Математическая модель подключения оптимального числа потенциальных потребителей тепла к тепловой сети

В современном мире эффективное использование энергоносителей является крайне важным аспектом человеческой деятельности. В частности, системы теплоснабжения имеют значительное экономическое, экологическое и социальное значение как для потребителей тепла, так и для теплоснабжающих организаций. От эффективности функционирования систем теплоснабжения зависит экономическое состояние всех участников процесса теплоснабжения. От надежности функционирования систем зависят жизненно важные процессы, такие как работа больниц и промышленных предприятий. При такой тесной сетевой коммуникации критически важно безотказное и эффективное функционирование систем энергоснабжения. В данной статье рассмотрены пути повышения эффективности работы систем теплоснабжения. Представлена математическая модель для планирования работы систем теплоснабжения путем подключения оптимального множества новых потребителей тепла. Для отдельно взятого потенциального потребителя, каждый раз, когда возникает альтернативный вариант подключения этого потребителя к существующей тепловой сети, возможно выбрать единственное оптимальное решение. Это становится возможно за счет наложения ограничений и процедуры отбора вариантов из подмножества бинарных переменных, соответствующих альтернативам. Представлена процедура поиска оптимального числа потребителей для подключения к существующей тепловой сети, являющаяся обоснованием для увеличения числа существующих потребителей. Проведено тестирование и представлены результаты работы математической модели на примере тестовых тепловых сетей, сконфигурированных на основе ручного ввода основных условий и параметров работы. Определены направления дальнейших исследований по повышению эффективности систем теплоснабжения и интеграции представленной математической модели с современными программными комплексами.           

1. Беляйкина И.В. и др., Водяные тепловые сети, Справочное пособие по проектированию, Энергоатомиздат, М., 1988, 375 с.

2. РД 10 ВЭП – 2006 «Методические основы разработки схем теплоснабжения поселений и промышленных узлов РФ», в развитие СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», Объединение ВНИПИЭнергопром, М., 2006, 61 с.

3. Прогноз розничных цен на электроэнергию в субъектах Российской Федерации на период до 2020 года, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт проблем ценообразования и регулирования естественных монополий, М., 2015, 31 с.

4. Строительные нормы и правила Российской Федерации, СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», Государственный комитет РФ по строительству и жилищно-коммунальному комплексу, М., 2003, 36 с.

5. Nemtinov V.A. et al., “Use of Geographic Information Systems for Assessment of Groundwater Quality in Industrial Hubs”, 14th Geoconference on Informatics, Geoinformatics and Remote Sensing, Bulgaria, 17–26 June, 2014, 1, 911–916.

6. Mitchell J.E., “Branch-and-Cut Algorithms for Combinatorial Optimization Problems”, Handbook of Applied Optimization, Oxford University Press, Oxford, 2002, 65–77.

7. Терехов С.М. и др., “Особенности решения задач оптимизации с помощью алгоритма поиска кратчайшего пути”, Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн, Международ. науч. конф., Тамбов, 2017.

8. ZuluThermo, ГеоИнфоГрад, Научно-внедренческий центр МФТИ, http://www. geoinfograd.ru/zulu.htm#thermo.