Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ

Двухуровневое моделирование теплоснабжающих систем с учетом активных потребителей

В. А. Стенников, А. В. Пеньковский, А. А. Кравец

Аннотация


Рассмотрена актуальная задача по функционированию и развитию теплоснабжающих систем в рамках перехода к интеллектуальной энергетике, в которой ключевое место занимает активный потребитель. Актуальность исследований на тему активного потребителя тепловой энергии обусловлена объективными проблемами в теплоснабжении, связанными с низкой экономичностью действующих систем, недостаточным качеством и надежностью теплоснабжения потребителей, особенно в условиях технологического развития и роста тепловых нагрузок. Предложена оптимизационная иерархическая модель по управлению функционированием теплоснабжающих систем с учетом активных потребителей на основе метода двухуровневого программирования. Рассмотрена организационная модель теплоснабжения потребителей в виде единой теплоснабжающей организации в условиях двухуровневой системы управления, когда регулирующий орган (региональная служба по тарифам) управляет тарифами для потребителей, а источники тепловой энергии покрывают заданный спрос со стороны потребителей из условия получения максимальной прибыли. Предложен критерий оптимизации региональной службы по тарифам. Предложенная математическая модель позволяет учитывать технические и экономические характеристики источников тепловой энергии и тепловых сетей, интересы участников процесса теплоснабжения потребителей и определять оптимальные условия по управлению функционированием теплоснабжающих систем.

Ключевые слова


теплоснабжающая система; источники тепловой энергии; активный потребитель; оптимальное развитие; иерархическая система; двухуровневая модель; математическое моделирование; оптимизация

Полный текст:

PDF

Литература


Zhang, Ni. A game-theoretic economic operation of residential distribution system with high participation of distributed electricity prosumers / Ni Zhang, Yu Yan, Wencong Su. // Applied Energy. 2015; 154: 471 - 479. https: //doi.org/10.1016/j.apenergy.2015. 05.011.

Perkovic, Luka. Multi-objective optimization of a simplified factory model acting as a prosumer on the electricity market / Luka Perkovic, Hrvoje Mikulcic, Neven Duic // Journal of Cleaner Production. 2017;167: 1438 - 1449. https: //doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.12.078.

Hongming, Yang. Optimal operation of DES/CCHP based regional multi-energy prosumer with demand response / Hongming Yang, Tonglin Xiong, Jing Qiu et al. // Applied Energy.2016;167:353 - 365. https: //doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.11.022.

Rehman, Zafar. Prosumer based energy management and sharing in smart grid / Zafar Rehman, Mahmood Anzar, Razzaq Sohail et al. // Renewable and Sustainable Energy Reviews; 2018;82:1675 - 1684. https: //doi.org/10.1016/j.rser.2017.07.018.

Stig Шdegaard Ottesen Prosumer bidding and scheduling in electricity markets / Stig Шdegaard Ottesen, Asgeir Tomasgard, Stein-Erik Fleten // Energy. 2016; 94: 828 - 843. https: //doi.org/10.1016/j.energy.2015.11.047.

Dimitrios J. Vergados, Prosumer clustering into virtual microgrids for cost reduction in renewable energy trading markets / Dimitrios J. Vergados, Ioannis Mamounakis, Prodromos Makris, Emmanouel Varvarigos // Sustainable Energy, Grids and Networks. 2016; 7: 90 - 103. https: //doi.org/10.1016/j.segan.2016.06.002.

Prakash, Lakshmi. Self-sufficient Smart Prosumers of Tomorrow / Lakshmi Prakash, Sugatha Kumari P. R, Sharanya Chandran et al. // Procedia Technology. 2015; 21: 338 - 344. https: //doi.org/10.1016/j.protcy.2015.10.044.

Brange, Lisa. Prosumers in district heating networks - A Swedish case study / Lisa Brange, Jessica Englund, Patrick Lauenburg // Applied Energy. 2016; 164: 492 - 500. https: //doi.org/10.1016/j.apenergy. 2015.12.020.

Postnikov, I. V. Prosumer in the district heating systems: Operating and reliability modeling / Postnikov, I. V., Stennikov, V. A., Penkovskii, A. V. // Energy Procedia. 2019, 158: 2530-2535.

Brand, Lisa. Smart district heating networks - A simulation study of prosumers' impact on technical parameters in distribution networks / Lisa Brand, Alexandra Calvйn, Jessica Englund et al. // Applied Energy. 2014; 129: 39 - 48. https: //doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.04.079.

Kauko, Hanne. Dynamic modeling of local district heating grids with prosumers: A case study for Norway / Hanne Kauko, Karoline Husevеg Kvalsvik, Daniel Rohdeb et al. // Energy. 2018; 151: 261 - 271. https: //doi.org/10.1016/j.energy.2018.03.033.

Valery Stennikov, Andrey Penkovskii, Oleg Khamisov. In: Vasant P., Voropai N. I. (eds.). Problems of Modeling and Optimization of Heat Supply Systems: Bi-Level Optimization of the Competitive Heat Energy Market In: Vasant P., Voropai N. I. (eds.). Sustaining power resources through energy optimization and engineering. Hershey PA: Engineering Science Reference; 2016. p. 54 - 75.

Стенников, В. А. Поиск равновесия Курно на рынке тепловой энергии в условиях конкурентного поведения источников тепла / В. А. Стенников, А. В. Пеньковский, О. В. Хамисов // Проблемы управления. - 2017. - № 1. - С. 10 - 18.

Penkovskii, A. V., Search for a market equilibrium of Cournot-Nash in the competitive heat market / A. V. Penkovskii, V. A. Stennikov, E. E. Mednikova, I. V. Postnikov // Energy. 2018; 161: 193 - 201. https: //doi.org/10.1016/j.energy.2018.07.086.

Кобец, Б. Б. Инновационное развитие электроэнергетики на базе концепции SMART GRID / Б. Б. Кобец, И. О. Волкова. - М.: ИАЦ Энергия, 2010. - 208 c.

Волкова, И. О. Активный потребитель: задача оптимизации потребления энергии и собственной генерации / И. О. Волкова, М. В. Губко, Е. А. Сальникова // Проблемы управления. - 2013. - № 6. - С. 53 - 61.

Svend Frederiksen, Sven Werner. District heating and cooling. Studentlitteratur A B, Lund; 2013. 588 p.

Satu, Paiho. How to develop district heating in Finland? / Satu Paiho, Heidi Saastamoinen // Energy Policy. 2018; 122: 668 - 676. https: //doi.org/10.1016/j.enpol.2018.08.025.

Werner, Sven. District heating and cooling in Sweden / Sven Werner // Energy. 2017; 126: 419 - 429. https: //doi.org/10.1016/j.energy.2017.03.052.

Sernhed, Kerstin. Synthesis of recent Swedish district heating research / Kerstin Sernhed, Kristina Lygnerud, Sven Werner // Energy. 2018; 151: 126 - 132. https: //doi.org/10.1016/j.energy.2018. 03.028

Lund, Henrik. Future district heating systems and technologies: On the role of smart energy systems and 4th generation district heating / Henrik Lund, Neven Duic, Poul Alberg Шstergaard, Brian Vad Mathiesenc // Energy. 2018; 165: 614 - 619. https: //doi.org/10.1016/j.energy.2018.09.115.

Kotenko, Maksym. An experimental study of the drag reducing surfactant for district heating and cooling / Maksym Kotenko, Hans Oskarsson, Carsten Bojesen, Mads Pagh Nielsen // Energy. 2019; 178: 72 - 78. https: //doi.org/10.1016/j.energy.2019.03.134.

Dempe S. Foundations of Bilevel Programming. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishers; 2002. 320 p.

Меренков, А. П. Теория гидравлических цепей / А. П. Меренков, В. Я. Хасилев. - М.: Наука, 1985. - 278 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.50.43.002

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


                                                  

© 1998 — 2024 НТФ "Энергопрогресс"

Адрес редакции: 129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон редакции   234-7449.

E-mail: prom_energy@rambler.ru; prom_energy1@mail.ru