Замкнутая схема регулирования отпуска тепла от источника централизованного теплоснабжения

Информирование дежурного персонала источника теплоснабжения о том, что происходит на территории его теплового района с потреблением электричества и природного газа, может коренным образом изменить суть его работы. Появление описанной выше оценки качества отопления, проставляемой как бы самими потребителями, позволяет отказаться от применяемой сегодня схемы разомкнутого управления теплоснабжением и синтезировать замкнутую систему регулирования нагрузки КИЦТ, в которой сигналы обратной связи о сверхпотреблении тепловым районом электричества и природного газа поступают на вход устройства, корректирующего источнику задание на генерацию тепла.

Представленный ниже рисунок 5 поясняет только идею предлагаемого способа регулирования. Для того, чтобы схема стала работоспособной, необходимо иметь в виду, что всякой системе теплоснабжения как объекту управления свойственно транспортное запаздывание, обусловленное задержкой во времени на перекачку теплоносителя от источника к потребителям, а также теплоаккумулирующей способностью зданий. Время движения теплоносителя от источника к наиболее отдаленному абоненту и обратно может достигать 6−10 часов и даже в самом благоприятном случае расположения источника в центре компактного теплового района вряд ли становится короче 1,5−2 часов. Ясно, что подобная система обладает собственной резонансной частотой, работая вблизи которой, мы рискуем возбудить в ней колебания, способные только ухудшить общую картину. Игнорирование временной задержки при выработке задания на генерацию тепла чревато снижением механической надежности трубопроводов, а также ухудшением эффективности работы системы с точки зрения энергосбережения.

Наиболее простым средством преодоления этой проблемы представляется алгоритм отпуска тепла «по прецеденту», базирующийся на предположении о повторяемости метеоусловий и вере в то, что в прошлом всегда можно найти примеры успешной работы системы [9].

Понятие «прецедента» широко используется не только в юридической практике, но и в работе электроэнергетических систем. Большинство диспетчеров при составлении прогноза электропотребления на следующие сутки до сих пор довольствуются поиском в архивах за прошлые годы именно прецедента, то есть суток, которые по метеорологическим условиям и типу дня недели (рабочий или выходной) были бы как можно более похожи на сутки, для которых делается прогноз. Практика показала, что правило.

«Равное электропотребление — при равных метеоусловиях».

имеет под собой прочное основание. При неизменности структуры объекта электроснабжения прогнозирование по прецеденту оказывается достаточно точным.

Возвращаясь к теплоснабжению, переформулируем это правило следующим образом:

«Равное потребление электричества и газа — при равных метеоусловиях и одинаковом качестве теплоснабжения».

Оставаясь в рамках этой идеи, можно сформировать правило, позволяющее оптимизировать процесс краткосрочного планирования режимов работы генераторов тепловой энергии. А именно — если мы будем отпускать тепло сегодня так же, как и на протяжении суток в прошлом, которые по сезонным и метеорологическим условиям близки к текущим суткам, мы получим тот же эффект (в смысле степени удовлетворенности спроса на тепло), что и был получен тогда. А выбирая в качестве прецедента для повторения сутки, которые, кроме прочего, характеризовались качественным отоплением, о чем можно судить по соответствующим профилям потребления электрической энергии и природного газа, мы страхуем себя от принятия ошибочных решений относительно почасового регулирования отпуска тепла сегодня.

Алгоритм содержит несколько этапов.

• 1. На протяжении отопительного сезона регистрируют не только метеорологические условия и фактический часовой отпуск тепла, но и почасовое потребление населением жилого массива электрической энергии и природного газа.
• 2. Архивы потребления используют для синтеза эталонов потребления электроэнергии и/или газа на весь период отопительного сезона, то есть на каждые календарные сутки.
• 3. Накануне рабочего дня, ознакомившись с метеопрогнозом, отыскивают в архивах сутки, которые по сезонным, метеорологическим условиям и типу дня были бы подобны завтрашнему дню. Начинают поиск с наиболее свежих архивов текущего отопительного сезона, скажем, с дня накануне, если погодные условия остаются достаточно стабильными. В случае неудачи поиск продолжают в архивах за прошлый или позапрошлый год.
• 4. По завершении процесса выбора из архивов суток, подобных в метеорологическом отношении, анализируют, на протяжении которых из них почасовая нагрузка источника теплоснабжения была наиболее удачной, то есть потребление населением электрической энергии и газа было на уровне, близком к эталонному. Выбранные таким образом сутки из прошлого вместе с соответствующим почасовым графиком отпуска тепла назначают прецедентом для регулирования отпуска тепла назавтра.
• 5. В течение рабочих суток почасовой отпуск тепла регулируют в той самой последовательности и в тех же объемах, как и на протяжении прецедентных суток.

По мере накопления данных о работе системы оптимизацию графика тепловой нагрузки можно будет автоматизировать, предварительно синтезировав прогностическую модель спроса на взаимосвязанные виды энергии следующего типа:

В этом выражении индекс обозначает текущие, — предыдущие, а — ближайшие сутки,.

и — текущая и прогнозируемая среднесуточная наружная температура,.

• — индекс типа дня недели (=0 для рабочих дней, =1 для субботы и =2 для воскресений),
• — продолжительность светового дня.

Варьируемой входной переменной в модели является планируемый отпуск тепла, а выходными переменными — потребление тепловым районом источника электрической энергии и природного газа. Варьируя в некотором диапазоне значения, можно подобрать такой вектор спроса, который минимизировал бы значение экономического критерия, отражающего региональные затраты на энергоснабжение жилых массивов.

Трудность синтеза модели (1) заключается в том, что объектом моделирования является не просто технический комплекс, пусть даже достаточно сложный. Проблема состоит в том, что модель должна адекватно описывать реакцию людей, которым, на самом деле, служит этот комплекс, а реакция эта на комфортность условий обитания имеет, как мы видели, существенно нелинейный характер. Не только психологическая задержка в поведенческих реакциях, но и, наоборот, подверженность людей реакциям панического типа, когда не сами угрожающие события, а только их ожидания формируют активный коллективный отклик жителей, оказывают сильное влияние на динамику потребления связанных видов энергии.