Диссертация (1152220), страница 44

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 44)

Горячее водоснабжение имеет место в течение всего года, поэтому ее следуетпокрывать полностью в теплофикационных режимах работы энергоустановок ТЭЦ, такимобразом, извлекая экономию топлива от совместного производства энергетической продукции.Для данной нагрузки коэффициент принимается равным единице. В то же время отопительнаянагрузка носит сезонный характер и требует обоснования оптимальной величины часовогокоэффициента теплофикации, что является одним из основных направлений повышенияэффективности систем теплоснабжения.Оптимальное распределение тепловой нагрузки между ТЭЦ и котельными установкамипозволяет минимизировать топливные затраты на производство тепловой энергии.

Отсюда егоопределение можно представить в виде задачи математического программирования:ттB т (Q)  min bТЭЦ QТЭЦ  bКУ  QКУ QТЭЦ  QКУ  Qтэткк(bКЭС  bТЭЦ ) NТЭЦ (QТЭЦ )  (bТЭЦ  bКЭС ) NТЭЦ (QТЭЦ )  0226(3.24)(3.25)где Q - годовая тепловая нагрузка территориального образования, bКЭС - удельные топливныезатраты конденсационных электростанций, функционирующих на рынке электроэнергии.Как показывает представленная задача, на оптимальное распределение тепловойнагрузкимеждутепловымиисточникамиоказываетсущественноевлияниеметодраспределения топливных затрат при комбинированном производстве энергетическойпродукции.

Все возможные комбинации распределения топливных затрат между теплом иэлектроэнергией, как отмечалось ранее, можно представить в виде треугольника Гинтера(рисунок 3.26). В свою очередь, целесообразность отнесения топливных затрат на тепло илиэлектроэнергию определяет модель рынка тепла.Затраты КЭСЗатраты отнесены наэлектроэнергиюЗатраты отнесены натеплоЗатраты котельнойРисунок 3.26 – Распределение топливных затрат между электроэнергией и тепломИсточник: разработано авторомСовременные и перспективные модели рынка тепла предполагают организацию единойтеплоснабжающей компании. При этом она может быть создана как на базе действующегокрупного теплового источника, так и теплосетевой компании. В первом случае, тепловымисточником обеспечивается контроль над деятельностью теплосетевого предприятия и, такимобразом, формируется единая тепловая компания.

Во втором случае, теплосетевая компания,выступая в роли единого заказчика, реализует конкурентный отбор ценовых предложенийтепловых источников с целью минимизации затрат на закупку тепла по договорамтеплоснабжения с потребителем. В качестве государственного регулирования цен на рынкетепла применяется механизм установления предельной цены согласно методу альтернативнойкотельной, предполагающему определение границы цены исходя из затрат потребителя на227переход к индивидуальному теплоснабжению от вновь введенного источника тепла(котельной).В случае единой тепловой компании, когда тепловые источники и сети находятся введении одного собственника, отсутствуют механизмы сдерживания цены на рынке тепла, иотсюда она будет стремиться к своему предельному значению.

Топливные затраты большейчастью будут относиться на тепло. Ограничителем отнесения затрат на тепло будет предельнаяцена, определенная методом альтернативной котельной:ттbТЭЦ QТЭЦ  bКУ  QКУQа bКУ(3.26)агде bКУ- удельные затраты вновь введенной в эксплуатацию альтернативной котельной сучетом инвестиционной составляющей.В случае единого заказчика ввиду конкуренции между тепловыми источниками большаячасть топливных затрат будет отнесена на электроэнергию. Ограничителем отнесения затрат наэлектроэнергию будут удельные топливные затраты конденсационных электростанций,превышение которых приведет к вытеснению ТЭЦ с рынка электроэнергии:тэbТЭЦ bКЭС(3.27)Отсюда задачу оптимизации балансовой структуры системы теплоснабжения примодели рынка тепла, соответствующей единой тепловой компании можно записать в виде:ттbТЭЦB т (Q)  min max QТЭЦ  bКУ  QКУ mmQ(3.28)bТЭЦПри модели рынка тепла, соответствующей организации теплоснабжающей компании,выступающей в роли единого заказчика, задачу оптимизации балансовой структуры системытеплоснабжения можно записать в виде:b тт  QТЭЦ  bКУ  QКУ B т (Q)  min minmm  ТЭЦQ(3.29)bТЭЦОграничения для данных задач будут одинаковыми.

Их можно представить в следующемвиде:QТЭЦ  QКУ  Q(b  b тэ ) N т (Q )  (b к  b ) N к (Q )  0ТЭЦКЭСТЭЦТЭЦ КЭС ТЭЦ ТЭЦ ТЭЦ тт bТЭЦ  QТЭЦ  bКУ  QКУа bКУQ тэbТЭЦ  bКЭС(3.30)Решение представленных задач позволяет составить прогноз структуры тепловыхисточников централизованной системы теплоснабжения.228Еще одной задачей, требующей решения, является составление прогноза распределениятепловой нагрузки между централизованными и индивидуальными системами теплоснабжениятерриториального образования. Для ее решения применяются два подхода.Первый подход основан на решении предыдущей задачи при невыполнении условиянепревышения цены альтернативной котельной при объеме тепловой нагрузки Q, что связано свысокой долей использования дорогих источников тепла в структуре централизованноготеплоснабжения.

Тогда тепловая нагрузка системы централизованного теплоснабжениясокращаетсяна величину Q ' за счет изъятия ее у дорогого теплового источника. Такимобразом, обеспечивается снижение средней цены на тепло по системе централизованноготеплоснабжения. При этом считается, что обеспечение потребителя теплом в объеме Q ' будетпроисходить за счет индивидуального источника теплоснабжения, использование которогостановится экономически целесообразным. Таким образом, устанавливается соотношение потепловой нагрузке между индивидуальными и централизованными системами теплоснабжениятерриториального образования Q  (Qцст , Qист )  ((QТЭЦ , QКУ ), QКУ  ) .Второй подход основан на учете расстояния до потребителя, увеличение которогоприводит к росту затрат на организацию транспорта теплоносителя, и, соответственно,снижениюэффективностицентрализованныхсистем теплоснабжения в сравнениисиндивидуальными.В общем случае затраты на организацию транспорта тепла включают в себя капитальныезатраты на организацию тепловой сети и непосредственно расходы на ее передачу:TC (Q, l )  a  l  Q  b  M  l  a  Q  b  d  , M  d  l(3.31)где a – удельные затраты на передачу тепла на единицу расстояния, b – затраты на квадратнуюединицу организации тепловой сети, M – материальная характеристика тепловой сети,d, l –диаметр и длина тепловой сети.Расстояние от теплового источника, при котором целесообразно перейтииндивидуальнуюсистемутеплоснабжения,обычноопределяетсянаосновенарасчетаэффективного радиуса обслуживания [165, 192]:r0  l : PCТЭЦ (Q)  TC (Q, l )  PCКУ (Q)  TC (Q, l )TC (Q, l )  l  a  Q  b  d тт PCТЭЦ (Q)  bТЭЦ  Q PC (Q)  b  QКУ КУ(3.32)(3.33)Как видно, эффективный радиус обслуживания помимо затрат на организацию тепловыхсетей и производственной эффективности тепловых источников (ТЭЦ и индивидуальной229котельной), также зависит от разнесения затрат на ТЭЦ между теплом и электроэнергией.

Приотнесении большей части топливных затрат на электроэнергию эффективный радиусобслуживания централизованной системы теплоснабжения увеличивается (рисунок 3.27).PCКУ(Q)Издержки ТЭЦPCКУ(Q)-TC(Q,l)Издержки ТЭЦ приотнесении частизатрат на э/эPCТЭЦ(Q,b1тт )+TC(Q,l)Издержки котельной сучетом экономии натепловых сетяхPCТЭЦ(Q,b2тт )+TC(Q,l),b2тт <b1ттЭффективный радиус обслуживания, r0Рисунок 3.27 – Изменение эффективного радиуса обслуживания системы централизованноготеплоснабжения при разнесении топливных затрат ТЭЦИсточник: разработано авторомАлгоритм составления прогноза балансовой структуры системы теплоснабжения приразличных моделях рынка тепла представлен на рисунке 3.28.Согласно алгоритму, рассматривается радиус теплоснабжения территориальногообразования.

Для него задается прогноз потребления тепла в виде графика тепловой нагрузкипо продолжительности. Далее предполагается, что данная тепловая нагрузка будетобеспечиваться централизованной системой теплоснабжения, в которой применяется ТЭЦ вкачестве основного источника теплоснабжения, а котельные покрывают остаточный спрос.Проводитсяструктурнаяоптимизациятепловойнагрузкипоисточникамтеплацентрализованной системы теплоснабжения с позиции критерия минимума топливных затратпри выбранной политике разнесения затрат между теплом и электроэнергией при ихсовместном производстве на ТЭЦ, определяемой моделью рынка тепла. Ограничениями приразнесении затрат являются, с одной стороны, удельные затраты КЭС, с которыми ТЭЦконкурируют на рынке электроэнергии, с другой – предельный тариф на тепло, определяемыйметодом альтернативной котельной.

Найденная, таким образом, оптимальная тепловаямощность ТЭЦ и ее затраты, отнесенные на тепло, применяются для расчета ее эффективногорадиуса обслуживания. Часть тепловой нагрузки, находящейся за радиусом эффективногообслуживания, изымается в пользу индивидуальной системы теплоснабжения, и с учетом230нового радиуса осуществляется следующая итерация оптимизации структуры тепловоймощностицентрализованнойнепревышениясреднейценысистемыпотеплоснабжения.тепловымПриисточникамнеобеспеченииусловияцентрализованнойсистемытеплоснабжения предельного тарифа, осуществляется изъятие части тепловой мощностидорогого источника в пользу индивидуальных.

Таким образом, обеспечивается снижениесреднейценынатеплоцентрализованнойсистемытеплоснабжения.Врезультатеитерационных вычислений формируется прогноз балансовой структуры топливообеспечениятерриториального образования в виде Q  QЦСТ  QИСТ  QТЭЦ  QКУ  QИСТ .Радиус теплоснабжения (r)Прогноз потребления в видеграфика тепловой нагрузки попродолжительности (Qr(t))Тепловая нагрузка системыцентрализованноготеплоснабжения (Qr0(t))ТЭЦКотельныеМетодраспределениятопливных затратТопливные затратыТопливные затратыотнесенные натеплоМодель рынка тепла (единаятепловая компания, единыйзакупщик)Оптимизатор распределениятепловой нагрузки между ТЭЦи котельными (минимизациятопливных затрат)Изъятие части тепловойнагрузки, находящейся заэффективным радиусомобслуживанияРавновесная цена на рынкеэ/э (или топливные затратыКЭС)Предельный тариф на тепло(альтернативная котельная)Оптимальнаятепловая мощностьТЭЦНаилучший методраспределениятопливных затратРасчет эффективного радиусаобслуживания системыцентрализованноготеплоснабжения (r0)Даr > r0НетРасчет средней стоимоститепла для потребителя посистеме централизованноготеплоснабженияИзъятие части дорогойтепловой нагрузкиДастоимость > тарифНетПрогноз балансовой структурысистемы теплоснабженияQ=(Qцст,Qист)=(QТЭЦ, QКУ, Qист)Рисунок 3.28 – Алгоритм составления прогноза балансовой структуры системы теплоснабженияИсточник: разработано автором231Приведенные разработки формируют прогнозную экономико-математическую модельбалансовойструктурысистемытеплоснабжениятерриториально-административногообразования, позволяющую прогнозировать изменение балансовой структуры и стоимоститепловой энергии при различных моделях организации рынка тепла.Преимуществами разработанной экономико-математической модели прогнозированиябалансовой структуры системы теплоснабжения являются:учет в организации теплоснабжения территориального образования, как наличияцентрализованной, так индивидуальных систем теплоснабжения, что позволяет решатьзадачу нахождения наилучшего соотношения между данными направлениями развитиятерриториального теплоснабжения;учет функционирования централизованной системы теплоснабжения в условияхлокального рынка тепла; при этом рассматриваются две модели локального рынкатепла: на основе единой тепловой компании и теплосетевой организации, выполняющейфункции единого заказчика;учетвозможностиэлектроэнергией,аТЭЦтакжераспределятьвлияниятопливныеметодазатратыраспределениямеждунатепломикоэффициенттеплофикации, долю тепловой нагрузки централизованной системы теплоснабжения истоимость тепла для потребителя;учет эффективного радиуса обслуживания централизованной системы теплоснабжения,что позволяет учесть удаленность потребителей от ТЭЦ и целесообразностьобеспечения их потребности в тепле за счет индивидуальных источников приразличных моделях формирования цены на рынке тепла;учет механизмов регулирования цен на тепло и электроэнергию, оказывающих влияниена распределение топливных затрат ТЭЦ; на рынке тепла таким механизмом являетсяустанавливаемый предельный тариф на тепло согласно методу альтернативнойкотельной, на рынке электроэнергии – обеспечение ТЭЦ экономии топливных затратпри работе в различных режимах в течение года в сравнении с затратами напроизводство электроэнергии на КЭС;возможность использования результатов прогнозных расчетов в стратегическомпланировании для разработки наилучших стратегий развития системы теплоснабжениятерриториального образования с целью повышения его энергетической безопасности наоснове нахождения наилучшего сочетания централизованной и индивидуальной схемтеплоснабжения, а также определения места ТЭЦ в теплоснабжении местныхпотребителей.232Моделирование3.4общеэнергетическойсистемытерриториально-административногообразования3.4.1 Анализ организации и направлений развития систем электроснабжения территориальноадминистративных образованийСистемаэлектроснабжениятерриториальногообразованияпредставляетсобойсовокупность электростанций, понижающих и преобразовательных подстанций, питающих ираспределительных линий электропередач и электроприемников, находящихся в его границах иобеспечивающих местных бытовых и промышленных потребителей электроэнергией.Принципиальная схема системы электроснабжения представлена на рисунке 3.29.352146Цех7151314Промышленный потребитель128109Жилойдом11Бытовой потребительРисунок 3.29 – Принципиальная модель системы электроснабженияИсточник: разработано автором на основании [223, 257, 258]Основными элементами системы электроснабжения являются:источник питания, в качестве которого выступает районная электростанция (1) сустановленным повышающим трансформатором напряжения (2),воздушная линия электропередач (3) напряжением 110-220 кВ,подстанция глубокого ввода (4) напряжением 110-220 кВ с распределительнымиустройствами (5) напряжением 6-10-20-35 кВ,кабельная линия (6) напряжением 6-10-20-35 кВ и распределительный пункт (7),распределительная кабельная линия (8), питающая трансформаторную понизительнуюподстанцию (9),233кабельная линия (10) напряжением 0,38 кВ, питающая вводно-распределительныеустройства (11) бытовых потребителей,кабельная линия (12) напряжением 35 кВ, питающая понизительную подстанцию (13)промышленного потребителя, от которой по кабельным линиям (14) напряжением 0,38кВ через распределительные щиты снабжаются цеха (15).Систему электроснабжения территориального образования можно представить в видепитающей, передающей, преобразовательно-распределительной и принимающей частей.Питающая часть системы электроснабжения представлена электрическими станциями ипонижающими подстанциями.

Характеристики

Список файлов диссертации