснабжения, гибкость, энергоэффективность, экологичность, когенерационная установка, коммунально-¬бытовой потребитель, электробойлер, тепловой насос, тепловой накопитель, интеллектуальная система управления

Полный текст:

PDF

Литература


Chen W., Huang Z., Chua K. J. Sustainable energy recovery from thermal processes: a review // Energy, Sustainability and Society. 2022. Vol. 12(1).

Bai H. Y. A review of heat recovery technologies and their frost control for residential building ventilation in cold climate regions / H. Y. Bai, P. Liu, M. J. Alonso, H. M. Ma¬thisen // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022. Vol. 162(7). 112417.

Wang W. Optimal Operation of an Integrated Electricity-heat Energy System Considering Flexible Resources Dispatch for Renewable Integration / W. Wang, S. Huang, G. Zhang, et al. // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2021. Vol. 9(4). P. 699 – 710.

Golobokov S. The use of solid household waste as fuel in the housing and utilities sector / S. Golobokov, I. A. Lesin, A. A. Tichomirova, M. M. Chukareva // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 866(1). 012029.

Бойко Е. Е. Способы повышения эффективности территориальных систем энергоснабжения / Е. Е. Бойко, Ф. Л. Бык, П. В. Илюшин, Л. С. Мышкина // Известия высших учебных заведений. Сер. «Электромеханика». 2022. Т. 65. № 4. С. 108 – 117.

Brodny J., Tutak M. Analysis of the efficiency and structure of energy consumption in the industrial sector in the European Union countries between 1995 and 2019 // Science of The Total Environment. 2022. Vol. 808. 152052.

Otsuka A. Industrial electricity consumption efficiency and energy policy in Japan // Utilities Policy. 2023. Vol. 81. 101519.

Industry reports. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/district-heat- ing-market (дата обращения: 15.09.2023).

Department for Business, Energy & Industrial Strategy (BEIS). Valuation of energy use and greenhouse gas emissions — supplementary guidance to the HM treasury green book on appraisal and evaluation in central government. [Электронный ресурс]. URL: https://assets.publishing.service.gov. uk/government/uploads/system/uploads/ attachment data/file/1024054/1.Valuation_ of_energy_use and_greenhouse_gas_emi- sions_for_appraisal_CLEAN.pdf (дата обращения: 18.09.2023).

World energy statistics. [Электронный ресурс]. URL: https://www.eeseaec.org/ proizvodstvo-elektroenergii-v-regionah-i- stranah-mira (дата обращения: 18.09.2023).

Euroheat and power publications, reports, studies. [Электронный ресурс]. URL: https://www.euroheat.org/media-centre/ publications.html (дата обращения: 15.09.2023).

Angelidis O. District heating and cooling networks with decentralised energy substations: Opportunities and barriers for holistic energy system decarbonization / O. Angelidis, A. Ioannou, D. Friedrich, et al. // Energy. 2023. Vol. 269(22). 126740.

Boesten S. 5th generation district heating and cooling systems as a solution for renewable urban thermal energy supply / S. Boesten, W. Ivens, S. C. Dekker, H. Eijdems // Advances in Geosciences. 2019. Vol. 49. P. 129 – 136.

Johansen K., Werner S. Something is sustainable in the state of Denmark: A review of the Danish district heating sector // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022. Vol. 158 (472). 112117.

Danish Board of District Heating. [Электронный ресурс]. URL: https://dbdh.dk/ wp-content/uploads/2020/09/FJV-Bran- chestatistik-2020.pdf (дата обращения: 21.09.2023).

Kontu K., Rinne S., Junnila S. Introducing modern heat pumps to existing district heating systems — Global lessons from viable decarbonizing of district heating in Finland // Energy. 2018. Vol. 166. P. 862 – 870.

Vadén T. To continue to burn something? Technological, economic and political path dependencies in district heating in Helsinki, Finland / T. Vadén, A. Majava, T. Toivanen, et al. // Energy Research & Social Science. 2019. Vol. 58. 101270.

News portal Rambler. [Электронный ресурс]. URL: https://news.rambler.ru/disasters/41355823-3-cheloveka-pogibli- v-rezultate-razryva-staroy-truby-sistemy- teplosnabzheniya-v-tsentralnom-kitae/ (дата обращения: 22.09.2023).

Energy data statistic. [Электронный ресурс]. URL: https://energystats.enerda- ta.net/co2/emissions-co2-data-from-fuel- combustion.html (дата обращения: 22.09.2023).

Latest news, comments and reports on energy. [Электронный ресурс]. URL: https://www.iea.org/energy-system/build- ¬ings/heating (дата обращения: 15.09.2023).

Liang J., Qiu Y., Xing B. Impacts of electric-driven heat pumps on residential electricity consumption: An empirical analysis from Arizona, USA // Cleaner and Responsible Consumption. 2021. Vol. 4(1). 100045.

Kuang B. Data-driven analysis of influential factors on residential energy end-use in the US / B. Kuang, C. Schelly, G. Ou, et al. // Journal of Building Engineering. 2023. Vol. 75. 106947.

International Renewable Energy Agency. Innovation outlook Thermal Energy storage. [Электронный ресурс]. URL: https://www.irena.org/-/media/Files/ IRENA/Agency/Publication/2020/Nov/ IRENA Innovation Outlook TES 2020.pdf (дата обращения: 17.09.2023).

Copenhagen center on energy efficiency. [Электронный ресурс]. URL: https:// c2e2.unepccc.org/kms object/open-dist- rict-heating-in-stockholm-sweden / (дата обращения: 13.09.2023).

Magnusson D., Grendel I. Large technical systems in shrinking municipalities — Exploring system reconfiguration of district heating in Sweden // Energy Research & Social Science. 2023. Vol. 97. P. 1 – 14.

Industry reports. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/united-states-heat-pump-market (дата обращения: 10.09.2023).

Boyko E. E. Methods to improve reliability and operational flexibility by integrating hybrid community mini-grids into power systems / E. E. Boyko, F. L. Byk, L. S. Myshkina, P. V. Ilyushin, K. V. Suslov // Energy Reports. 2023. Vol. 9. P. 481 – 494.

Byk F. L., Ilyushin P. V., Myshkina L. S. Forecast and Concept for the Transition to Distributed Generation in Russia // Studies on Russian Economic Development. 2022. Vol. 33. No. 4. P. 440 – 446.

Postnikov I., Stennikov V. Modifications of probabilistic models of states evolution for reliability analysis of district heating systems // Energy Reports. 2020. Vol. 6. No. 2. P. 293 – 298.

Penkovskii A., Stennikov V., Postnikov I. Unified heat supply organization: Mathematical modeling and calculation // Energy Procedia. 2019. Vol. 158. P. 3439 – 3444.

Lei Z. Strategy analysis about the active curtailed wind accommodation of heat storage electric boiler heating / Z. Lei, G. Wang, T. Li, S. Cheng, J. Yang, J. Cui // Energy Reports. 2021. Vol. 7. No. 2. P. 65 – 71.

Li J. Improving wind power integration by regenerative electric boiler and battery energy storage device / J. Li, Y. Fu, C. Li, J. Li, Z. Xing, T. Ma // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2021. Vol. 131. No. 10. 107039.

European Commission. A Clean Planet for all European strategic long-term vision for a prosperous, modern, competitive and climate neutral economy, 2018.

Business Views. [Электронный ресурс]. URL: https://inlnk.ru/DBl67a (дата обращения: 24.09.2023).




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.26.31.002

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© 1998 – 2023 НТФ «Энергопрогресс»

Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru

 

Наши партнеры

                

Выставки: