Проблемы развития гибридных систем теплоснабжения

Abstract

В статье обсуждаются актуальные для стран СНГ проблемы трансформации существующих систем централизованного теплоснабжения в рамках развития тенденций интеграции отраслей энергетики, увеличения объемов потребления вторичных энергоресурсов, «обезуглероживания» промышленности и цифровизации экономики. Рассмотрен опыт западноевропейских стран в части перехода к системам теплоснабжения 4-го и 5-го поколений с приданием им свойств гибкости и гибридности, а также свойств «умных энергетических систем». Проанализированы технические аспекты создания гибридных систем управления, приведены обобщенные структурные технологические схемы гибридных систем теплоснабжения и основные мероприятия, реализация которых необходима при их переходе в состояние систем теплоснабжения нового поколения. Отмечается, что гибридность системы теплоснабжения предполагает наличие регенеративных свойств в части производства энергоносителей для использования в смежных системах, в частности это касается водорода. В свою очередь, гибкость системы теплоснабжения во многом реализуется путем развития аккумулятивных свойств, что приводит к инвариантности применения доступных технологий хранения энергии. Утверждается, что, несмотря на постоянно снижающиеся затраты по созданию и эксплуатации системы аккумулирования электроэнергии, системы хранения тепловой энергии остаются приоритетными в теплоснабжении, особенно при использовании возобновляемых источников энергии. Рассмотрен также вопрос применения в системах теплоснабжения электроэнергии как избыточного ресурса объединенных энергетических систем в рамках выравнивания суточного и сезонного графиков потребления энергии. Представлена схема, отражающая технические решения в части применяемого оборудования для осуществления технологии «электроэнергия – теплота». Обсуждается проблема управления системами теплоснабжения нового поколения. Указывается, что для обеспечения требуемых маневренных свойств необходимы разработка и применение новых методов планирования и управления системами теплоснабжения, исключение одноцелевого подхода в организации гибридных систем, благодаря чему проявляется синергетический эффект с новыми возможностями поиска оптимальных решений, направленных на снижение потребления топлива. Показана необходимость создания межсистемного информационного пространства, которое бы включало в себя создание интеллектуальных систем управления технологическими процессами на основе анализа больших объемов данных. Отмечается, что основная цель оперативного управления гибридными тепловыми сетями – достижение динамического баланса между требуемым значением тепловой нагрузки потребителей, производством тепловой энергии и объемом аккумулирования. Применение гибридных систем в теплоснабжении позволяет решать многофункциональную задачу повышения надежности энергоснабжения и устойчивости функционирования энергосистемы, что в первую очередь достигается решением проблемы балансировки мощностей производства и потребления энергии с позиции выравнивания графиков генерации и потребления энергии. Отдельно выделено рассмотрение перспектив применения гибридных систем теплоснабжения в условиях Республики Беларусь. Показана необходимость проведения дополнительных исследований для адаптации известных и разработки новых технических решений в рамках перехода систем теплоснабжения в новое качество.