Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Только для подписчиков

№ 5 (2024)

Обложка

Весь выпуск

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Статьи

Методы и модели формирования и обоснования эффективности и надежности централизованно-распределенных теплоснабжающих систем

Стенников В.А., Постников И.В., Медникова Е.Е.

Аннотация

Предлагается методология решения задач оптимального развития теплоснабжающих систем: анализа зон эффективности и надежности теплоснабжения потребителей. При решении обеих задач применяется узловой подход, позволяющий получать наиболее детализированные результаты, максимально адаптированные к реальным условиям. На основе предложенных методов и моделей разработан алгоритм трансформации существующих теплоснабжающих систем в централизованно-распределенные системы с имплементацией просьюмеров (активных потребителей) для покрытия нагрузки, выходящей за границы эффективности централизованного теплоснабжения.

Известия Российской академии наук. Энергетика. 2024;(5):3-14
pages 3-14 views

Воспроизводство запасов минерально-сырьевой базы ТЭК как один из основных аспектов обеспечения энергетической безопасности России

Сендеров С.М.

Аннотация

В статье характеризуется ситуация с производством и потреблением первичных топливно-энергетических ресурсов в России за период 2021–2023 гг. Показаны основные складывающиеся тенденции, и характеризуются основные угрозы энергетической безопасности, в т.ч. угроза ухудшения качества запасов минерально-сырьевой базы ТЭК. Показаны основные объекты индикативного анализа, декларируемые в Доктрине энергетической безопасности Российской Федерации, среди которых важное место занимает объект “Отношение прироста балансовых запасов первичных ТЭР к объемам их добычи”. На основании данных о динамике воспроизводства запасов природного газа, нефти, угля и урана за предстоящий пятилетний период определяются значения важнейших индикаторов данного объекта и формируется представление об итоговой качественной оценке ситуации по всему объекту анализа. В статье анализируются основные причины и делаются выводы о складывающихся тенденциях в деле возобновления промышленно-извлекаемых запасов основных первичных ТЭР и возможных последствиях ухудшения ситуации.

Известия Российской академии наук. Энергетика. 2024;(5):15-26
pages 15-26 views

Анализ влияния крупномасштабных возмущений в работе газовой отрасли на обеспечение энергетической безопасности регионов СЗФО

Сендеров С.М., Смирнова Е.М., Воробьев С.В.

Аннотация

В статье представлена оценка уровня энергетической безопасности на примере субъектов РФ, расположенных на территории Северо-Западного федерального округа. Подход к оценке основывается на использовании аппарата мониторинга и индикативного анализа энергетической безопасности (ЭБ), разработанного в ИСЭМ СО РАН. Проводится оценка уровня ЭБ в регионах на основе моделирования ситуации с прекращением работы важнейших объектов газовой отрасли, а также проведен анализ динамики, масштабов и тенденций изменения состояния уровня ЭБ при моделировании ситуации с использованием пиковых ПХГ, предусмотренных Генеральной схемой развития газовой отрасли на период до 2030 г. для анализируемых субъектов РФ.

Известия Российской академии наук. Энергетика. 2024;(5):27-41
pages 27-41 views

Выбор источников энергии у активных потребителей в системе централизованного теплоснабжения с применением агентных технологий

Барахтенко Е.А., Майоров Г.С., Соколов Д.В., Ташлыкова В.Б.

Аннотация

В последние годы в энергетике широкое развитие получило направление, связанное с внедрением распределенной генерации энергии и появлением активных потребителей (АП), в том числе в рамках системы теплоснабжения. Ввиду появления у потребителей роли участников энергетических рынков, принимающих активное участие в процессе управления своим энергоснабжением, возникает необходимость принимать решения о вариантах энергоснабжения в условиях несовпадающих интересов сторон – АП и системы централизованного теплоснабжения (СЦТ). В статье выполнена математическая постановка задачи поиска компромиссного решения, которая включает в себя модель АП, модель СЦТ и обобщенный критерий желательности. Разработана методика выбора оборудования источников энергии у АП в СЦТ с учетом интересов СЦТ и АП и их возможности производства тепловой энергии. Предложена структура мультиагентной системы и разработаны алгоритмы поведения агентов, учитывающие сложный характер поведения АП и объектов СЦТ. Приведены результаты апробации разработанного методического и программного обеспечения на тестовой модели системы теплоснабжения.

Известия Российской академии наук. Энергетика. 2024;(5):42-58
pages 42-58 views

Модельные представления теории теплового удара вязкоупругих тел

Карташов Э.М., Крылов С.С.

Аннотация

Рассмотрены модельные представления теории теплового удара вязкоупругих тел на основе двух различных подходов. В первом подходе, основанном на введении девиаторов напряжения и деформации с использованием линейных реологических моделей Максвелла и Кельвина, предлагаются новые интегральные и дифференциальные соотношения, включающие одновременно динамические и квазистатические модели для вязкоупругих и упругих сред, обобщающие результаты предыдущих исследований. Предложенные определяющие соотношения новой формы применимы для описания тепловой реакции тел канонической формы, ограниченных границами прямолинейной формы в декартовых координатах, и распространены на случай криволинейных границ в цилиндрических и сферических координатах. Во втором подходе описана упруго-вязкоупругая аналогия, состоящая в том, что исходная задача о температурных напряжениях вязкоупругого тела может быть сведена к эквивалентной задаче термоупругости путем замены в операционном (по Лапласу) решении термоупругой задачи модуля сдвига и коэффициента Пуассона на их изображения как в модели Максвелла, так и в модели Кельвина. Показано, что после выполнения обратного преобразования находится аналитическое решение задачи для термовязкоупругой среды. Приведен иллюстративный пример и проанализированы отличия в термической реакции на внезапный нагрев упругой и вязкоупругой среды.

Известия Российской академии наук. Энергетика. 2024;(5):59-73
pages 59-73 views

Оценка влияния теплотехнических характеристик непроектных бурых углей на их пригодность для сжигания в топке энергетического котла

Чернов С.Л., Прохоров В.Б., Апаров В.Д., Пай А.В.

Аннотация

Возможность сжигания различных бурых углей (БУ) в топке котла БКЗ-420-140-6 исследовалась с помощью численного моделирования в программе ANSYS Fluent. Для проверки составленной численной модели сжигания твердого топлива предварительно проведена ее валидация, применительно к сжиганию БУ определенного состава путем сравнения результатов расчетов с данными, полученными при режимно-наладочных испытаниях реального котла.

Был разработан способ усреднения характеристик угля и получены зависимости, определяющие состав угля на основании анализа состава 14 типов углей в диапазоне значений низшей теплоты сгорания  QHPот 7.5 до 16 МДж/кг. По полученным зависимостям для 4-х значений  QHP определен теоретический усредненный состав (ТУС) углей. Для одного из ТУС на 10% в большую и меньшую стороны варьировалась влажность.

В качестве показателей эффективности работы топочной камеры котла, приняты температура газов на выходе из топочной камеры, механический недожог и концентрация оксидов азота в дымовых газах. Результаты численного моделирования показывают, что при теплотворной способности топлива QHP 10 МДж/кг механический недожог q4 превышает допустимые нормативы. Наибольшая концентрация оксидов азота на уровне 800–900 мг/нм3 наблюдается для бурых углей с высокой QHP  и наибольшим содержанием углерода. Также показано, что применение прямоточных горелок с организацией ступенчатого сжигания топлива позволяет в 3.25 раза снизить образование оксидов азота в топке по сравнению с исходной схемой сжигания с использованием существующих вихревых горелочных устройств. Влияние низшей теплоты сгорания топлива на температуру газов на выходе из топочной камеры в диапазоне QHP от 11.75 до 16.45 МДж/кг незначительное. Повышение влажности топлива сказывается на температуре газов на выходе из топочной камеры и на механическом недожоге только при значении более примерно 45%. В целом исследования показали, что рассматриваемая топка позволяет сжигать различные бурые угли при изменении физико-химического состава и теплотехнических характеристик в широких пределах.

Известия Российской академии наук. Энергетика. 2024;(5):74-87
pages 74-87 views

Численное моделирование горения угля в топочной камере котельного агрегата

Гиль А.В., Мальцев К.И., Абрамов Н.В., Пузырёв С.А.

Аннотация

В статье представлены результаты численного исследования физико-химических процессов в топочной камере парового котла при факельном сжигании полифракционного твердого топлива. С учетом наличия двухфазного потока рассмотрено применение схемы квадратичной восходящей интерполяции QUICK и монотонизированной противопотоковой схемы MLU для дискретизации пространственного и временного шага уравнения конвекции-диффузии. По результатам моделирования в целом выявлена хорошая сходимость результатов численного моделирования с натурными измерениями при использовании рассматриваемых схем аппроксимации. При этом выявлено, что при использовании схемы QUICK в областях с большими градиентами наблюдаются отклонения, приводящие к распространению неточности расчетов на последующие области. В обоих вариантах моделирования выявлены зоны, способствующие высокотемпературной коррозии.

Известия Российской академии наук. Энергетика. 2024;(5):88-100
pages 88-100 views