Научная статья на тему 'ПіДТРИМКА СПіВВіДНОШЕННЯ ВИРОБНИЦТВА ТА СПОЖИВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОї ЕНЕРГії ТА ТЕПЛОТИ НА РіВНі ПРИЙНЯТТЯ РіШЕНЬ'

ПіДТРИМКА СПіВВіДНОШЕННЯ ВИРОБНИЦТВА ТА СПОЖИВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОї ЕНЕРГії ТА ТЕПЛОТИ НА РіВНі ПРИЙНЯТТЯ РіШЕНЬ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
105
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОГЕНЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА / ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ / ТЕПЛОТА / ТЕПЛОНАСОСНАЯ СИСТЕМА / ЭЛЕКТРОАККУМУЛИРОВАНИЕ / ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ / COGENERATION SYSTEM / ELECTRICITY / HEAT / HEAT PUMPSYSTEM / ELECTRO-ACCUMULATION / DECISION-MAKING

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Чайковська Є. Є.

Предложено поддержание соотношения производства и потребления электрической энергии и теплоты на основе когенерационной системы, основу которой составляет динамическая подсистема с использованием теплонасосного энергоснабжения и электроаккумулирования. Принятие решений на поддержание производства и потребления электрической энергии и теплоты на основе прогнозирования изменения параметров технологического процесса позволяет снизить себестоимость производства энергии и вредные выбросы двуокиси углерода до 10-15 %

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Maintaining the relation between production and consumption of electricity and heat at decision-making level

Known optimization methods of cogeneration systems based on static evaluation of process parameters do not always allow to maintain the relation between heat and electricity production in difficult conditions of inconsistency in their consumption, which requires complicating thermal schemes due to additional equipment. For resource and energy-saving, maintaining the relation between production and consumption of electricity and heat, based on the cogeneration system, which is founded on the integrated dynamic subsystem, including the cogeneration unit, heat pump and battery, is proposed. Using the resulting information, obtained due to operability control and state identification of systems: evaporator-compressor, compressor-condenser of heat pump and operability control and state identification of electric accumulator using mathematical models of the dynamics of the evaporator, compressor, condenser of heat pump and electric accumulator, a method for integrated decision-making in conditions of inconsistency in energy production and consumption is developed. At the change in electricity consumption within the change in co-generation unit capacity, it is possible, by connecting the heat pump, which evaluates both energy production, and its consumption by changing the low-grade energy source temperature, to make pre-emptive decisions on changing the heat production level for further heat carrier use in the cogeneration unit. Forecasting the changes in the battery charge and discharge voltage allows not only to provide economical operation of the heat pump system, but also timely perform economical electro-accumulation during both the unprofitable production of electricity, and decline in its production. Thus, in conditions of maintaining the relation between production and consumption of electricity and heat at the decision-making level, it is possible to reduce energy production cost and harmful emissions of carbon dioxide up to 10-15 %.

Текст научной работы на тему «ПіДТРИМКА СПіВВіДНОШЕННЯ ВИРОБНИЦТВА ТА СПОЖИВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОї ЕНЕРГії ТА ТЕПЛОТИ НА РіВНі ПРИЙНЯТТЯ РіШЕНЬ»



Запропонована тдтримка стввидношення вироб-ництва та споживання електричног енерги та теплоти на основi когенерацшног системи, основу яког складае ттегрована динамiчна тдсистема з використанням теплонасосного енергопостачан-ня та електроакумулювання. Прийняття ршень на тдтримку виробництва та споживання електричног енерги та теплоти на основi прогнозування змти параметрiв технологiчного процесу дозволяе зни-зити собiвартiсть виробництва енерги та шкiдливi викиди двоокису вуглецю до 10-15 %

Ключовi слова: когенерацшна система, електрич-на енергiя, теплота, теплонасосна система, електроакумулювання, прийняття ршень

□-□

Предложено поддержание соотношения производства и потребления электрической энергии и теплоты на основе когенерационной системы, основу которой составляет динамическая подсистема с использованием теплонасосного энергоснабжения и электроаккумулирования. Принятие решений на поддержание производства и потребления электрической энергии и теплоты на основе прогнозирования изменения параметров технологического процесса позволяет снизить себестоимость производства энергии и вредные выбросы двуокиси углерода до 10-15 %

Ключевые слова: когенерационная система, электрическая энергия, теплота, теплонасосная система, электроаккумулирование, принятие решений

УДК 621.182.2.001.57

П1ДТРИМКА СП1ВВ1ДНОШЕННЯ ВИРОБНИЦТВА ТА СПОЖИВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОТ ЕНЕРГИ ТА ТЕПЛОТИ НА Р1ВН1 ПРИЙНЯТТЯ Р1ШЕНЬ

£. £. Чайковська

Кандидат техшчних наук, старший науковий ствробЬник, доцент Кафедра теоретично!', загальноТ та нетрадицтноТ енергетики Одеський нацюнальний полЬехшчний уыверситет пр. Шевченка, 1, м. Одеса, УкраТна, 65044 E-mail: [email protected]

1. Вступ

В умовах ресурсо та енергозбереження децентраль зоване виробництво енерги на основi когенерацшних технологш е актуальним, бо !х застосування дозволяе виробляти як електроенерпю, так i теплоту на основi одного первинного джерела енерги. Когенерацшш технологи використовують наступш основш складов^ первинний двигун, електрогенератор, систему утиль заци теплоти, систему контролю й управлшня. В за-лежноси вщ потреб споживання можливо включати до технолопчних схем когенераци у якосп первинного двигуна таю енергетичш установки: поршневий двигун, газову турбшу, парову турбшу чи комбша-щю парово! та газово! турбш. Основними перевагами когенерацiйних систем е зб^ьшення ефективностi за рахунок використання утилiзованоi теплоти, змен-шення витрат на передачу енерги, можлившть використання бюпалива й iнших альтернативних видiв пали-ва, зниження шквдливих викидiв двоокису вуглецю, т. I Однак, умови когенераци ускладнет необхщшстю регулювання спiввiдношення виробництва електро-енерги та теплоти при не постшност !х споживання [1]. Бiльш того, необхщно враховувати збитковiсть

виробництва електроенерги в години найменшого використання.

2. Аналiз лiтературних даних та постановка проблеми

Вiдомi методи оптимiзацii енергетичних систем -економiчний, ексергетичний, термоекономжи дозво-ляють визначати оптимальш умови !х експлуатаци на статичному рiвнi, що ускладнюе узгодження виробництва та споживання енерги в реальних умовах функцюнування енергетичних систем, у тому чи^ й когенерацшних.

Так, в робой [2] представлено методику розрахун-ку ввдносно! економи палива в когенерацшних та ко-генерацшно-теплонасосних установках у порiвняннi iз роздiльними засобами виробництва електрично! енерги та теплоти. Здобуп на основi методики ште-гральнi характеристики економiчностi в широкому дiапазонi змiни головних теплотехшчних параметрiв дозволяють проводити аналiз ефективностi теплових схем щодо вибору оптимального енергетичного облад-нання у !х складi, але тiльки у статичних режимах. В робот [3] проведено ексергетичний аналiз на основi

© е. е.

визначення ексергетичних втрат в елементах когене-рацшно' установки. Розглянуто рiзнi схеми когенера-цiйних установок з використанням теплових насоав. При проведеннi ексергетичного аналiзу прйнято допу-щення щодо функцiонуваня когенерацiйноi системи за електричним чи тепловим графжом навантаження без узгодження iз споживанням. В робот [4] запропо-новано iнтегровану систему енергоспоживання, яка забезпечуе використання когенерацiйноi установки у статичних режимах на базi газопоршневого двигуна i теплового насосу, викладено методику оптимiзацii технiко-економiчних параметрiв тепловоi схеми на основi ексергоекономiчного аналiзу. Отримано залеж-носп для оцiнки термодинамiчноi й економiчноi ефек-тивностi основних компонентiв системи. Визначенню якостi функцiонування теплонасосних систем у скла-дi когенерацiйних технологш присвячена робота [5], що також базуеться на ексергоекономiчному аналiзi для оптимiзацii статичних режимiв, а в роботах [6, 7] встановлеш оптимальш термодинамiчнi показники теплових насосiв на частковому навантаженш, але без оцшки спiввiдношення виробництва та споживання теплоти.

На основi статичноi оцiнки параметрiв техноло-гiчного процесу когенерацii не завжди можливо за-безпечити пiдтримку сшввщношення виробництва електричноi енергii та теплоти в складних умовах не зб^у '¿х споживання. Тому, з щею цiллю вико-ристовують ускладненi тепловi схеми за рахунок встановлення додаткових теплообмшниюв, тепло-акумуляторiв, т. ь [8]. Так, наприклад, стацiонарнi системи гарячого водопостачання на основi когене-рацiйно-теплонасосних технологiй мають у своему складi значний комплекс енергообладнання. У яко-стi низькопотенцiйного джерела енергп запропоно-вано використання колектора сичних вод, що також потребуе додаткових кашталовкладень [9]. Так, передова когенерацшна технологiя використовуе дороговартi експертш дiагностичнi системи щодо пiдтримки виробництва енергп, але без можливо-ст узгодження iз споживанням для прогнозування змши параметрiв технологiчного процесу [10]. Без можливост прогнозування змiни ефективност теплового насоса запропоновано, наприклад, методику монiторингу, що базуеться на обмеженому обсягу параметрiв, що замiряються [11].

Для пiдтримки функцiонування когенерацшних систем необхiдно здобути функцiональну оцшку ств-вiдношення виробництва та споживання енергп в единому шформацшному просторi для можливостi прогнозування змши параметрiв технологiчного процесу, а не лжввдацп наслiдкiв '¿х змши [12].

3. Цшь та задачi дослщження

Цiллю роботи е розробка методу штегрованого прийняття рiшень на тдтримку спiввiдношення виробництва та споживання електричноi енергii та те-плоти.

Вщповщно до поставленоi цiлi поставлен наступнi задачi дослiдження:

• провести аналiз оптимiзацii когенерацiйних технологiй та обгрунтування необхiдностi

функцiональноi оцiнки стввщношення мiж виробництвом та споживанням енергп;

• запропонувати архитектуру когенерацйноi системи, основу яко' складае штегрована ди-намiчна пiдсистема, що включае когенерацiйну установку, тепловий насос та акумуляторну батарею;

• виконати математичне моделювання динамiки випарника, компресора, конденсатора теплового насоса та електроакумулятора;

• виконати контроль працездатност та щен-тифiкацiю стану систем: випарник- , компре-сор, компресор - конденсатор теплового насоса та контроль працездатносп та вдентифжащю стану електроакумулятора щодо здобуття ш-формацп на рiвнi прийняття рiшень;

• розробити метод штегрованого прийняття рь шень на пiдтримку спiввiдношення виробництва та споживання енергп у складi запропоно-вано' когенерацiйноi системи.

4. Пщтримка спiввiдношення виробництва та споживання електроенерги та теплоти на |>шш прийняття рiшень

У зв'язку з тим, що технологи когенерацп дозволя-ють використання утилiзованоi теплоти, що оцшюе змiну як виробництва енергп, так и споживання, та мае значно вищий потенщал, нiж теплоносш з навко-лишнього середовища, дощльно виконувати тдтрим-ку спiввiдношення виробництва електрично' енергп та теплоти на основi теплонасосно' системи. Бiльш того, у зв'язку iз нерiвномiрнiстю споживання елек-трично' енергii можливо забезпечити функцюнування теплонасосно' системи за рахунок економного елек-троакумулювання в години збиткового виробництва електроенергп.

У зв'язку iз тим, що однiею з головних властиво-стей енергетичних систем е '¿х обов'язковий обмiн з оточуючим середовищем речовиною, енергiею й ш-формацiею запропоновано архiтектуру технолопчних систем, основою яко' е динамiчна пiдсистема - енер-гетична система. Представлено методолопчне та математичне обгрунтування запропоновано' архгтекту-ри щодо можливосп визначення нових властивостей елеменпв технологiчноi системи. З цiею щллю представлено методологiю математичного опису динамжи енергетичних систем вiдносно ютотних параметрiв, що дiагностуються, де змша параметрiв представлена як у чаа, так i вздовж просторово' координати оа те-плообмiнника, що ствпадае з напрямом руху потоку середовища. Для виконання динамiчною пiдсистемою функцш контролю працездатностi й iдентифiкатора стану енергетично' системи розроблено метод графа причинно-наслщкових зв'язкiв. Представлено термо-динамiчне обгрунтування допуску як структури та принципу штелектуального управлiння тепломасо-обмшними процесами. Наведено приклади пiдтримки функцюнування енергетичних систем та енергозберь гаючих технологiй на рiвнi прийняття ршень [12].

На основi методологiчного та математичного обгрунтування архгтектури технологiчних систем ро-зроблена теплонасосна система енергопостачання, що

дозоляе забезпечувати повне випаровування холода-гента для надшно' роботи компресора теплового насоса; узгоджувати рiвень споживання теплоти з рiвнем продуктивност теплового насоса при використанш те-плово' емностi мiсцевоi води в повнш мiрi; змiнювати рiвень потужностi компресора теплового насоса щодо економп електроенергп на основi оцiнки змiни витра-ти пари холодагента через компресор [13]. Викори-стання ж штегровано' iнтелектуальноi iнформацii як мiри вщтворення спiввiдношення виробництва та споживання енергп в iнформацiйному просторi: випар-ник-компресор та компресор-конденсатор дозволяе: не виконувати шерцшш вимiри параметрiв теплоноспв у випарнику та конденсаторi теплового насоса; прийма-ти рiшення на змшу витрати холодагента у випарнику теплового насоса в залежност вщ температури низь-копотенцiйного джерела енергп для його повного ви-паровування та забезпечення надшносп компресора; узгоджувати рiвень витрати холодагента у випарнику iз рiвнем потужностi компресора щодо економного стиску пари; узгоджувати рiвень подачi пари у конденсатор теплового насоса iз рiвнем подачi пари у випар-ник теплового насоса при використанш емност води, що на^ваеться, в повнiй мiрi; не використовувати додатковi тепловi насоси для глибокого охолодження низькопотенцшного джерела енергп [14-15].

Так, на основi методолопчного та математичного обгрунтування архиектури технологiчних систем за-пропонована технолопчна система акумулювання, що дозволяе прогнозувати змшу напруги заряду та розря-ду з використанням аналгтично' оцшки змiни температури електролiту в порах пластин та над пластинами електроакумулятора, яка змшюеться за часом рашше, шж щiльнiсть електролiту та напруга. Використання теплово' акумулюючо' емноси електролiту зменшуе час заряду до 30 % [16].

На основi методолопчного та математичного обгрунтування архгтектури технолопчних систем [12] можливо запропонувати архiтектуру когенерацiйноi системи виробництва та споживання енергп, основою яко' е штегрована динамiчна пiдсистема, що включае когенерацшну установку, тепловий насос та акумуля-торну батарею (рис. 1).

де СS - когенерацшна система; D - динамiчна тд-система; Р - властивостi елеменпв когенерацiйноi системи; т - час, с; х - умови; f - параметри, що дiагно-стуються; К - коефiцiенти математичного опису; у - вихiднi параметри; d - динамiчнi параметри; Я -вщносини в СS. 1ндекси: i - число елементiв когенра-цшно' истеми; 0, 1, 2 - початковий режим, зовшшнш, внутрiшнiй характер впливiв.

Виходячи iз математичного обгрунтування архь тектури когенерацiйноi системи представлено штегро-вану динамiчну пiдсистему як основу когенерацшно' системи щодо контролю працездатност й вдентифжа-цп стану складових динамiчноi пiдсистеми на основi графа причинно-наслiдкових зв'язкiв (рис. 2.) [12].

Рис. 2. Граф причинно-наслщкових зв'язюв динамiчноТ пiдсистеми: СТ — контроль поди; Z — лопчж вiдносини; ST — iдентифiкацiя поди. 1ндекси:1 — впливи; 2 — внутршш параметри, що дiагностуються; 3 — коефщieнти рiвнянь динамiки; 4 — ютотш параметри, що дiагностуються; 5 — динамiчнi параметри; с — контроль працездатносп; s — стан

Рис. 1. Когенерацшна система виробництва та споживання

енергп: 1 — штегрована динамiчна шдсистема (когенерацшна установка, тепловий насос, акумуляторна батарея); 2 — блок заряду; 3 — блок оцшки функцюнальноТ ефективносп; 4 — блок розряду

Математичне обгрунтування архгтектури когене-рацшно' системи виробництва та споживання енергп:

CS =

D(P(т)(x0(т),Xl(т),X2(т),f(т),K(т),y(т),d(т)),R(т),P(т)), Я(т),(Р,(тХх1(т),^(т),К1(т),у1(т^),

З використанням математичних моделей ди-намiки випарника [13], компресора [14], конденсатора

[15] теплового насоса та електроакумулятора [16] на основi графа причинно-наслiдкових зв'язкiв (рис. 2) виконано контроль працездатносп та щентифжащю стану систем: випарник-компресор, компресор-кон-денсатор теплового насоса [13] та контроль працездатносп та щентифжащю стану електроакумулятора

[16] щодо здобуття шдсумково' шформацп на рiвнi прийняття ршень. На основi здобуто' шформацп можливо запропонувати використання штегровано' лопчно' моделi - методу iнтегрованого прийняття ршень щодо пiдтримки спiввiдношення виробництва та споживання електрично' енергп та теплоти у складi когенерацшно' системи.

Так, наприклад, при зниженш температури низькопотенцiйного джерела енергп при розрядi когенерацiйноi установки на основi контролю працездатностi та щен-тифiкацii стану випарника теплового насоса

[13] з використанням передатно'! функцп, що оцiнюе змiну паровмiсту пари при змж витрати холодагента [13] можливо отримати таку тдсумкову iнформацiю:

(стс(т)(дх(т)/ Ахст. Розр(т) >

>ДХ„оар. р,в.(Т)/АХст. розр. (Т)))

(1)

що потребуе прийняття рiшення на збiльшення подачi холодагента у випарник теплового насоса для його повного випаровування:

(Р(т)^хл(т)(+)))Дсс(т).

(2)

На основi контролю працездатносп та щентифжа-цii стану електроакумулятора [16] з використанням передатно! функцп, що оцшюе змшу температури електролггу в порах пластин та над пластинами при змт температури електролиу в об'ему електроакумулятора [16] можливо здобути таку аналиичну оцшку змiни температури електролiту в порах пластин та над пластинами при зарядк

(СВД^Т)/А^^р.зар(т) <

<А^озр.(т)/^ст.розр. зар (т)))

(3)

що дозволяе прийняти своечасне рiшення на розряд акумуляторно! батаре! (рис. 3):

(Р(т)(МтХ-)))Лс(т)

(4)

та надае можливicть виконати тдтримку системи: «випарник-компресор теплового насоса» на оcновi тд-сумково! шформацп щодо змiни паровмicту пари у випарнику (1) та витрати пари через компресор, яка здобута на оcновi контролю працездатноси та вден-тифiкацii стану компресора теплового насоса [14] з використанням передатно! функцп, що оцшюе змшу витрати пари через компресор теплового насоса при змт тиску[14]:

(СТДт)^(т)/АGмaкc.розр.верх(T) <

^рГт)/ АG

макс.розр.верх

(т))).

(5)

Ршення (2, 3) дозволяють збшьшити подачу холодагента у випарник теплового насоса з щллю його пов-ного випаровування та економного стиску зб^ьшено'! витрати пари (рис. 4):

(Р(т)^(т)(-)))^сс(т).

(6)

Такi рiшення разом з оцшкою змiни температури зворотно! води на оcновi контролю працездатносп та iдентифiкацii стану конденсатора теплового насоса [15] з використанням передатно! функцп, що оцшюе змшу температури води, що на^ваеться при змт витрати холодагента [15] забезпечують функцюну-вання системи компресор-конденсатор для зб^ьшен-ня перепуску пари холодагента в конденсатор теплового насоса, що дозволяе, використовуючи розряд емноси мережево! води низького рiвня пiдiгрiву, приймати рiшення на включення секцп компресора теплового насоса верхнього рiвня пiдiгрiву без додат-

кового теплового насоса щодо економп електроенергп (рис. 5).

(СТДтХА^т)/А^

<АЧозр.р,в.(т)/А^т. р

низ.(т) <

,(т) >0)).

(7)

Рис. 3. Змiна загально! напруги изаг. 48 В впродовж часу розряду, де изаг — загальна напруга, В; т - час, с

Рис. 4. Змша витрати пари холодагента вщ часу щодо тдтримки функцiонування системи випарник-компресор та компресор-конденсатор на рiвнi прийняття ршень:

1 — дiагностування зменшення витрати пари;

2 — дiагностування збiльшення витрати пари

Рис. 5. Змша температури мережево! води вщ часу щодо

тдтримки функцюнування системи компресор-конденсатор: 1 — гранично припустима змша температури мережево! води; 2, 3 — прийняття ршення та його щентифкащя щодо збтьшення витрати холодагента, де t — температура мережево! води, К; т — час, с. 1ндекс: ст. розр. низ. — стале розрахункове значення температури мережево! води низького рiвня функцюнування

При тдвищенш температури низькопотенцшного джерела енергп при зарядi когенерацiйноï установки на ocHOBi контролю працездатностi та вдентифжацп стану випарника теплового насоса [13] з використанням передатно! функцп, що оцшюе змшу паровмкту пари при 3Mirn витрати холодагента [13] можливо от-римати таку тдсумкову iнфoрмацiю:

oцiнюе змiну температури води, що на^ваеться при змiнi витрати холодагента [15]:

(CTc(T)(At(x)/Atc

>АЧозр.р,в.(т)/А^т. р

„из.(т) >

,(т) >1)),

(12)

(СТс(т)(Ах(т)/Ax сТ. ^(т) <

<Ах„озр. р,в.(т)/Ахст. розр.(т))Х

(8)

що потребуе прийняття ршення на зменшення пoдачi холодагента у випарник та компресор теплового насоса для його повного випаровування (рис. 6) та економ-ного стиску (рис. 4)

(p(t)(g„(tx-))),zcc(t).

(9)

дозволяе зберегти припуcтимi межi працездатноcтi низького рiвня функцiонування енергопостачання для подальшого пда^ву мережево! води при ро-зрядi когенерацiйноi системи, де СТ - контроль поди; G - витрата речовини, кг/с; Р - властивосп елементiв когенерацiйноi системи; t - температура робочого пла, К; х - паровмют робочого тiла; Z - логiчнi вщ-носини в динамiчнiй пiдcиcтемi; т - час, с. 1ндекси: с - контроль працездатностг, е - електролiт в об'е-му електроакумулятора; макс., розр., ст. - макси-мальне розрахункове, стале значення параметра; зар., роз. - заряд, розряд; верх, низ, рiв.- верхнiй, низький, рiвень; хл - холодагент.

Рис. 6. Змша паровмюту пари вщ часу щодо пiдтримки функцiонування системи випарник-компресор на рiвнi

прийняття ршень: 1 — гранично припустима працездатжсть випарника та iдентифiкацiя прийняття ршення; 2 — дiагностування зменшення витрати холодагента

На оcновi контролю працездатноcтi та щентифжа-цii стану електроакумулятора [16] з використанням передатно! функцп, що оцшюе змшу температури електролиу в порах пластин та над пластинами при змт температури електролиу в об'ему електроакумулятора [16] можливо прийняти своечасне ршення на заряд акумуляторно! батаре! (рис. 7):

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 7. Змша загально!' напруги U3ar. 48 В впродовж часу заряду, де изаг — загальна напруга, В; т - час, с

(Р(т)(МтХ+)))Лс(т),

(10)

на ocнoвi аналiтичнol оцшки змiни температури елек-трoлiту в порах пластин та над пластинами при ро-зрядi [16]:

(СТс(т)(-А^т)/-At >-Atp„.p(T)/ Atc

ст. розр роз

(т))) ,

(т) >

(11)

що забезпечуе функцюнування системи «компре-сор-конденсатор» щодо зменшення перепуску пари у конденсатор теплового насоса з щллю зменшення теплово! акумулюючо! емноси мережево! води (рис. 8).

Прийняття ршень (рис. 4, 6-8) та використання тдсумково'! iнформацii на оcновi контролю працездат-ноcтi та iдентифiкацii стану конденсатора теплового насоса [15] з використанням передатно! функцп, що

Рис. 8. Змша температури мережево!' води вщ часу щодо тдтримки функцюнування системи компресор-конденсатор на рiвнi прийняття ршень: 1, 3 — прийняття ршення та його щентифкащя щодо зменшення акумулюючо!' емносп мережево!' води; 2 — гранично припустима змша температури мережево!' води

4. Висновки

Запропонована тдтримка ствввдношення вироб-ництва та споживання електрично! енергп та теплоти на ocнoвi когенерацшно! системи, основу яко! складае iнтегpoвана динамiчна пiдcиcтема з використанням

теплонасосного енергопостачання та електроакумулю-вання. На основi тдсумково'1 iнформацiï, здобутоï в результат контролю працездатностi та вдентифжацп стану систем: випарник-компресор, компресор-кон-денсатор теплового насоса та контролю працездат-ност та iдентифiкацiï стану електроакумулятора з використанням математичних моделей динамжи ви-парника, компресора, конденсатора теплового насоса та електроакумулятора розроблено метод штегровано-го прийняття ршень в умовах не збпу виробництва та споживання енергп; розроблена лопчна модель.

Так, при змт споживання електричноï енергп в межах рiвня потужностi когенерацiйноï установки можливо за рахунок тдключення теплового насоса, що оцiнюe як виробництво енергп, так i ïï споживання за змiною температури низькопотенцшного джерела енергiï, приймати попереджувальнi ршення на змiну рiвня виробництва теплоти щодо подальшого використання теплоноая у складi когенерацiйноï установки. Прогнозування змши напруги заряду та розряду аку-муляторноï батареï дозволяе не тшьки забезпечувати економне функцiонування теплонасосноï системи, а й

своечасно виконувати економне електроакумулюван-ня як в години збиткового виробництва електроенер-гiï, так i при зниженш споживання.

У зв'язку iз збитковктю виробництва електрич-ноï енергiï в години найменшого споживання, тобто в нiчнi часи, когенерацшш установки функцiонують 6000 годин на рж. Розроблений метод штегрованого прийняття рiшень щодо пiдтримки сшввщношення виробництва та споживання енергп дозволяе за рахунок додаткового використання когенерацiйноï установки до 2000 годин на рж додатково акумулювати до 30 % виробленоï електричноï енергп як для економноï тдтримки функцiонування теплонасосноï системи, так i в години збшьшення споживання електроенергп в межах рiвня потужностi когенерацiйноï установки без додатковоï витрати палива на зб^ьшення виробництва електроенергп . Таким чином, можливо змен-шити собiвартiсть виробництва енергп та шкiдливi викиди двоокису вуглецю до 10-15 % з урахуванням зб^ьшення сервисного обслуговування когенерацш-ноï установки за рахунок тдключення теплового насоса та електроакумуляторiв.

Лиература

1. Сафьянц, С. М. Исследование схемы источника теплоэлектроснабжения с регулированием нагрузок на базе использования тепловых насосов [Текст] / С. М. Сафьянц, Н. В. Колесниченко, Т. Е. Веретенникова // Промышленная теплотехника. -2011. - Т. 33, № 3. - С. 79-85.

2. Билека, Б. Д. Экономичность когенерационных и комбинированных когенерационно-теплонасосных установок с газопоршневыми и газотурбинными двигателями [Текст] / Б. Д. Билека, Р. В. Сергиенко, В. Я. Кабков // Авиационно-космическая техника и технология. - 2010. - № 7 (74). - С. 25-29.

3. Горобець, В. Г. Ексергетичний анашз ефективност енергетичних систем для комплексного виробництва електрично'1 та теч плово'1 енергп з використанням поновлювальних джерел енергп [Текст] / В. Г. Горобець, Б. Х. Драганов // Вщновлювальна енергетика. - 2010. - № 3 (22). - С. 5-12.

4. Баласанян, Г. А. Оптимiзацiя параметрiв теплово!' схеми штегровано!' системи енергоспоживання [Текст] / Г. А. Баласанян,

A. С. Мазуренко // Труды Одесского политехнического университета. - 2006. - 1(25). - С. 59-65.

5. Мацевитый, Ю. М. Термоэкономический анализ теплонасосной системы теплоснабжения [Текст] / Ю. М. Мацевитый, Н. Б. Чиркин, М. А. Кузнецов // Проблемы машиностроения. - 2010. - №1, Т. 13. - С. 42-51.

6. Редько, А. А. Исследование термодинамических режимов геотермальных теплонасосных установок [Текст] / А. А. Редько, Д. Х. Харлампиди // Вюник Донбасько'1 надюнально!' академп будiвництва i арх^ектури. - 2009. -№2(76). - С. 86-98.

7. Барский, И. А. Показатели поршневого компрессора теплового насоса на частичных режимах [Текст] / И. А. Барский, Ю. А. Антипов, И. К. Шаталов, Д. В. Терехов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2011. - № 1.- С. 31-33.

8. Басок, Б. И. Перспективные когенерационные теплонасосные схемы геотермальной энергетики [Текст] / Б. И. Басок, Т. А. Резакова, Д. М. Чалаев // Промышленная теплотехника. - 2006.— №2, Т. 28. -С. - 36-40.

9. Билека, Б. Д. Когенерационно - теплонасосные технологии в схемах горячего водоснабжения большой мощности [Текст] / Б. Д. Билека, Л. К. Гаркуша // Промышленная теплотехника. - 2012. - Т. 34, № 4. - С. 52-57.

10. Федулов, С. П. Когенерация агропромышленного комплекса. Передовые проекты [Текст] / С. П. Федулов // Турбины и дизели. - 2013. - №2. - С. 18-22.

11. Клепанда, А. С. Методика мониторинга термодинамической эффективности теплового насоса [Текст] / А. С. Клепанда,

B. А. Тарасова, Ю. В. Бережко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2014. - Т. 2, № 8 (68). - С. 1-8.

12. Чайковская, Е. Е. Оптимизация энергетических систем на уровне принятия решений [Текст] / Е. Е. Чайковская // Промышленная теплотехника. - 2013. - Т. 35, № 7. - С. 169-173.

13. Чайковська, 6. 6. 1нтелектуальна система управлшня теплонасосним енергопостачанням [Текст] / 6. 6. Чайковська, В. В. Стефанюк // Вюник Вшницького тоштехшчного шституту. - 2011. - № 5. - С. 76-83.

14. Чайковська, 6. 6. Комплексна система тдтримки функцюнування теплонасосного енергопостачання [Текст] / 6. 6. Чайковська, В. В. Стефанюк // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2011. - Т. 2, № 8 (50). - С. 54-57.

15. Чайковська, 6. 6. Управлшня теплонасосним теплопостачанням на основi синергетично!' шформацп [Текст] / 6. 6. Чайковська, В. В. Стефанюк, О. С. Кореншк // Вюник Вшницького тоштехшчного ¡нституту. -2009. - №2. - С. 17-21.

16. Чайковська, 6. 6. Пщтримка електроакумулювання на рiвнi прийняття ршень [Текст] / 6. 6. Чайковська // Вюник НТУ "ХП1". Серiя "Новi ршення в сучасних технолопях". - 2012. - № 50 (956). - С. 124-127.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.