Методы и модели комплексного анализа и синтеза надежности централизованно-распределенных теплоснабжающих систем с применением новых технологий интегрированной и интеллектуальной энергетики

Надежное и качественное обеспечение тепловой энергией является одним из приоритетных условий стабильности и развития практически всех отраслей экономики страны. Актуальность работ по обеспечению надежности теплоснабжающих систем (ТСС) возрастает с каждым годом в связи с увеличением износа их оборудования, ростом тепловых нагрузок в многих городах, перспективными направлениями преобразования ТСС с применением технологий распределенной генерации, интегрированной и интеллектуальной энергетики, активных потребителей, возобновляемых источников энергии. Все эти факторы приводят к необходимости пересмотра существующих и разработки принципиально новых методических подходов к оценке, нормированию и обеспечению надежности ТСС. Проект направлен на решение важной научно-технической проблемы обеспечения и повышения надежности ТСС в рамках общего междисциплинарного направления фундаментальных исследований физико-технических проблем развития энергетики. При этом в проекте рассматриваются ТСС нового типа – централизованно-распределенные, переход к которым связан, в первую очередь, с увеличением децентрализованного сектора теплоснабжения и усилением роли потребителя при оптимальном управлении и обеспечении надежности исследуемых систем (технологическая концепция активного потребителя), а также объективными мировыми тенденциями по преобразованию энергосистем путем интеграции различных энергетических технологий в единые мультиресурсные энергосистемы с интеллектуальным управлением. Данные системы соответствуют современной технологической концепции создания систем централизованного теплоснабжения 4-го поколения (4GDH systems). Обозначенная научно-техническая проблема проекта решается с помощью разрабатываемого научно-методического обеспечения для совместного решения основных и вспомогательных задач анализа и синтеза надежности функционирования централизованно-распределенных ТСС с учетом их логической взаимосвязи и методологической совместимости, предполагающего совместное исследование всех технологических этапов производства и распределения тепловой энергии. В сочетании с применением новых технологических решений, учетом условий, структуры и принципов функционирования централизованно-распределенных ТСС, а также повышенных требований к надежности и качеству надежности теплоснабжения потребителей, это обеспечит наиболее эффективные решения по оптимизации и обеспечению надежности функционирования и развития исследуемых систем. Новизна проекта заключается, в первую очередь, в комплексности проводимых исследований, которая достигается, с одной стороны, системным подходом к моделированию случайных процессов функционирования исследуемых ТСС при совместном рассмотрении всех технологических этапов производства и распределения тепловой энергии и, соответственно, различных аварийных состояний на источниках тепла и в тепловых сетях, а с другой стороны, высокой степенью интеграции различных аспектов надежности теплоснабжения (безотказность, готовность, ремонтопригодность, резервирование всех типов и уровней, включая адаптивные свойства активного потребителя и др.) в рамках единой методологии анализа и синтеза надежности централизованно-распределенных ТСС. Другой значимый аспект научной новизны заключается в том, что на основе разработанных в ходе выполнения проекта методов и моделей, а также результатов практических расчетов, будут получены новые знания о свойствах надежности централизованно-распределенных ТСС, закономерностях функционирования этих систем, сформированы новые научно-методические направления исследований в этой области. При решении поставленных в рамках проекта задач будут применяться различные методы и подходы: общие подходы системного анализа, методические положения системных исследований в энергетике, оптимизационные модели на основе методов линейного и нелинейного программирования, математические модели и закономерности общей теории надежности технических систем, теории вероятностей и случайных процессов (в частности, марковских случайных процессов), методы теории гидравлических цепей (ТГЦ), метод статистических испытаний, имитационное моделирование, методы двухуровневого программирования, фундаментальные закономерности теплофикации и процессов теплопередачи и другие методы. Апробация разработанного методического обеспечения осуществляется как на тестовых, так и действующих схемах ТСС. Будут проведены практические исследования по преобразованию действующих (реальных) расчетных схем ТСС к централизованно-распределенным системам с использованием разработанного методического обеспечения и анализ полученных результатов и возможных энергетических и экономических эффектов. В итоге должны быть разработаны практические рекомендации по оптимальному преобразованию действующих (реальных) ТСС в централизованно-распределенные системы с активными потребителями для повышения их энергетической и экономической эффективности, надежности и безопасности теплоснабжения потребителей.