авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Многокритериальное оценивание и направления повышения системной энергетической эффективности теплоснабжения от автономных энергоисточников

-- [ Страница 1 ] --
На правах рукописи
Посашков Михаил Викторович
МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ СИСТЕМНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ОТ АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГОИСТОЧНИКОВ
Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)
      1. АВТОРЕФЕРАТ
      2. диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук
      1. Самара – 2011

Работа выполнена на кафедре «Управление и системный анализ в теплоэнергетике» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Дилигенский Николай Владимирович.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Доктор технических наук, профессор Кузнецов Павел Константинович

Кандидат технических наук, Абрамов Сергей Юрьевич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ – ОАО «Инженерный центр Энергетики Поволжья», г. Самара.

Защита диссертации состоится «18» марта 2011 г. в 12-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.03 ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» по адресу: 443010, Россия, г. Самара, ул. Галактионовская, 141, корпус 6, аудитория 33.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, главный корпус, на имя ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, 18.

Автореферат разослан «17» февраля 2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Д 212.217.03 Н.Г. Губанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокие энергетические затраты снижают конкурентоспособность и инвестиционную привлекательность экономики страны, способствуют постоянному росту цен на энергоносители и на все виды товарной продукции и ухудшают экологию окружающей среды. Проведение энергоэффективной политики, использование энергосберегающих технологий – это магистральное направление повышения конкурентоспособности отечественной экономики, увеличения инвестиционной привлекательности производственных объектов, а также решение экологических вопросов.

Потенциал энергообеспечения в системах энергоснабжения страны составляет до 50%, и системная реализация энергосберегающей политики позволит сократить интегральные энергозатраты в 2…2,5 раза за счет эффективного и рационального использования энергетических ресурсов, комплексности проведения мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности при производстве, транспортировке и потреблении энергии.





Для проведения мероприятий по энергосбережению необходима разработка объективных методов комплексной оценки энергетической эффективности систем теплоснабжения, источников и потребителей энергии. Существующие методы анализа потенциала энергосбережения по частным показателям энергоэффективности не дают системных оценок. Требуется совершенствование методов анала комплексной энергоэффективности систем энергообеспечения на основе учета совокупности оценок по различным критериям качества - технологическим, экологическим, экономическим, потребительским.

Значительным резервом энергосбережения обладают системы теплоснабжения, в том числе децентрализованные системы с автономными источниками теплоснабжения. Они являются основными в муниципальных территориальных образованиях, где отсутствует развитая инженерная инфраструктура, и получают в условиях рыночной конкуренции широкое распространение в крупных городах. Так в Самарской области до 40% вырабатываемой тепловой энергии приходится на автономные теплоисточники: автономные котельные и индивидуальные котлы.

В соответствии с изложенным актуальной является проблема системного анализа, многокритериального оценивания и повышения энергетической эффективности систем децентрализованного теплоснабжения.

Диссертация выполнена в соответствии с федеральной программой «Энергосбережение Минобразования России», постановлением Губернатора Самарской области «О разработке Энергетической программы Самарской области на период до 2010 года», научно-технической программой Самарского государственного технического университета «Энергосбережение и управление энергоэффективностью в образовательных учреждениях».

Целью работы является системный анализ, многокритериальное оценивание и повышение энергетической эффективности систем децентрализованного теплоснабжения.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие основные задачи:

1) разработка способов многокритериального оценивания комплексной эффективности систем теплоснабжения;

2) формирование состава частных показателей и системная оценка энергоэффективности автономных теплоисточников и потребителей систем децентрализованного теплоснабжения;

3) построение методик оценок потенциалов энергосбережения в теплоснабжении индивидуальных потребителей;

4) обоснование направлений повышения энергоэффективности систем децентрализованного теплоснабжения.

Основными методами исследования являются методы системного и структурного анализа, методы оптимизации и нелинейного математического программирования, методы анализа и решения многокритериальных задач, методология многокритериального оценивания эффективности Data Envelopment Analysis (DEA), системные методы энергетики, методы энергетических балансов, методы теории тепловых схем, методы математического моделирования задач теплообмена.

Научная новизна заключается в следующих полученных результатах:

1) предложен способ многокритериального оценивания энергоэффективности децентрализованных систем теплоснабжения, отличающийся новизной обобщенных критериев энергоэффективности;

2) осуществлена многокритериальная оценка энергоэффективности и классификация автономных источников теплоснабжения, в отличие от существующих, выполненная на основе совокупности технологических, экономических, экологических, потребительских и системных показателей энергоэффективности;

3) получены многокритериальные оценки потенциала энергосбережения индивидуальных потребителей тепловой энергии, отличающиеся учетом целевых функций поставщиков и потребителей энергетических ресурсов;

4) разработаны системно обоснованные направления повышения энергоэффективности при автономном теплоснабжении, обеспечивающие существенную экономию топливно-энергетических ресурсов в системах теплоснабжения.

Практическая полезность (ценность) диссертации заключается в следующих полученных результатах:

1) разработаны методики оценки эффективности энергообеспечения региональных объектов;

2) предложены критерии оценки энергоэффективности потребителей энергоресурсов;

3) предложены методики способа выбора автономных теплоисточников для систем децентрализованного теплоснабжения;

4) разработаны направления повышения энергоэффективности, снижения потерь тепловой энергии у потребителей энергоресурсов на стадии проектирования систем энергообеспечения.

Реализация результатов работы.

Полученные научные результаты использованы при разработке областной целевой энергетической программы Самарской области на период до 2010 года; при выполнении НИР по Распоряжению ФСК ЕЭС России «О составлении энергетических паспортов зданий» №1656/04-44 от 30.06.2005 г.; в ООО «Средневолжская газовая компания» для анализа уровня газификации административно-территориальных образований, оптимизации численности обслуживающего персонала, выбора вариантов технических решений и формировании коммерческих предложений на газоснабжение объектов различного назначения, проектирования систем газоснабжения и теплоснабжения; в учебном процессе на кафедре «Управление и системный анализ в теплоэнергетике» Самарского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Международной молодежной научной конференции, посвященной 1000-летию города Казани «Туполевские чтения» (Казань, 2005); Первом Международном форуме (Шестой Международной конференции) молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005); Четвертой, Седьмой, Восьмой Всероссийских межвузовских научно-практических конференциях «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании» (Самара, 2005, 2008, 2009); Второй, Третьей, Пятой, Шестой, Седьмой Всероссийских научных конференциях «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 2005, 2006, 2008, 2009, 2010); Восьмой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Информационные технологии и математическое моделирование (ИТММ-2009)» (Томск, 2009); Шестнадцатой ежегодной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2010); XI Международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе две из перечня, рекомендованного ВАК.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и библиографического списка и приложения. Основной текст изложен на 150 страницах, содержит 32 рисунка, 17 таблиц. Библиографический список включает 111 наименований.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

1) способ многокритериального оценивания комплексной энергетической эффективности в системах децентрализованного теплоснабжения;

2) многокритериальные оценки и классификация характеристик автономных источников теплоснабжения по их системной энергоэффективности;

3) результаты многокритериального оценивания энергетической эффективности и потенциала энергосбережения индивидуальных потребителей тепла;

4) системно обоснованные направления повышения эффективности энергосберегающих мероприятий при автономном теплоснабжении.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В диссертации рассмотрен следующий комплекс теоретических и прикладных вопросов.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и определены задачи работы, показана научная новизна и практическая полезность полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен аналитический обзор методов и положений системного анализа, проанализированы проблемы управления и оптимизации функционирования энергетических систем, рассмотрены модели и методы оценки энергетической эффективности и направления ее повышения.

Современное представление и формирование методологии системного анализа базируется на трудах А.А. Богданова, Л. фон Берталанфи, Н. Винера И. Пригожина, М. Месаровича, Л. Заде, Н.Н. Моисеева, Д.М. Гвишиани, В.Н. Садовского и др.

Принципы и положения системной методологии в исследовании энергетических систем и межотраслевых связей энергетики сформулированы Л.А. Мелентьевым. Показано, что базовыми направлениями применения системной методологии являются оценка энергоэффективности и оптимизация функционирования энергетических систем. Системный анализ позволяет выявлять причины и сущность протекающих процессов и определять обоснованные направления и мероприятия по повышению энергоэффективности.

Выполнен комплексный анализ функционирования систем теплоснабжения, принципов и методов исследования их эффективности. Основными классами систем теплоснабжения являются централизованные, когда теплообеспечение потребителей осуществляется от источников тепла через развитую тепловую сеть, являющуюся общей для большого количества потребителей, расположенных на значительной площади, и децентрализованные, где теплоснабжение осуществляется от автономных источников тепла.

Технически и экономически обоснованными и наиболее распространенными в условиях крупных городов являются системы централизованного теплоснабжения. Происходящие с 1990 года хозяйственные и экономические преобразования привели к выработке тепловой энергии в нештатных режимах, к уменьшению энергоэффективности теплоснабжения, в целом, и как следствие, к удорожанию потребляемых энергоресурсов. В условиях развития градостроительства существующие системы централизованного теплоснабжения не обеспечивают покрытия потребностей в возрастающих энергетических нагрузках и вследствие этого в крупных городах в настоящее время широко применяются системы децентрализованного теплоснабжения с автономными теплоисточниками. В муниципальных образованиях, характеризующихся значительной распределенностью территорий, невысокими удельными плотностями тепловых нагрузок, основными являются децентрализованные системы с автономными источниками теплоснабжения.

Проведен анализ типовых структур систем теплоснабжения, состоящих из источников энергии, сетей энергоносителей и потребителей энергии. Источники энергии, подразделяются на следующие виды: теплофикационные (комбинированная выработка тепловой и электрической энергии), отопительные котельные и индивидуальные котлы. Потребители в зависимости от характера и режимов теплопотребления разделяются на следующие группы: промышленные производства, общественные учреждения, жилые здания. Для комплексного анализа необходимо оценивать проектные решения по теплообеспечению и капитальные затраты на реализацию энергосберегающих проектов и мероприятий, величины эксплуатационных платежей, структуры и объемы потребления всех видов энергоресурсов. Проанализированы, построенные на основе учета информации о внешних климатических условиях и на описании процессов кондуктивного, конвективного и лучистого теплообмена в отапливаемых сооружениях, математические модели расчета тепловых характеристик потребителей энергоресурсов.

Для оценки энергоэффективности и разработки направлений повышения энергоэффективности систем теплоснабжения используются методы многокритериального оценивания. Проанализированы методы многокритериального оценивания – аддитивный, мультипликативный, логический. Достоинством данных методов является сведение многокритериальной задачи к однокритериальной за счет введения обобщенного критерия вместо ряда частных. Одним из современных методов исследования систем энергоснабжения является метод анализа иерархий, который предполагает декомпозицию проблемы на более простые составляющие задачи и проведение соответствующих им процедур обработки суждений экспертов Основным недостатком данных методов является наличие субъективности при определении обобщенных критериев.

В качестве базовой для разработки способа комплексной оценки энергетической эффективности автономных источников теплоснабжения и потребителей энергии принята методология многокритериального оценивания сравнительной эффективности - Data Envelopment Analysis (DEA). Она позволяет проводить свертывание частных показателей качества энергообеспечения в обобщенный критерий энергоэффективности при минимальном использовании субъективного фактора в ранжировании локальных показателей.

Вторая глава посвящена системному анализу степени энергообеспеченности территориально-административных образований.

В качестве конкретных объектов исследования были взяты 26 муниципальных районов Самарской области и для них изучены функциональные структуры систем энергоснабжения. Установлено, что теплоснабжение территориально-административных образований осуществляется, в целом, автономными отопительными котельными и индивидуальными теплоисточниками.

Для анализа эффективности энергоснабжения различных районов на основе способа многокритериального оценивания комплексной энергетической эффективности была построена четырехуровневая иерархическая модель оценивания энергообеспечения (рисунок 1).

  Иерархическая модель-0

Рисунок 1 – Иерархическая модель оценивания энергообеспечения территориального образования

Была собрана и классифицирована информация о следующих характеристиках энергообеспечения n муниципальных районов: численности населения районов - X1n, жилой площади, обеспечиваемой энергоснабжением – X2n, интегральном потреблении тепловой - Y1n и электрической энергии - Y2n, расходах газа - Y5n и воды на бытовые нужды - Y3n, величинах канализационных стоков - Y4n, n=1,2…26.

На основе этих показателей были сформированы и проанализированы 10 частных критериев энергообеспечения муниципальных районов – удельные потребления и расходы на одного жителя и на единицу отапливаемой площади каждого из видов энергоресурсов: тепловой энергии - ,; электроэнергии – ,; газа - ,; воды – ,; стоков - ,.

На рисунках 2 и 3 представлены рассчитанные значения частных критериев энергообеспечения и проведено сопоставление их с нормативными. Анализ значений показывает, что по разным частным критериям получаются различные оценки степени энергообеспеченности районов.

Рисунок 2 – Удельные показатели энергообеспечения жителей районов:

1 – потребление тепловой энергии; 2 – потребление электрической энергии; 3 – расход воды; 4 – отвод стоков; 5 – расход газа



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.