автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Информационно-модельное обеспечение задач перспективного развития систем теплоснабжения и теплофикации регионов

РТБ О»

- й 1Ш ^

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК сибирское отделение СИБИРСКИЙ энергетический ИНСТИТУТ им. Л. А.Мелентьева

Ка правах рукописи

УДК 620.91:697.34

Федяева Ольга Николаевна

информационно-модельное обеспечение задач перспективного развития систем теплоснабжения и теплофикации регионов

05.13.16 - применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (энергетика)

Автореферат

диссертации ка соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск - 1995

Работа выполнена в Сибирском энергетическом институте СО РАН

Научный руководитель: доктор технических наук,

Сеннова Е.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Степанов B.C., кандидат технических наук, Труфанов В.В.

Ведущая организация: СибВНИШЭнергопром, г.Иркутск

Защита состоится " ¿У" ^иИЛ- 1995 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 002.30.01 при Сибирском энергетическом институте СО РАН по адресу: 664033, г.Иркутск, ул.Лермонтова, 130.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского энергетического института СО РАН.

Автореферат разослан "¿4" 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

A.M.Клер

- о -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Значимость теплового хозяйства (ТХ) в обеспечении жизнедеятельности населения и хозяйства страны, его важная роль в ТЭК, связь и взаимовлияние ТХ и других отраслей промышленности всегда делали актуальной проблему рационального развития теплоснабжения, решаемую на разных уровнях территориальной и временной иерархии. Особое значение и актуальность эта проблема приобретает сейчас, в условиях сложившейся кризисной ситуации, характеризующейся низкими надёжностью и экономичностью теплоснабжения в системах всех типов и мощностей, экологической несостоятельностью большинства действующих источников теплоты (ИТ), опасностью возникновения катастрофических ситуаций.'

Кроме того, новые социально-экономические условия в России оказывают существенное влияние на все стороны деятельности в ТХ: меняют его организационно-правовые структуры управления, тенденции развития и техническую политику, а также требуют нового взгляда на методические подходы к принятию решений по развитию и преобразованию систем теплоснабжения и всего ТХ.

Решение проблемы развития теплоснабжения с учётом новых условий его функционирования и многообразия действующих факторов требует создания (для разных уровней рассмотрения проблемы) комплексов моделей, информационно поддерживаемых соответствующими базами данных (БД) и ориентированных на диалог пользователя-непрофессионала с персональным компьютером (ПК). При этом актуально более широкое применение (наряду с оптимизационными) современных имитационных и оценочных моделей и использование разнообразных экономических и неэкономических критериев, включая критерии рыночной экономики.

Данная работа посвящена методической разработке и реализации на персональном компьютере (ПК) информационно-вычислительного комплекса (И8К) для анализа состояния и решения задач перспективного развития теплоснабжения, как единой информационной основы для решения большого круга задач при разработке направлений развития систем теплоснабжения страны и территорий (регионов, областей, краёв, республик, населённых пунктов). Основными целями данной работы явились: 1) обоснование потребностей в новых информационных технологиях для оперативного анализа состояния ТХ и решения задач его перспективного развития;

2) разработка структуры и поддержание баз данных о существующем состоянии объектов ТХ, о топливно-энергетических балансах регионов (экономических районов и их административно-территориальных единиц), а также об имеющихся проработках и предложениях по развитию теплоснабжения в населённых пунктах;

3) разработка структуры информационно-вычислительного комплекса, моделей и программного обеспечения для получения справочной информации из БД и для исследовательских расчетов;

4) решение практических задач, связанных с развитием теплоснабжения применительно к различным объектам и территориям.

Научная новизна исследования. В диссертации впервые получены и выносятся на защиту следующие результаты:

1. Структура и содержание базы данных о техническом состоянии объектов ТХ России, об имеющихся методических проработках по его развитию и характеристиках городов и ПГТ (население, климатология, тепловые нагрузки).

2. Схемы и методы увязки в едином ИВК баз данных и программных модулей, обеспечивающих возможность получения различной справочной информации по объектам теплоснабжения и населенным пунктам.

3. Методический подход и программные модули для рассмотрения и оценки различных аспектов-и сценариев развития теплоснабжения страны и территорий любого уровня - экономический район, область (край, республика), населённый пункт.

4. Методика решения и реализация задачи прогнозирования уровней теплопотребления регионов и населённых пунктов в увязке с предполагаемыми сценариями развития ТЭК и отдельных, отраслей, а также задачи составления тепловых балансов для территорий и населённых пунктов.

5. Большой объем и разносторонний характер информации, позволяющие учитывать конкретные особенности различных территорий и подключать внешние модели (после необходимой для них адаптации).

Практическая ценность и внедрение. Разработанная методика и информационная технология обеспечивают качественно новый уровень рассмотрения проблем ТХ при разработке стратегий, концепций, программ развития энергетики страны и её территорий путем оперативного оценивания и качественного обоснования возможных направлений развития теплоснабжения и выделения наиболее рациональных из них.

- 5 -

Разработанный комплекс позволяет проводить:

- многоаспектный анализ сложившегося состояния теплоснабжения в регионах и отдельных населённых пунктах;

- изучение эффективности работы ТЭЦ и их оборудования с выявлением физически изношенных и морально устаревших агрегатов.

"Дружественный" интерфейс комплекса обеспечивает эффективность и удобства в его использовании как в справочном, так и в вычислительном режимах.

ИВК использовался при разработке концепций развития энергетики (включая теплоснабжение) Дальнего Востока и Сибири, а также в других работах, выполнявшихся в СЭИ СО РАН. Результаты этих работ получили внедрение в Минтопэнерго в Управлении балансов ТЭР и в ГСУ перспективного прогнозирования развития ТЭК. Кроме того, разработанный ИВК поставлен на ПК в отделе балансов .ТЭР.

Апробация работы. Основные методические положения и результаты работы были обсуждены на Всероссийской конференции по экономическому развитию Сибири (1993 г., Новосибирск), на международной научно-практической школе-семинаре "Методы оптимального развития и эффективного использования трубопроводных систем энергетики" (1992 г., Туапсе и 1994 г., Иркутск) и на секции электроэнергетических и теплоснабжающих систем научного совета по комплексным проблемам энергетики РАН (1994 г., Москва).

Публикации. Основные методические положения диссертации и результаты исследований опубликованы в 7 работах и 6 отчётах НИР.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из пяти глав, введения, заключения, списка литературы и приложений.

содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая ценность полученных результатов. Здесь же приведены структура работы и аннотация глав.

В первой главе "Краткий обзор существующего состояния теплоснабжающих систем и постановка вопросов информационно-модельного обеспечения" даётся краткая характеристика теплового хозяйства (ТХ) страны и проводится анализ его современного состояния на основе информации, входящей в базу данных ТХ России. Содержание главы показывает структуру производства тепла на энергоисточниках в различных экономических районах страны, структуру

- б -

оборудования ТЭС, АЭС и котельных, а также структуру потребляемого топлива. Приведенные цифры, дают представление о масштабах развития ТХ России и о его роли как отрасли народного хозяйства и как отрасли, обслуживающей население.

Анализ технических проблем ТХ показывает, что в нём сложилась ситуация, характеризующаяся технической, технологической и организационной отсталостью и, как следствие, низкой экономичностью систем теплоснабжения всех типов и мощностей; нарастающими явлениями снижения надежности теплоснабжающих систем; отставанием от мирового уровня в создании для населения условий комфортности проживания; снижением экономичности теплопроизводящих объектов; ростом общей экологической напряженности, усугубляемой наличием источников тепловой энергии.

- В этом разделе рассмотрены проблемы, которые связаны с работой источников тепловой энергии, с работой их оборудования, с энергопотреблением и тепловыми нагрузками населённых пунктов и их климатологией. Именно они определяют предмет исследования данной работы, и они связаны с задачами перспективного развития систем теплоснабжения и теплофикации регионов. Обеспечение таких задач информацией является одной из основных целей данной работы.

Изучение проблем информационного обеспечения, вообще, и исследований в энергетике, в частности, является одной из областей системных исследований. В последней части этой главы рассматривается обеспечение информацией задач, связанных с развитием систем теплоснабжения, приводится классификация различных видов информации и перечень требований к ней. Характеризуется состояние информационного обеспечения в России, дается обзор литературы по разработанным базам данных, имеющих отношение к энергетике вообще и к теплоснабжению в частности.

Во второй главе "Обоснование и основные положения информационно-вычислительного комплекса для решения задач развития теплового хозяйства" обосновывается необходимость создания ИВК и обеспечения информацией и моделями перспективных исследований развития теплоснабжения. Системы теплоснабжения, несмотря на локальный характер своего размещения, влияют на формирование концепции развития ТЭК наравне с другими его отраслями. Они подвержены влиянию как внешних так и внутренних по отношению к ТХ факторов и требуют в связи с этим комплексного рассмотрения. Предлагаемый здесь подход, не претендуя на полный охват проблем и

- ? -

сторон задачи перспективного развития теплового хозяйства России, предлагает решать их, исходя из единой информационной базы, учитывающей специфику каждого региона в плане климатологии, условий топливоснабжения, характера тепловых нагрузок и т.д.

Здесь использован опыт иерархического деления во временном и пространственном аспекте задач теплоснабжения. Сложность взаимосвязей перечисленных задач обосновывает комплексность проблемы перспективного развития ТХ регионов, ее многоаспектность и большую неопределенность по целому ряду положений и показателей. В этих условиях представляется правомочным основной целью исследования сделать разработку научно-обоснованной концепции долгосрочного развития теплового хозяйства регионов, для чего предлагается некоторая последовательность действий для ее достижения.

На базе опыта разработки энергетической политики регионов были сформулированы следующие основные этапы для определения главных направлений развития теплоснабжения в них:

- анализ существующего состояния теплоснабжающих систем региона, выявление основных проблем в развитии'его теплового хозяйства;

- прогноз величин энергопотребления для рассматриваемого временного периода в городах, ПГТ и прочих населённых пунктах;

- формулировка стратегии развития систем теплоснабжения и теплофикации региона с имитацией его теплового баланса;

- исследование технико-экономической эффективности теплоснабжения отдельных населенных пунктов с точки зрения устойчивости различных вариантов его энергоснабжения;

- формулировка задач научно-технического прогресса в краткосрочной и долгосрочной перспективе.

Перечисленные этапы не являются формализованными задачами анализа или методов оптимизации. Это скорее экспертный анализ состояния и перспектив энергоснабжения территорий и отдельных населённых пунктов, оснащенный информацией и моделями. Анализ экономических, экологических, социальных и прочих условий жизни регионов пока выходит за рамки данной работы.

Для обеспечения проведения поэтапного анализа и разработки основных направлений развития теплоснабжения регионов было сформировано содержание базы данных ТХ России и перечень моделей, сопровождающих её (рис. 1). Здесь же указаны источники информации, вошедшей в базу данных, даны необходимые сведения о её типе,

СТРУКТУРА БАЗ ДОННЫК

УПРАШЕНЖ

Текущее состояние

Перспектива

Численность даселзния в ретроспективе (1999, 1970, 1979, 1960 гг.)

Кшматологичеоаю данные (температурив)

Баланс лрсгеводоява и потребления -тепла (1985 и 1990 гг.}

Хароктеристгаи работы котельный и потребления топлива (по видам)

Развита крупных котельных ДО 2000-2010 гг.

Показатели роботы ТЩ, АЭС, ГЭС, ГРЭС и ДОС Минтопэнерго РФ и др. вежмлв (1990/92 гт.)

Оборудование ТЭС, Т1Щ и АЭС Ммгопшерго РФ и других ведомств

Развитие ТЭС(схемэ отросли "Зжкгроэнерге-тика") до 2010 г.

Тешгзпогреблвние городу» в ретроспективе (с 1965 по 1990 гг.)

Ветразая и солнечная ективность, геотермия

Прогноз урсвней теплэ-пспребгения в долго- и среднесрочной перепек.

Структур© котельных то министерствам и ведом.

Потребление угля (по мэслхэранщениж) на ТЭС

Текущие показатели работы энергсисточни-ков

Псказатели гязрсльдстив-ного оборудования ТЭЦ и дательных

Сяемы теплоснабжении городов и отдельных потреЛ1телвй

Реям

роботы

Справки Расчеты Медали

Терриггор.

Эс район Область Аглэмерэц ГЪрод

Объект

Октав Станция Агрегат

Результат

Табтицы Трзфяа (байты

Связь с операхив, информацией

Праяов развития численности (вселения по об/встя4 и городам

и структура нагруэск населенных пунктов

Баланс прсиэв. тегиювей энергии (имитац. ,сптим., сцежи.. расчетный)

Расчет графиков теплэ-рык шгруэок

Расчзт расхода топлива (упрощенный, детальный)

Оцежа эффективности теплоисточников (сравните льтая, абсолютная)

Расчет затрат и финвн-оовая сценка проекта

Оцежа устойчивости решений в условиях неопределенности

Определение пекгееггеявй перспективных тетигис-ютниксв

Классификация населенных пунктов и энерго-обьектоа

Расчет составляадих систем теплоснабжения (источн., сети, потреб.)

Учет эколхичземзго воздействия объектов ТХ на афухаицую среду

Крагкосрслвэе прогноз, теплзпотребления

Оценка развития ТХ с учэтем динзмлки натр.

Взаимодействие тешо-вого хое-ва с энергосистемой и ТЭК регисна

Оцеша народдо-хшяйс. последствий

Формирование стратегий развития теплхнойжло-цр« систем

Системы теплоснабжения на базе нетрадиционных и всеоОнсв. энергсист.

Рис. 1. Принципиальная схема сх1раво*«>-информециснного исмгшекса для аиэлиэа и прогнозирования развития теплхиэ&каюцих сдотем.

основных понятиях и терминах, обоснован выбор СУБД Paradox с языком приложений PAL для её поддержки и ведения.

В третьей главе "Структура, содержание и организация базы данных теплового хозяйства России" основное внимание уделено содержанию её трёх частей: внутреннему, концептуальному и внешнему.

Внутренний или физический уровень - это её внутреннее содержание, наполнение таблиц, составляющих её. Условно они поделены на таблицы трёх видов: содержащие информацию, характеризующую ТЭК России; информацию, характеризующую источники теплоснабжения, и информацию, связанную с климатологией, населением и административно-территориальным устройством страны.

Концептуальный уровень базы данных построен с использовали-■ ем официального административно-территориального деления страны (рис. 2), для отражения которого в информационные таблицы введены шифры.

СТРУКТУРА: производства тепла, потребления тепла, потребления топлива, котельных

=—__

Области --------5-

источники: ТЭС, АИТ. ГРЭС, ГЭС,... Параметры источников. Оборудование источников.

Климатология Тепловые нагрузки

Рис. 2. Схема структуры и связей справочкой части базы данных.

Внешний уровень базы данных зависит от интерфейса, которым он обеспечен. Общение с пользователем построено на основе диалога. Обмен информацией в процессе диалога происходит с помощью клавиатуры. При этом пользователь получает сообщения на экране. Часто пассивный диалог осуществляется в форме выбора из "меню", в состав которого входит перечень альтернатив. Одна из них должка быть выбрана в процессе работы, для чего её нужно сделать активной и передать ей управление. Меню используется чаще в спра-

вочной части ИВК, в его модельной части употреблён активный диалог.

Подсказка организована как обычная "помоеф" в любом интерфейсе. Она вызывается клавишей П. Если пользователь, находясь на каком-то этапе работы с информационной частью комплекса, хочет знать возможности дальнейших действий, например, показ следующих частей информации, перенесение их в файл для дальнейшей работы, построение графиков, "перелистывание", возврат к предыдущему шагу он должен нажать клавишу П, и подсказка появится в левом верхнем углу экрана.

Информация о состоянии (действии) системы и справочная информация высвечивается на экране (например, при длительной паузе во время поиска запрошенной информации), при этом ключевые слова посылаемой пользователю - информации могут быть выделены цветом или интенсивностью мерцания.

В четвёртой главе " Система моделей, взаимодействующих с базой данных" описана та часть ИВК, которая связана с моделями, присоединёнными к базе данных ТХ России.

Расчёт теплопотребления регионов на нужды жилищно-коммунального хозяйства запрограммирован с использованием методики, разработанной в ЦЭНИИ РФ. Модель работает, исходя из норм потребностей тепла как для жилых, так и нежилых фондов в городах и ПГТ , исходя из количества.населения, проживающего в соответствующем населенном пункте, и ряда других показателей.

Прогнозирование уровней теплопотребления региона производится следующим образом:

- для заданных временных интервалов с шагом 5 лет строится прогноз развития численности городского и сельского наделения, входящего в рассматриваемый экономический район;

- такой же прогноз численности населения строится для каждой административной единицы, т.е для областей, агломераций, отдельных городов, ПГТ и усредненных групп сельских населенных пунктов;

- на основании прогноза численности городского населения определяются величины теплопотребления в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) городов и ПГТ (отопление и вентиляция жилых и общественных зданий, горячее водоснабжение населения);

- уровни теплопотребления ЖКХ городов и ПГТ, а также сложившиеся пропорции промышленного теплопотребления областей служат основой

для прогнозирования величин промышленного теплопотребления; - усредненно определяются уровни теплопотребления в сельских населенных пунктах.

Построение теплового баланса регионов производится для групп населенных пунктов. Это города и ПГТ с тепловой нагрузкой до 100 гкал/ч; ОТ 100 до 500; от 500 до 1000; от 1000 до 3000 и белее 3000 Гкал/ч. В этих группах определяется количество входящих в них населенных пунктов, суммарные величины теплопотребления и суммарные величины тепловых нагрузок. Для каждой группы потребителей осуществляется пообъектный выбор основных теплоисточников (ТЭЦ, ГРЭС, АЭС и крупны;-; котельных), которые имеются в данный момент времени.

В процессе работы с этой моделью можно изменять сроки работы основного оборудования ТЭС, режимы загрузки тепловой и электрической мощностей, вводить новые ТЭЦ. Это позволяет формировать ту или иную стратегию развития ТЭЦ и определять ее технико-экономические параметры (суммарный расход топлива, отпуск тепла и электроэнергии, и др.) для каждой категории городов.

Одновременно оценивается "поведение" других энергоисточников (теплоутилизационных установок, электробойлерных, прочих). В качестве замыкающего балансового источника используются котельные, обоснованность их мощностей в дальнейшем специально анализируется.

В пятой главе "Результаты решения некоторых задач развития теплового хозяйства с помощью информационно-вычислительного комплекса" описаны результаты решения практических задач, входящих в проблему развития ТХ и выполненных с помощью ЙВК.

1. Задача определения граничных уровней теплопотребления населенных пунктов состояла в том, чтобы определить их при разных прогнозных стратегиях теплопотребления экономических районов. Целью этого исследования было определение классов населённых пунктов, наиболее устойчивых к колебаниям суммарных величин теплопотребления экономических районов. Это связано со сложностью складывающегося экономического положения страны, неясностью перспектив этого положения и с зависимостью теплопотребления России в целом и отдельных экономических районов от принимаемых стратегий её развития и темпов входа в рыночные отношения.

При анализе результатов классификации оказалось, что наи-

большему падению подвергнется теплопотребление крупных, промыш-ленно развитых городов, в то время как мелкие и средние практически сохранят свои тепловые нагрузки, так как основной здесь является отопительная нагрузка. Следовательно, необходимо уделить особое внимание состоянию систем теплоснабжения этих групп городов и ПГТ, так как они, как правило, имеют малоэффективные теплоисточники с устаревшим оборудованием, с низкими показателями работы и высоким отрицательным воздействием на окружающую среду. Однако, с другой стороны, именно поэтому они имеют богатый потенциал для топливо- и энергосбережения.

Ещё одним важным вопросом для этих городов и ПГТ может оказаться вопрос топливоснабжения, так как при общем падении экономики и связанным с ним падением абсолютной величины потребления' топлива, расход топлива может быть директивно уменьшен пропорционально для всех потребителей. Это отрицательно скажется прежде всего на теплоснабжении жилищно-коммунального хозяйства мелких и средних городов.

2. Анализ эффективности использования жидкого топлива в системах теплоснабжения проводился с целью поиска путей энергосбережения и экономии жидкого топлива в системах энергоснабжения. Для этого было прежде всего оценено суммарное количество нефте-топлива, потребляемого энергетикой, а также эффективность его потребления. Из информационно-справочной части базы данных была произведена выборка станций,' на которых потребление жидкого топлива составляло более 30 %. Полученные выборки были скалькулированы по экономическим районам, а станции проанализированы на предмет эффективности использования топлива при производстве тепла и электроэнергии.

По результатам исследований были выработаны некоторые рекомендации по возможному вытеснению жидкого топлива, в том числе:

- модернизация и реконструкция ТЭЦ сахарных заводов, так как в них сжигается более 1,5. млн.т нефтетоплива, что составляет больше половины от всего топлива, потребляемого ими;

- техническое перевооружение традиционных ТЭС и ТЗЦ с плохим использованием жидкого топлива, что составляет не менее 20 % от их общего числа;

- внедрение перспективных газогенераторных установок на продуктах отходов лесной и деревоперерабатывающей промышленности для производства тепла и электроэнергии, особенно при вытеснении и

замене устаревших ДЭС, где сжигается еще почти 0,4 млн.т нефтепродуктов;

- внедрение небольших ПТУ ТЭЦ с внутрициюговой газификацией твердого топлива для районсЕ Сибири и Дальнего Востока, где в настоящее время более 150 населенных пунктов имеют тепловую нагрузку от 100 до 500 Гкал/ч и являются, таким образом, перспективными для.таких станций.

3. Одной из важных задач является организация надежного энергоснабжения малых и средних городов и ПГТ с тепловой нагрузкой от 100 до 500 Гкал/ч, число которых по России составляет 550. В работе выявлены населенные пункты, перспективные с точки зрения повышения эффективности их энергоснабжения, произведена их классификация по числу жителей, выделены города и ПГТ, имеющие объекты энергетики (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, АЭС и др.). В результате проанализировано состояние энергоснабжения в городах, относимых к разряду малых и средних.

Результаты этих исследований приводят к выводам, что важной частью эффективной долгосрочной стратегии развития средних и малых городов должно стать целенаправленное развитие в них энергетики, теплового хозяйства и прочих отраслевых систем, включающее:

- развитие небольших современных ТЭЦ, что позволит вытеснить неэффективные мелкие котельные и даст экономию топлива в размере от 20 до 40 кг у.т. на каждую Гкал тепла, одновременно улучшая экологическую ситуацию в них, а также позволит снизить энергетические нагрузки в крупных, экологически напряженных городах большинства регионов России и даст возможность приступить к модернизации и реконструкции оборудования старых ТЭЦ и котельных;

- создание небольших энергетических узлов, что позволит повысить надежность энергоснабжения близлежащих поселков и сельских населенных пунктов и послужит основой повышения квалификации технического и обслуживающего персонала;

- развитие энергетических объектов в малых городах, что будет способствовать повышению комфортности и объёма услуг населению в сфере водоснабжения, канализации и общего коммунального состояния в них;

- целенаправленную политику развития небольших энергообъектов, что позволит поддержать в работе многие из существующих сейчас отраслевых ТЭЦ.

4. Анализ установленного на ТЗС оборудования, произведенный в рамках решения проблемы развития систем теплоснабжения и теплофикации, показал (табл. 1):

- на начало 1993 г. в России в эксплуатации находилось оборудование суммарной мощностью более 1900 МВт (при установленной мощности теплофикационных отборов более 8500 Гкал/ч), введенное до 1945 г., из которого 50 % функционировало на Урале, 34 % - в Европе и 16 % - в Сибири;

- в период с 1946 по 1955 гг. было введено около 5700 МВт (16100 Гкал/ч) новых мощностей, при этом максимум ввода приходится на Европейские районы (52 %);

- наибольшие темпы ввода - от 3300 до 4850 МВт в год - осуществлялись в период с 1961 по 1975 и последующие годы, так с ч 1976 по 1992 гг. было введено более 62000 МВт или в среднем 3650 МВт в год, что обеспечило отпуск тепла из отборов турбин в количестве 71100 Гкал/ч;

- ввод конденсационных мощностей на ГРЭС и переход на теплофикационные турбины 100-175 МВт и более резко изменил показатель отношения величины отпуска тепла из отборов турбины к величине отпущенной электроэнергии.

Таблица 1

Ретроспективная характеристика вводов оборудования на ТЭС.

Установленная электрическая (Ы, МВт) и тепловая Экономический (0, Гкал/ч) мощности турбин, введенные

район до 1945 г. 1946/1960 1961/1975 после 1976 г.

N О -¡Г" -Ц--N-¡Г

Россия

Всего: в т.ч. 1925 8539 14438 41820 62707 76494 62118 71143

- Минтопэнерго 1373 6448 12199 29135 58501 60720 59298 63120

- Ведомства 552 2091 2239 12685 4206 15774 2820 8023

Европейские районы

Всего: в т.ч. 652 2637 6812 24326 34338 42511 28319 39872

- Минтопэнерго 531 2028 5392 14923 32264 34215 27213 36081

- Ведомства 121 609 1420 9403 2074 8296 1106 3791

Урал

Всего: в т.ч. 952 4454 3753 8758 13716 12244 9520 8771

- Минтопэнерго 623 3301 3363 7441 12930 9233 9460 8280

- Ведомства 329 1153 390 1317 786 ЗОИ 60 491

Сибирь и Дальний Восток

Всего: в т.ч. 321 1448 3873 8736 14653 21739 24279 22500

- Минтопэнерго 219 1119 3444 6771 13307 17272 22625 18759

- Ведомства 102 329 429 1965 1346 4467 1654 3741

Практически возможны две альтернативы поддержания оборудо-

вания на существующих ТЗС в работе:

1) Удерживать в эксплуатации до 2000 г. большинство теплофикационных турбин, введенных в 50-е годы и, следовательно, готовиться к росту аварийности на станциях, к увеличению ремонтного периода и затрат на него. Одновременно с ростом аварийности на ТЭЦ б зимний период следует ожидать и рост потребления мазутного топлива особенно на станциях, использующих его как резервное.

2) Воспользоваться периодом спада промышленного потребления, провести модернизацию оборудования действующих ТЭС и ТЭЦ, поставив её в качестве одной из основных задач энергетики и теплового хозяйства. Решение этой задачи позволит дать реальные предпосылки для будущего подъема всего народного хозяйства России, но для этого необходимо уже сейчас проработать вопросы финансирования и кредитования мероприятий по модернизации и замене оборудования.

5. С помощью информационно-модельного комплекса был построен баланс производства тепловой энергии для России (табл. 2), пример составления которого для Восточно-Сибирского экономического района показан в работе.

Таблица 2

Баланс производства тепловой энергии России в 2010 г.,

тыс.Гкал/год

ТЭС АЭС Котельные ЗБ ТУУ Прочие ИТОГО

Северный 61432 167

Северо-Западный 44484 445

Центральный 143671 952

Центрально-Черноз. 30162 1056

Волго-Вятский 51315 О

Поволжский 137205 О

СеЕеро-Кавказский 23380 О

Уральский 141714 О

Западно-Сибирский 97455 3381

Восточно-Сибирский 116815 О

Дальневосточный 47119 802

54026 960 6075 1841 124501

85387 81 2702 0 133099

£00047 400 4815 42214 392099

ti'Oc'i 165 3682 10 84599

62746 380 4247 12 * Л НО / UU

116816 140 18911 188 273250

77670 209 3825 10 105100

205838 371 28876 599 377393

135625 50 10568 10 247100

42047 11850 4381 7 175100

61024 437 460 1055 110898

ИТОГО 894759 6803 1090750 15053 88542 45947 2141854

В связи с дефицитностью части этого района (Бурятии, Читинской области) по электрическим мощностям темпы ввода нового оборудования на ТЭЦ в перспективе до 2010 г. должны быть достаточно высокими. Согласно одному из последних вариантов схемы развития отрасли "Электроэнергетика" до 2010 г. предполагается интенсивное развитие Гусиноозерской ГРЭС (на 640 МВт), Улан-Удэнской ТЭЦ-2 (ввод 4 блоков турбин Т-180), развитие Иркутских ТЭЦ- 11 (370 МВт), ТЗД-1 (235 МВт), ТЭЦ-7 (24 МВт),

ТЭЦ-12 (12 МВт), Ново-Зиминской ТЭЦ (80 МВт), Кызыльской ПЭС (48 МВт), Канской ТЭЦ, Красноярской ГРЭС-2, новой Минусинской ТЭЦ (255 МВт), дальнейшее развитие Березовской ГРЭС-1(1600 МВт), Богучанской и Стрелковской ГЭС (суммарно 3317 МВт), развитие ТЭЦ Абаканского вагоностроительного завода (370 МВт), пуск Харанорс-кой ГРЭС (890 МВт), новых мощностей на Читинской ТЭЦ-1 (330 МВт) и Краснокаменской ТЭЦ (110 МВт), Первомайской ТЭЦ, начало строительства и пуск первого блока Читинской ТЭЦ-3 (110 МВт). В Норильской энергосистеме ввод пятого блока Курейской ГЭС (120 МВт) и двух энергоблоков на ТЭЦ-3 (370 МВт).

Часть этих мощностей предназначена для замены выбывающего оборудования. Однако основной ввод мощностей значительно опережает развитие энергоемких производств, в связи с чем вызывает сомнение возможность ввода двух энергоблоков на новой Улан-Удэнской ТЭЦ-2 и одного блока на Читинской ТЭЦ-1, а также строительство и пуск первого блока на новой Читинской ТЭЦ-3. К тому же форсированное строительство Харанорской ГРЭС также должно снять основные проблемы дефицита электроэнергии. Таким образом, из строящегося баланса ввод этих мощностей убирается.

Результирующий баланс показан на рис.3.

Д Чипмзая область 1890 г. Цюпсз б(ши.Гкад) 10.099 [[

| Тува " 1990 г. Прогнзз ОСилн-Паи) 2-09оЦ

|| Красноярский край ■ 1990 г. Прогноз (З(игн.Гкзл) 7а 036

Цкутская область 1990 г. Пртгноз С (млн. Гнал) 74.317

ГЭС в год. ТЫС.-ПСМ 42887.26 48174.97

5 уст. ГУал'ч 9443.00 10153.00 Ввод 1383 Гкал/ч

Бурягая 1990 г. Прогноз Е)(млн. Гкал) 10.55В

ГЭС В геи., тыс. Пая 3497.56 5248.83

В уст., ГУвя/ч 032.00 1331.00 Евоя 604 ГУэл/ч

N уст.. МВт 1226.00 1556.00 372 МВт

V) сз>м., тас. МВт, ч 4418.46 5037.39

Ц спп., тыс. МВт. ч ЗВ6Э.96 4823.72 Евмснгвж 105 Гкол/ч

В сум.. тыс. т у, т. 2143.73 2642.99 40 Юг

(Ж в гол.. тыс.ГКая Ввод

N уст.. МВт Демэктз* 0 кВт

И сум.. тыс. МВт. ч

И от., тис. МВт. ч 0 «Вт

<о- В сум , тыс. Пел 5600 5Э09 ЕЬОД (+) ЙШ

гель- 0, ГУал/чэс 5468 5486 двмэнтвж (-)

яые В сум , тыс. т у.т. 1106 1036 0 Гквп/чвс

ТУУ 0 сум., тыс. Гкал 0 0

Эл. бсйгвсшв В оум., тыс. ГУал 0 0

[Трочиэ В сум,, тыс. Гкал О 0

Рис. 3. Пгимер вэлзнсов ютлсвой энергии для рейтэв Вссгочжй Ойири на пегспшгаву до 2010 г.

- 17 -

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Разработан и реализован ка персональном компьютере информационно-вычислительный комплекс, позволяющий на единой информационной базе оперативно и качественно производить анализ состояния теплового хозяйства, оценивать различные концепции и стратегии развития теплоснабжения и выбирать наиболее рациональные из них - для страны в целом или для других территориальных уровней - экономических районов, областей (краёв, республик) и населенных пунктов.

5 работе были поставлены и решены следующие задачи.

1. Приведена содержательная постановка проблемы определения перспективных направлений развития теплового хозяйства и сформулирован состав решаемых при этом задач на разных территориальных и временных уровнях.

2. Определены требования к информационно-модельному обеспечению задач перспективного развития теплоснабжения и обоснован выбор реляционной базы данных и соответствующей системы управления ими - СУБД Paradox, имеющей совершенные средства обработки и запросов данных, большие графические возможности, мощные средства генерации отчетов и экранных форм, а также средства взаимодействия с другими системами.

3. Разработана структура баз данных, включавших информацию о существующем состоянии объектов энергетики, теплового хозяйства, топливно-энергетические балансы регионов, климатологические данные и динамику изменения численности жителей для всех городов и ПГТ, а также сельских населенных пунктов с числом жителей более 5 тыс. чел.

4. Базы данных реализованы ка персональном компьютере и периодически обновляются, корректируются и отслеживаются.

5. Разработанный информационно-вычислительный комплекс, объединяющий базы данных и систему взаимодействующих с ней моделей определения перспективных направлений развития теплового хозяйства, позволяет решать задачи для уровней страны, экономического района, области (края, республики), промышленно-жилой агломерации и населенного пункта. Комплекс ориентирован на специалистов, не имеющих навыков работы с СУБД Paradox, для чего разработан и реализован соответствующий дружественный интерфейс, обеспечивающий эффективную работу пользователя с комплексом моделей и базами данных.

6. Описаны содержание, возможности и основные этапы работы взаимодействующих с базой данных моделей для решения задач прогнозирования теплопотребления и тепловых нагрузок населенных пунктов и территорий, классификаций населенных пунктов и связанных с ними энергоисточниками по величине тепловой нагрузки, составления тепловых балансов территорий.

7. Решен ряд практических задач перспективного развития теплоснабжающих систем:

- определены граничные уровни теплопотребления и тепловые нагрузки населенных пунктов на перспективу до 2010 г., выполнена классификация населенных пунктов России по величине тепловой нагрузки и сделан анализ влияния сценариев развития экономики на динамику поведения теплопотребления в населенных пунктах;

- оценены потенциальные возможности для сокращения объемов потребления жидкого топлива в энергетике и тепловом хозяйстве с определением количества и установленных мощностей ТЭС, имеющих неудовлетворительные показатели удельных расходов топлива на производство тепла и электроэнергии; проанализированы показатели работы дизельных электростанций России и определены объемы возможного замещения жидкого топлива путем использования древесных и других отходов; даны рекомендации по возможному вытеснению жидкого топлива при оптимизации структуры ТЭК региона;

- рассмотрены особенности развития и состояние теплоснабжающих систем малых и средних городов.России, выявлены населенные пункты, перспективные с точки зрения развития энергетики, произведена их классификация по числу жителей и предложена стратегия развития теплоснабжения в этих пунктах с использованием небольших ПГУ и ГТУ ТЭЦ, которая показала потенциальные возможности экономии топлива и улучшения экологического состояния городов и населенных пунктов;

- выполнен анализ необходимых объемов модернизации, реконструкции, демонтажа и ввода нового оборудования на ТЭС;

- разработаны балансы производства тепловой энергии по регионам России для определения альтернативных вариантов развития энергетики и теплового хозяйства России на перспективу 2010 г., которые были использованы при разработке Энергопрограмм Восточной Сибири и Дальнего Востока, а также отдельных областей.

Основные положения и результаты были опубликованы в следующих работах:

1. Вязьмин Э.Г., Измайлов Л.Д., Илькевич З.А., Кочанов С.А., Федяев A.B., Федяева О.Н. Основные направления развития теплоснабжающих систем Сибири на перспективу до 2010 г. //Сб.: Направления развития энергетики Сибири., СЗИ СО РАН, Иркутск, 1990, с.82-93.

2. Измайлов Л.Д., Илькевич З.А., Федяев A.B., Федяева О.Н. Основные направления развития теплоснабжающих систем Сибири // Теплоэнергетика, 1992, N 12, с.7-12.

3. Федяев A.B., Меренков А.П., Сеннова Е.В., Измайлов Л.Д., Стенников В.А., Илькевич З.А.. Федяева О.Н. Основные проблемы и направления преобразования теплового хозяйства Сибири // Докл. на Всерос. конф. по экономическому развитию Сибири., Новосибирск, 1993, 37 с.

4. Федяев A.B., Федяева О.Н. Подход к прогнозированию комплексного развития теплоснабжающих систем промышленно-жилых агломераций // В кн.': Методы оптимального развития и эффективного использования трубопроводных систем энергетики., Иркутск, 1994, с.24-25.

5. Федяев A.B., Федяева О.Н. Диалоговый интерфейс для решения задач развития теплоснабжающих систем // В кн.: Методы оптимального развития и эффективного использования трубопроводный систем энергетики., Иркутск, 1994, с.26-27.

6. Соколов А.Д., Федяев A.B., Федяева О.Н. Подход к определению направлений развития электро- и теплоснабжающих систем агломераций // В кн.: Новые информационные технологии управления развитием и функционированием трубопроводных систем энергетики., Иркутск, 1993, с.33-43.

7. Измайлов Л.Д., Илькевич З.А., Федяев A.B., Федяева О.Н. Справочно-информационный комплекс для анализа и прогнозирования развития теплоснабжающих систем // Новые информационные технологии управления развитием и функционированием трубопроводных систем энергетики., Иркутск, 1993, с.144-152.

Отпечатано в СЭИ СО РАН Заказ N ZIS

Тираж 100 экз.