Оптимизация системы теплоснабжения крупных населенных пунктов и формирование рынков тепловой энергии

В настоящее время вся система централизованного теплоснабжения, включающая оборудование поставщиков и потребителей теплоты, представляет собой единую гидравлическую систему. Для регулирования отопления применяются регуляторы расхода и давления, регулирующие шайбы, элеваторы и проч., которые являются гидравлическими сопротивлениями. Их использование приводит к значительным потерям напора и к соответствующему перерасходу средств, затрачиваемых на перемещение теплоносителя. Политика повсеместного внедрения систем измерения и регулирования отопления является в принципе верной, но недостаточной для радикального решения проблем энергосбережения. Для этого необходимо выполнение следующих условий: разработка единой системы автоматического регулирования системы теплоснабжения на основе решения задачи потокораспределения (широко распространенные в настоящее время локальные системы регулирования не дают необходимого эффекта); разработка структуры системы теплоснабжения, основанной на создании иерархии гидравлически несвязанных контуров системы.

На верхнем уровне иерархии расположен производитель теплоты – теплоисточник с магистральными сетями.

Потребители теплоты (квартальные сети) присоединяются к магистральным трубопроводам только через теплообменники, и, таким образом, контура производителей и потребителей теплоты оказываются гидравлически несвязанными друг с другом. Приборы учета количества отпускаемой теплоты (теплосчетчики) устанавливаются на входе в квартальные тепловые сети и у каждого абонента.

При такой организации теплоснабжения в квартальных сетях можно устанавливать требуемые давления и температуры теплоносителя независимо от величины этих параметров в магистральных сетях. Самостоятельно (на локальном уровне) решаются проблемы повышенных давлений в прямых и обратных трубопроводах, создание требуемого располагаемого перепада давлений и прочее.

Важным преимуществом такой системы теплоснабжения является возможность создания конкурентного рынка, что позволяет внедрить научно обоснованные системы ценообразования, базирующиеся на компьютерном моделировании систем теплоснабжения и рассредоточенного рынка. Рассредоточенный (глобальный) рынок в данном случае представляет собой систему локальных рынков. Локальный рынок – это пункт, где товар (тепловая энергия) переходит от одного собственника к другому. Следовательно, локальными рынками здесь будут границы раздела между уровнями иерархии (магистральными и квартальными сетями). Так как локальные рынки рассредоточены, то стоимость доставки товара до каждого из них будет различной, следовательно, различной будет и цепа товара на каждом из них. Компьютерные модели рассредоточенных рынков позволяют определить тарифную политику отпуска тепловой энергии в соответствии с категорией потребителя и его расположением в сети. Математическая постановка задачи в виде системы (9.27) сводится к задаче потокораспределения в гидравлических сетях в терминах ценопьезометрических напоров [5].