By this author

Implementation of Renewable Energy and Nuclear-Hydrogen Plants in Local Power Systems (on the Example of the Republic of Sakha (Yakutia))

Issue number 4 from 01.04.2023

Выполнена модификация модели развития и расчета режимов электроэнергетических систем ОРИРЭС с целью учета электролизных водородных установок как потребителей электроэнергии с переменным графиком потребления, улучшающих режимы работы энергосистемы и производящих водород. С использованием модифицированной модели проведены оптимизационные расчеты имплементации атомно-водородных установок и возобновляемых источников энергии в локальные энергосистемы Якутии (Западную, Центральную и Южную) в условиях их развития на перспективу до 2035 г. Расчеты показали технико-экономическую возможность работы указанных установок в рамках локальных энергосистем Якутии, а также работоспособность самих энергосистем. Были получены объемы внедрения возобновляемых и атомно-водородных установок в энергосистемы Якутии, рассчитаны суточные и сезонные режимы их загрузки, а также определены условия такого внедрения и необходимые уровни стимулирования, обеспечивающие их реализацию.

97 0

Comprehensive Scientific and Methodological Support for Modeling and Optimization of Heat Energy Markets

Issue number 5 from 01.05.2023

Теплоснабжение представляет важнейшую сферу предоставления энергетических услуг, оказываемых широкому кругу потребителей. Эта отрасль определяет благосостояние общества, социальную стабильность и конкурентоспособность экономики многих стран мира. Процессы либерализации энергетики, начатые в начале 90-х XX века, привели к появлению новых форм управления теплоснабжением на базе рыночного взаимодействия производителей и потребителей тепловой энергии. В условиях рынка проблема оптимизации теплоснабжающих систем существенно усложняется, и ее структуризация становится многовариантной в зависимости от особенностей организации отрасли. Для решения задач оптимального функционирования и развития теплоснабжающих систем в изменившихся условиях наряду с существующими методами оптимизации появляется необходимость в использовании новых подходов, ориентированных на решение задач в некоторых специфических неопределенных ситуациях, характеризуемых противоречивыми интересами сторон, и нередко определяемыми как конфликтные. В работе представлен комплексный научно-методический подход на основе математического моделирования для решения задач по управлению развитием и функционирования теплоснабжающих систем в условиях рыночной экономики.

110 0

Methods and Models for Optimal Managing of District Heating System Accounting Reliability Based on Lagrange Multiplier Method and Markov Random Process

Issue number 6 from 01.06.2023

Основная цель исследования заключается в определении оптимального режима функционирования теплоснабжающей системы при минимизации эксплуатационных затрат на производство и распределение тепловой энергии с учетом ожидаемых экономических потерь от возможных недоотпусков тепловой энергии при отказах элементов системы. Для получения параметров, соответствующих такому режиму, предложен методический подход, заключающийся в совместном расчете узловых цен на тепловую энергию и показателей надежности в исследуемой системе при реализации различных аварийных состояний (отказов элементов). Определение узловых цен на тепловую энергию осуществляется с помощью метода множителей Лагранжа, при этом расчет проводится с учетом различной стоимости производства на источниках тепловой энергии и распределения теплоносителя по тепловой сети. В рамках решаемой задачи в качестве узловых показателей надежности используются недоотпуски тепловой энергии потребителям в аварийных состояниях системы и соответствующие им экономические эквиваленты (ущербы). Оценка вероятностей реализации аварийных состояний осуществляется с помощью моделей марковского случайного процесса. Общей методической основной для моделирования теплогидравлических режимов в системе, в том числе аварийных, являются закономерности теории гидравлических цепей. Разработанные методы и модели, наряду с основной сформулированной задачей оптимального управления, позволяют на основе получаемых показателей идентифицировать наиболее “узкие” места в системе, соответствующие максимальным экономическим потерям от нарушения теплоснабжения потребителей. Проведен вычислительный эксперимент на основе тестовой схемы теплоснабжающей системы с применением предложенного методического и вычислительного аппарата. Полученные результаты проанализированы, представлены их графические интерпретации, сформулированы направления дальнейших исследований.

102 0

Automation of Computations in Designing an Integrated Energy System Based on Its Digital Twin

Issue number 2 from 01.02.2024

Построение интегрированных энергетических систем (ИЭС) на базе традиционных работающих раздельно энергосистем обеспечивает повышение эффективности и надежности энергоснабжения потребителей. При этом ИЭС являются сложными для проектирования системами. Цифровой двойник является инструментом, позволяющим объединить все необходимые для проектирования ИЭС средства в едином информационном пространстве. Программные средства, реализующие цифровой двойник ИЭС, требуют высокой вычислительной гибкости, что обусловлено необходимостью моделирования разнообразного оборудования и привлечения широкого спектра методов и математических моделей. Автоматизация процесса построения вычислительной подсистемы цифрового двойника является высокоэффективным решением для преодоления перечисленных выше проблем. В настоящей статье предлагается методический подход к автоматизации построения вычислительной подсистемы цифрового двойника ИЭС. Этот подход предполагает использование современных средств метапрограммирования в рамках единой программной платформы для выполнения автоматизированного построения. В процессе построения реализуется методология Model-Driven Engineering и используются знания о предметной области, формализованные в виде онтологий. Цифровой двойник, полученный в результате практического применения предложенного методического подхода, позволяет проводить компьютерное и математическое моделирования ИЭС в виртуальном пространстве с исследованием различных конфигураций их построения.

125 0

Methodological provisions to the formation and the ensuring of efficiency and reliability of district-distributed heating systems

Issue number 5 from 01.05.2024

Предлагается методология решения задач оптимального развития теплоснабжающих систем: анализа зон эффективности и надежности теплоснабжения потребителей. При решении обеих задач применяется узловой подход, позволяющий получать наиболее детализированные результаты, максимально адаптированные к реальным условиям. На основе предложенных методов и моделей разработан алгоритм трансформации существующих теплоснабжающих систем в централизованно-распределенные системы с имплементацией просьюмеров (активных потребителей) для покрытия нагрузки, выходящей за границы эффективности централизованного теплоснабжения.

101 0

Determination of efficiency and reliability criteria for the actual district heating system and proposals for the development of a distributed heating supply area based on prosumer

Issue number 1 from 10.01.2026

Представлены основные результаты практического применения разработанного авторами методического обеспечения для решения задач эффективного развития теплоснабжающих систем, включая определение зон эффективности централизованного теплоснабжения, технико-экономическую оценку имплементации распределенных источников тепловой энергии просьюмеров на границах радиусов эффективного теплоснабжения, анализ и обеспечение надежности теплоснабжения потребителей централизованно-распределенного сектора системы.

32 0

Design of integrated energy systems based on their digital twins

Issue number 1 from 10.01.2026

Проектирование интегрированных энергетических систем (ИЭС) представляет собой сложную задачу, что вызвано сетевой конфигурацией, широким спектром используемого оборудования и математических моделей подсистем ИЭС. Цифровой двойник позволяет моделировать в виртуальном пространстве различные конфигурации ИЭС и получать оптимальный вариант построения исследуемой системы. В статье предложены принципы построения цифровых двойников для решения задач проектирования ИЭС. Представлен разработанный авторами методический подход к проектированию ИЭС на основе ее цифрового двойника. Приведены результаты моделирования тестовой схемы энергоснабжения, полученные на программной реализации компонентов цифрового двойника ИЭС.

50 0

Methods for Developing Integrated Heating and Cooling Systems in the Far North

Issue number 4 from 10.01.2026

Предложены методы развития интегрированных систем тепло- и холодоснабжения (ИСТХ) в условиях Крайнего Севера для повышения эффективности работы энергетических систем с комбинированной выработкой электро-, теплоэнергии и холода при сокращении вредных выбросов в атмосферу. Технология ИСТХ может быть актуальна в регионах Крайнего Севера с резко континентальным климатом с холодной зимой до минус 65°С и жарким летом до плюс 39°С. В таких регионах при строительстве тепловых электростанций предпочтение отдается ТЭЦ с газотурбинными установками на природном газе для обеспечения значительных зимних тепловых нагрузок, что создает значительный объем сбросного тепла в летнее время и приводит к неэффективному использованию теплоты сгорания топлива в это время. В то же время сбросное тепло от ТЭЦ может быть использовано в качестве дешевой энергии для работы абсорбционных холодильных установок для централизованного холодоснабжения потребителей в составе ИСТХ. При решении задачи развития таких систем в условиях Крайнего Севера формируются сценарии присоединенной холодильной нагрузки, учитывающие местные условия, и производится поиск варианта технологии холодоснабжения с наилучшими технико-экономическими параметрами, рассчитанными на выполнение заданных технических условий и ограничений. Результаты применения разработанных методов для решения задачи развития ИСТХ для города Якутска обеспечили снижение экономически обоснованного тарифа на холод до 39% относительно электрических кондиционеров, увеличение коэффициента использования теплоты топлива в летние месяцы до 55% и снижение выбросов CO до 69 тыс. т в год.

54 0