Синтез подсистемы. 
Подсистема прогноза снабжения энергетическими ресурсами теплогенераторных станций

Для расчёта прогноза затрат энергетических ресурсов при производстве тепловой энергии на теплогенераторной станции необходим ввод в программу исходных данных о системе и используемых ресурсах. К этим данным относятся:

• 1) количество тепла необходимого для компенсации теплопотерь потребителей;
• 2) коэффициент потерь теплоты в системе;
• 3) суммарная мощность насосов, установленных в системе и осуществляющих движение теплоносителя по системе трубопровода;
• 4) цена электроэнергии;
• 5) параметр, определяющий осуществляется ли нагрев теплоносителя от электросети или с использованием топливного ресурса;
• 6) параметры теплоносителя:

a) температура при поступлении в систему;

b) рабочая температура, то есть температура теплоносителя в системе на выходе из генератора;

c) удельная теплоёмкость при рабочей температуре;

d) плотность при рабочей температуре;

7) параметры топливного ресурса:

a) цена за единицу измерения;

b) удельная теплота сгорания.

На основе исходных данных о системе производится расчёт следующих величин:

• 1) расход тепловой энергии для нагрева теплоносителя;
• 2) расход теплоносителя в системе;
• 3) расход электроэнергии, потребляемой системой;
• 4) затраты на потребляемую электроэнергию;
• 5) расход топливного ресурса для нагрева теплоносителя;
• 6) затраты на покупку топливного ресурса.

Расчёт данных величин производится по следующим формулам:

(3.1).

где — расход тепловой энергии для нагрева теплоносителя, МДж/м³;

— удельная теплоёмкость теплоносителя при рабочей температуре, Дж/(кг°C);

— плотность теплоносителя при рабочей температуре, кг/м³;

— рабочая температура теплоносителя, °C;

— температура теплоносителя при поступлении в систему, °C;

— коэффициент потерь теплоты в системе, .

(3.2).

где — расход теплоносителя в системе, м³/ч;

— количество тепла необходимого для компенсации теплопотерь потребителей, Вт;

— коэффициент потерь теплоты в системе, ;

— удельная теплоёмкость теплоносителя при рабочей температуре, Дж/(кг°C);

— рабочая температура теплоносителя, °C;

— температура теплоносителя при поступлении в систему, °C.

(3.3).

где — расход электроэнергии, потребляемой системой,.

— суммарная мощность насосов, установленных в системе, Вт.

Если нагрев теплоносителя должен осуществляться от электросети, то формула (3.3) примет следующий вид:

(3.4).

где — расход электроэнергии, потребляемой системой,.

— суммарная мощность насосов, установленных в системе, Вт;

— расход теплоносителя в системе, м³/ч;

— расход тепловой энергии для нагрева теплоносителя, МДж/м³.

(3.5).

где — затраты на потребляемую электроэнергию, руб. в сутки;

— расход электроэнергии, потребляемой системой,.

— цена электроэнергии,.

(3.6).

где — расход топливного ресурса для нагрева теплоносителя, кг/ч;

— расход тепловой энергии для нагрева теплоносителя, МДж/м³;

— расход теплоносителя в системе, м³/ч;

— удельная теплота сгорания топливного ресурса, МДж/кг.

Если используемый вид ресурса имеет единицы измерения м³, то формула (3.6) примет следующий вид:

(3.7).

где — расход топливного ресурса для нагрева теплоносителя, м³/ч;

— расход тепловой энергии для нагрева теплоносителя, МДж/м³;

— расход теплоносителя в системе, м³/ч;

— удельная теплота сгорания топливного ресурса, МДж/кг;

— плотность топливного ресурса, кг/м³.

(3.8).

где — затраты на покупку топливного ресурса, руб. в сутки;

— расход топливного ресурса для нагрева теплоносителя, кг/ч или м³/ч;

— цена топливного ресурса, руб. за кг или руб. за м³.

Для реализации быстрого доступа к формулам (3.1) — (3.8) в программе разработан класс UtilsCalc. Также, данный класс содержит базу данных параметров девяти видов топливного ресурса и одного вида теплоносителя — воды.

Параметры топливных ресурсов базы данных программы представлены в таблице 3.1. Для воды в базу данных занесены значения удельной теплоёмкости и плотности при различных значениях температуры, которые представлены в таблицах 3.2 и 3.3 соответственно.

Таблица 3.1 — Параметры топливных ресурсов базы данных программы.

Таблица 3.2 — Значения удельной теплоёмкости воды базы данных программы.

Температура, °C.
Удельная теплоёмкость, Дж/(кг°C).
Температура, °C.
Удельная теплоёмкость, Дж/(кг°C).
Температура, °C.
Удельная теплоёмкость, Дж/(кг°C).
Температура, °C.
Удельная теплоёмкость, Дж/(кг°C).

Таблица 3.3 — Значения плотности воды базы данных программы.

прогнозирование энергетический теплогенераторный станция Исходный текст класса UtilsCalc представлен в Приложении 4.

Для удобства работы с программой предусмотрим поддержку сохранения и открытия файлов с информацией о работе в программе.

Результаты работы программы могут быть сохранены в форматах *.fpf и *.tsf, а также в виде отчета в формате *.xlsx.

Формат *.fpf (ForecastProjectFile — файл проекта прогноза) содержит всю информацию о составленном в программе прогнозе затрат энергетических ресурсов. В нём хранится информация о статистических данных изменения температуры воздуха окружающей среды, параметры системы теплоснабжения, параметры теплоносителя и список выбранных для сравнения топливных ресурсов с их параметрами. Файл, сохранённый в формате *.fpf позволяет быстро возобновить работу с ранее составленным прогнозом затрат ресурсов.

Формат *.tsf (TemperatureStatisticsFile — файл статистики температуры) содержит только информацию о статистических данных изменения температуры воздуха окружающей среды. Файл, сохранённый в формате *.tsf позволяет загрузить данные об изменении температуры для создания нового проекта.

Содержимое файлов форматов *.fpf и *.tsf записано при помощи языка разметки XML (eXtensible Markup Language — расширяемый язык разметки). Язык XML имеет простой формальный синтаксис, удобный для создания и обработки документов программами. Кроме того, язык XML не фиксирует разметку документа, позволяя разработчику модифицировать её в соответствии с потребностями конкретной области, ограничивая лишь синтаксические правила составления документа.

Такое строение языка позволяет проверять соответствие структуры документа заранее составленному описанию, например, на языке XML.

Описание структуры документов форматов *.fpf и *.tsf на языке XML Schema представлены в Приложении 5.

Формат *.xlsx (Рабочая книга Excel) — стандартный формат рабочих книг приложения Excel 2007, входящий в группу форматов Office Open XML. Предназначен для хранения информации об электронных таблицах для работы в таких программах как Microsoft Office Excel и OpenOffice Calc.

Сохранение отчётов в формате *.xlsx реализуем при помощи библиотеки QtXlsxWriter, написанной на языке C++ и предоставляющей простой доступ к данным существующих документов, а также записи данных и сохранения в новый документ.

Пример сформированного программой отчёта представлен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 — Пример отчета, сформированного в окне быстрого расчёта.