Концепция и структура имитационной модели оценки энергоэффективности при генерации тепла
Проблема энергоэффективности в теплоэнергетике. Выработка оптимальной стратегии энергосбережения теплогенерирующего источника. Схема производства энергии. Разработка модели энергогенерирующего источника на основе методов имитационного моделирования.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.06.2018 |
| Размер файла | 777,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Институт Государственного управления, Главный редактор - д.э.н., профессор К.А. Кирсанов права и инновационных технологий (ИГУПИТ) тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 - до 1800)
Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» №3 2013 Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru
Размещено на http://www.allbest.ru/
http://naukovedenie.ru 57ЭРГСУ313
Институт Государственного управления, Главный редактор - д.э.н., профессор К.А. Кирсанов права и инновационных технологий (ИГУПИТ) тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 - до 1800)
Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» №3 2013 Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru
1
http://naukovedenie.ru 57ЭРГСУ313
Ростовский государственный строительный университет
Концепция и структура имитационной модели оценки энергоэффективности при генерации тепла
08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством
Страхова Наталья Анатольевна,
заведующая кафедрой "Отопление, вентиляция и кондиционирование", доктор технических наук, профессор
Лебединский Павел Алексеевич,
аспирант кафедры "Отопление, вентиляция и кондиционирование"
Аннотации
В статье представлен обзор современной ситуации в области генерации, транспортировки энергоносителей. Представлена схема производства энергии. Разработана модель энергогенерирующего источника на основе методов имитационного моделирования, в которой можно проследить степень влияния той или иной меры, комплекса мероприятий на основные экологические, технологические, экономические показатели производственного цикла электро- и теплоэнергии, такие как объемы загрязнения окружающей среды, потери, объем потребляемых первичных ресурсов.
Ключевые слова: Энергоэффективность, энергосбережение, имитационное моделирование, модель энергогенерирующего источника, схема процесса производства энергоресурсов.
This paper reviews the current situation in the generation, transportation energy sources. A scheme of energy power generating source. model is developed based on the methods of simulation, in which we can trace the extent to which a given measure, a set of measures affect on environmental, technological and economic indicators of the production cycle of electric and thermal energy, such as the volume of pollution the loss, the amount consumed by primary resources.
Keywords: Energy efficiency, energy conservation, simulation, model power generating source, the process of energy production scheme.
Основное содержание исследования
Проблема энергоэффективности в теплоэнергетике в настоящее время стоит крайне остро. Это и увеличенное количество выбросов в атмосферу, влияющее на чистоту окружающего воздуха, и как следствие на качество жизни населения. Это и повышенное потребление первичных ресурсов (угля, мазута, газа, воды), а также электроэнергии, необходимых для производства единицы тепла. Это потери при транспортировке в виду изношенности и неэнергоэффективности теплотрасс, ведущих от генерирующего источника к потребителям. Оборудование и инфраструктура находится в критическом состоянии, уровень износа составляет 56,0% [1,2]. Последнее обусловливает низкую экономическую эффективность и неконкурентоспособность предприятий малой теплоплоэнергетики. Перед муниципальными образованиями, на которых расположена основная часть подобных теплогенерирующих предприятий, остро стоит проблема технической реконструкции теплогенерирующих мощностей и сопутствующей им инфраструктуры, а также обеспечения экономической целесообразности этой реконструкции в условиях хронического недофинансирования.
Соответственно для лиц, принимающих подобного рода решения (ЛПР), необходимо четкое понимание того, какие мероприятия в рамках реконструкции целесообразно применить и в какой последовательности, какими ключевыми оценочными индикаторами при этом необходимо воспользоваться и какими будут последствия принятых решений. В силу этого ключевыми оценочными индикаторами наряду с основными техническими показателями должны выступать экологические и экономические показатели. Для хозяйствующего субъекта любой формы собственности экономия первичных энергоресурсов, снижение экологических издержек и объемов загрязнения окружающей среды, а также сроков окупаемости мероприятий в рамках средне - и долгосрочного планирования всегда являются приоритетными направлениями деятельности.
Выработка оптимальной стратегии энергосбережения теплогенерирующего источника должна базироваться на анализе полного жизненного цикла его работы: генерации, распределения и потребления тепловой энергии. Наилучшим средством описания подобного рода стратегии выступает имитационное моделирование, позволяющее обеспечить взаимосвязь материальных и финансовых потоков.
По Р. Шеннону, имитационное моделирование является одним из основных инструментов в системах поддержки принятия решений, оно позволяет исследовать большое число альтернативных вариантов решений, проигрывать различные сценарии при любом сочетании входных данных [3]. Главное преимущество имитационного моделирования состоит в том, что исследователь для проверки новых стратегий и принятия решений, при изучении возможных ситуаций, всегда может получить ответ на вопрос “Что будет, если?.". Имитационная модель позволяет прогнозировать, когда речь идет о проектируемой системе или исследуются процессы развития.
Применительно к задаче оценки энергоэффективности при генерации тепла в основу принципиальной схемы имитационной модели положена типовая последовательность производства и транспортировки тепловой энергии. На ее входе находятся ресурсы: вода, электроэнергия, топливо, человеческие ресурсы, а так же информация по потерям, тарифам, удельным нормам потребления, виду топлива, выбросам, сбросам и т.п. (рис.1). Далее все попадает в "черный ящик", роль которого выполняет теплогенерирующий источник. На выходе модели мы имеем тепловую энергию, выбросы, сбросы, твердые отходы, а также информацию по экономическому балансу.
энергосбережение теплоэнергетика имитационное моделирование
Рис.1. Схема процесса производства энергоресурсов
Математическое описание имитационной модели произведено на основе пакета структурного моделирования iThink Analyst v 9.1.3 фирмы "High Performance Systems, Inc." Данный пакет ориентирован на моделирование динамических процессов и потому идеально подходит для решения поставленной задачи.
Использование компьютерных технологий позволило нам создать многоуровневую модель функционирования энергогенерующего источника (роль, которого выполняет котельная) и сопутствующей ей инфраструктуры (системы теплотрасс), описываемой совокупностью ключевых оценочных параметров - индикаторов. В частности, источник генерации тепла характеризуется удельным потреблением ресурсов (на производство 1 Гкал), выбросами, сбросами, а также потерями тепла при его транспортировке [1]. В модели все параметры объединены в группы - взаимосвязанные блоки, среди которых блок параметров, содержащий определяющие работу теплогенерирующего источника, блок мер по энергосбережению и повышению энергоэффективности (рис.2).
Ввиду того, что данная версия пакета iThink не русифицирована, то при моделировании использованы английские аббревиатуры названий соответствующих блоков и параметров.
Модель включает пять взаимосвязанных блоков, четыре из которых отражают показатели-индикаторы генерирующего источника, ресурсные показатели в блоке Generator Resourses indicators; производственно-технические индикаторы в блоке Generator Technical indicators; экономические индикаторы в блоке Generator Economical indicators и основной блок Generator Technical Cycle, в котором находится концептуальная часть модели. Все перечисленные блоки взаимосвязаны друг с другом, что свидетельствует о том, что изменение одних групп показателей влечет изменение других.
В частности, отдельным блоком модели Arrangments предусмотрены меры по повышению энергоэффективности и энергосбережению, которые оказывают влияние на главный блок, изменение в котором в свою очередь влияют на изменения в остальных трех блоках.
Использование данной модели на практике позволяет решать следующие задачи:
? определить эффективность работы теплогенерирующего источника, в сравнении с нормативными данными и показателями, используемыми в данной методике, на основании накопленного опыта испытаний;
? оценить потенциал энергоэффективности работы исследуемого объекта;
? оценить потребности теплогенерирующего источника в топливе, электрической энергии, воде;
? сделать прогноз потребности в первичных ресурсах на краткосрочный период.
Рис. 2. Схема имитационной модели
Основным блоком в модели является "Generator Tecnical Cycle". Именно он описывает производство тепловой энергии и транспорт тепла до потребителей (рис. 3). Тепловая энергия производится в потоке "Production Flow", аккумулируется в накопителе "Production Storage".
На производство тепловой энергии требуется вода "Water Abs", топливо "Fuel Abs", электричество "Electricity Abs", люди "People", а также количество выбросов и сбросов, учитывающиеся в "Emissions".
Расчет всех показателей ведется через удельные величины на произведенную единицу. Эти показатели содержатся для воды в "Water per 1 Product"; для топлива - "Fuel Per 1 Product"; электричества - "Electricity Per 1 Product"; персонала - "Level of Automation"; для выбросов и сбросов - "Percent Emissions".
Рис. 3. Блок генерации и транспортировки теплоэнергии
Этап транспортировки характеризуется показателем потерь "Losses Abs", рассчитываемым как произведение объема поставляемого тепла "Transport Flow" на средний процент потерь по инфраструктуре "Percent Losses".
Рис. 4. Блок показателей потребления воды, потерь и выбросов
Производным блоком из блока "Generator Tecnical Cycle" в модели выступает блок "Generations Resourses indicators" (рис.4), отвечающий за накопление основных показателей воды, потерь тепла, выбросов в атмосферу. У "Water Abs", “Losses Abs”, “Emissions Abs" показатели потребления воды, потерь, выбросов за 1 период. Благодаря блоку мы можем оценить динамику изменения и их значения на конец расчетного периода. Аналогичным образом накапливаются и остальные показатели, характеризующие технологический цикл производства энергии.
Литература
1. Горлова Н.Ю., Новгородский Е.Е., Чешев А.С., Страхова Н.А. Совершенствование методов повышения эколого-экономической эффективности энергосберегающей деятельности в промышленности: монография. - Ростов-на-Дону: ЗАО "Ростиздат", 2011. - 188с.
2. "Вопросы экономики", No2, 2009 И. Башмаков, Российский ресурс энергоэффективности: масштабы, затраты и выгоды.
3. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука, М.: Мир, 1978.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность понятий энергосбережения и энергоэффективности. Общие для всех стран рекомендации по энергоэффективности. Иерархическая структурная схема энергии сложной системы. Методы определения форм энергии. Анализ методов определения состояния форм энергии.
реферат [139,1 K], добавлен 17.09.2012Энергетическая политика в Российской Федерации в настоящее время. Государственные проекты в области энергосбережения. Барьеры повышения энергоэффективности. Энергосбережение в странах Евросоюза, США и Китае. Комплекс мер по повышению энергоэффективности.
реферат [90,6 K], добавлен 14.04.2015Генератор и аккумуляторная батарея: определение внутреннего сопротивления источника электрической энергии, анализ соотношение между электродвижущей силой и напряжением на его зажимах. Схема источника тока в генераторном режиме и в режиме потребителя.
лабораторная работа [21,2 K], добавлен 12.01.2010Энергосбережение как энергетический ресурс; понятие, цели, принципы и задачи энергосбережения и повышения энергоэффективности. Проблемы, пути решения и современное состояние развития энергосбережения в России, направления эффективного энергопотребления.
реферат [1,7 M], добавлен 27.07.2010Основы энергосбережения, энергетические ресурсы, выработка, преобразование, передача и использование различных видов энергии. Традиционные способы получения тепловой и электрической энергии. Структура производства и потребления электрической энергии.
реферат [27,7 K], добавлен 16.09.2010Параметры системы теплоснабжения. Определение расхода теплоносителя. Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения. Расчет технико-экономической эффективности от регулировки ТС. Автоматизация котельного агрегата.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 20.03.2017Тепловые насосы, работающие от воздушного источника, принцип их действия. Принципиальная схема работы. Организация работы отопительной системы. Рынок воздушных тепловых насосов в странах Северной Европы. Повышение энергоэффективности воздушных насосов.
курсовая работа [719,1 K], добавлен 01.06.2015Технологический процесс транспортировки нефти в РУП "Гомельтранснефть Дружба". Анализ электрической нагрузки ЛПДС "Мозырь". Расчет токов короткого замыкания и выбор комплектного оборудования. Разработка математической модели оценки энергоэффективности.
дипломная работа [969,5 K], добавлен 11.10.2013Выявление характера зависимостей составляющих основного удельного сопротивления движению при перемещении под током и без него. Использование метода имитационного моделирования. Анализ снижения аэродинамического коэффициента при уменьшении отпора хода.
отчет по практике [91,3 K], добавлен 15.07.2017Косвенные способы энергосбережения электроприводами. Анализ методов повышения энергоэффективности насосных станций. Регулирование потока с помощью вихревых клапанов. Оптимизация работы насосов путем использования частотно-регулируемого привода.
магистерская работа [1,0 M], добавлен 05.02.2017Характеристика Солнца как источника энергии. Проектирование и постройка зданий с пассивным использованием солнечного тепла, способы уменьшения энергопотребления. Виды концентрационных станций, конструкции активной гелиосистемы и вакуумного коллектора.
реферат [488,8 K], добавлен 11.03.2012Принципиальная схема источника напряжения ВС 4-12 – стандартная, доработанная. Принципиальная схема защитного устройства выпрямителя от перегрузок по току. Выбор типа транзисторов и минимального сопротивления резисторов.
реферат [54,3 K], добавлен 19.03.2007Определение расчетных нагрузок сети предприятия. Вычисление оптимальной схемы электроснабжения завода. Выбор изоляторов, шин, трансформаторов, выключателей, заземлителей, ограничителей. Разработка вопроса повышения энергоэффективности предприятия.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 13.06.2015Оптимальные условия возбуждения эксиламп барьерного разряда. Рабочие среды и спектры их излучения. Принцип работы резонансного источника питания гармонического напряжения. Описание экспериментальной установки. Измерение мощности излучения эксилампы.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 08.10.2015Основные меры по энергосбережению в жилищно-коммунальном хозяйстве. Автоматизация теплового пункта. повышения энергоэффективности технических систем зданий. Распределение тепловых потерь в зданиях. Распределение тепловых потерь в зданиях, домах.
реферат [23,6 K], добавлен 16.09.2010Источники вторичного электропитания (ИВЭП) для ЭВМ. Проблема миниатюризации ИВЭП вследствие снижения уровней питающих напряжений и повышения их мощности. Электрическая схема, расчет показателей технологичности, экономичности модернизированного устройства.
дипломная работа [263,6 K], добавлен 04.04.2012Способы повышения энергоэффективности производства и распределения электрической энергии путем внедрения установок компенсации реактивной мощности. Совершенствование электрификации животноводческого комплекса с. Большепесчанское Омской области.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 23.06.2011Проектирование системы теплоснабжения поселка. Подбор оборудования участков тепловой сети и компоновка монтажных схем. Выбор котельного агрегата и топлива. Внедрение автоматического регулирования отпуска тепла для повышения энергоэффективности здания.
дипломная работа [380,8 K], добавлен 15.05.2012Компоновка источников сварочного тока, их основные параметры. Схема силовой части инверторного источника. Назначение фильтров, принцип зарядки конденсаторов, устройство трансформаторов. Данные намоточных узлов источника. Схема блока управления источником.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 26.12.2010Пути и методики непосредственного использования световой энергии Солнца в промышленности и технике. Использование северного холода как источника энергии, его потенциал и возможности. Аккумулирование энергии и повышение коэффициента полезного действия.
реферат [18,0 K], добавлен 20.09.2009
