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

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-29-01252

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

Руководитель Постников Иван Викторович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук , Иркутская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-603 - Надежность и отказоустойчивость технических систем. Диагностика технического состояния и испытания

Ключевые слова теплоснабжающая система, источники тепловой энергии, тепловые сети, надежность, математическое моделирование, оптимизация, комплексный анализ и синтез надежности, централизованно-распределенные энергосистемы, активный потребитель, узловые показатели надежности, интенсивности отказов и восстановлений элементов, марковский случайный процесс, радиус эффективного теплоснабжения, функциональное и структурное резервирование, теория гидравлических цепей

Код ГРНТИ44.01.77

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
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.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Постников И.В., Медникова Е.Е. A reliability analysis of fuel supply for district heating systems based on statistical test method Energy Reports, Volume 8, Supplement 13, Pages 304-311 (год публикации - 2022)
10.1016/j.egyr.2022.08.020

2. Постников И.В., Медникова Е.Е. Методы определения оптимальных параметров надежности систем централизованно-распределенного теплоснабжения с просьюмерами Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика», №2, том 22, с. 104-115 (год публикации - 2022)
10.14529/power220210

3. Постников И.В., Медникова Е.Е. Анализ надежности топливоснабжения источников тепловой энергии на основе метода статистических испытаний Энергобезопасность и энергосбережение, № 3 (105), с. 34-41 (год публикации - 2022)
10.18635/2071-2219-2022-3-34-41

4. Постников И.В. Methods for the reliability optimization of district-distributed heating systems with prosumers Energy Reports, Volume 9, Supplement 1, Pages 584-593 (год публикации - 2022)
10.1016/j.egyr.2022.11.085

5. Постников И.В., Медникова Е.Е. Эффективность и надежность централизованно-распределенных систем теплоснабжения: методы и модели Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: Вып. 73. Надежность систем энергетики в условиях энергетического перехода., Выпуск 73, с. 270-273 (год публикации - 2022)

6. Постников И.В., Медникова Е.Е. Методология обеспечения надежности централизованно-распределенных ТСС Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием., Том 2, с. 237-241 (год публикации - 2022)

7. Постников И.В., Медникова Е.Е. Определение критериев эффективности теплоснабжающей системы и предложения по развитию распределенного сектора просьюмера Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: Вып. 73. Надежность систем энергетики в условиях энергетического перехода., Выпуск 73, с. 274-278 (год публикации - 2022)

Публикации

1. Постников И.В. Probabilistic modeling of functioning of district-distributed heating systems for the reliability analysis E3S Web of Conferences, Vol. 397(2023), E3S Web Conf., 02004 (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202339702004

2. Постников И.В., Медникова Е.Е. Methodological provisions to the formation of district-distributed heating systems E3S Web of Conferences, Vol. 397(2023), E3S Web Conf., 02005 (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202339702005

3. Постников И.В., Медникова Е.Е. Simulation modeling of FSS operation based on statistical test method for the reliability analysis of fuel supply to HS Hierarchical Modeling of Energy Systems, Elsevier, Chapter 6, Section 6.7, pages 428-433 (год публикации - 2023)
10.1016/B978-0-44-313917-8.00015-8

4. Постников И.В. Probabilistic modeling of DHS functioning based on the Markov random processes Hierarchical Modeling of Energy Systems, Elsevier, Chapter 6, Section 6.8, pages 433-440 (год публикации - 2023)
10.1016/B978-0-44-313917-8.00015-8

5. Постников И.В., Медникова Е.Е. Методические принципы формирования централизованно-распределенных теплоснабжающих систем Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири, т. 2, с. 256–259 (год публикации - 2023)

6. Постников И.В. Учет фактора зависимых отказов при стохастическом моделировании централизованно-распределенных теплоснабжающих систем Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири, т. 2, с. 253–256 (год публикации - 2023)

7. Постников И.В., Медникова Е.Е. Методические принципы формирования надежных и эффективных централизованно-распределенных теплоснабжающих систем Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики, Выпуск 74, с. 350-354 (год публикации - 2023)

8. Постников И.В., Медникова Е.Е. Оценка эффективности внедрения подсистемы распределенного теплоснабжения на базе просьюмера в действующей теплоснабжающей системе XIII семинар вузов по теплофизике и энергетике: тезисы докладов Всероссийской научной конференции, с. 92 (год публикации - 2023)

9. Постников И.В., Медникова Е.Е. Методы и модели иерархического формирования централизованно-распределенных теплоснабжающих систем с просьюмерами XIII семинар вузов по теплофизике и энергетике: тезисы докладов Всероссийской научной конференции, 94 с. (год публикации - 2023)