АНАЛИЗ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ РАСЧЕТОВ
Оптимизационные эксперименты проведены со всеми пятью вышеописанными модификациями оптимизационной модели СЦТ в пространстве наиболее существенных факторов, которые варьируются в диапазоне их частичной неопределенности на трех уровнях нижнем, среднем и верхнем, выбранных на основании анализа .данных публикаций и проектов. Факторы Xt варьируются на трех уровнях в планах второго порядка.
Выбор плана второго порядка для шести факторов осуществлен по каталогу [59] из условия минимального числа опытов. Этим требованиям отвечает план Хартли из 29 опытов, позволяющий в 25 раз сократить количество опытов по сравнению с полным факторным экспериментом (3е = 729 опытов).
В составе оптимизационных экспериментов производится исследование чувствительности оптимума и устойчивости оптимальных значений определяющих параметров, а также определение ожидаемого экономического эффекта от их комплексной оптимизации в каждой точке эксперимента. Анализ чувствительности оптимальных значений целевой функции гт осуществляется с помощью разложения ее вариации при малых отклонениях параметров в ряд Тейлора по их степеням с точностью до членов второго порядка малости в окрестности оптимума [4]. При этом предполагается, что целевая функция дважды дифференцируема. Это выполняется для рассматриваемых оптимизационных моделей СЦТ.
Тогда оценку относительных размеров окрестности, в которой допустимо варьирование независимых переменных при изменении целевой функции не более, чем на | Агг |, можно получить по формуле [4]
Формулы (47) и (48) применяют .для грубой оценки чувствительности оптимума, поскольку они дают удовлетворительный результат лишь при малых отклонениях параметров. Поэтому величина | Агт| принята равной всего 0,1 руб./ МВт ч. Пересчет для других значений |АzT | производится пропорционально корню квадратному из отношения нового й старого значений Лгт.
Для оценки ожидаемого экономического эффекта от комплексной оптимизации определяющих параметров СЦТ в качестве начального приближения каждый раз берется точка с традиционными значениями параметров (ат = 0,6; х = 1; Т0р = 150 °С; 6т = 100 °С; % = 70 °С; ап = 1; лп = = 100 Па/м), с которой сопоставляется оптимальное значение г?пт. Определяется относительная экономия удельных приведенных затрат на тепловую энергию, полученная за счет комплексной оптимизации основных параметров СЦТ1
В то же время очевидно, что проблему снижения затрат на тепловые сети нельзя наилучшим образом решить за счет повышения расчетной температуры сетевой воды в подающей линии до оптимальных значений: 200 °С во внутригородских и 100—155 °С — в транзитных тепловых сетях. Оптимальное снижение затрат как на транзитные, так и на внутригородские тепловые сети, особенно при значительном удалении базового источника теплоты, дорогих тепловых сетях и низкой теплоплотности застройки, осуществляется за счет увеличения расчетного перепада температур сетевой воды путем их одновременного повышения в подающей линии и снижения в обратной. Увеличение приведенной длины транзита La приводит к снижению оптимальных значений коэффициента теплофикации ат.
Сравнительный анализ оптимизированных в отдельности вариантов схем водяных СЦТ свидетельствует о том, что для комбинированной схемы энергоснабжения при закрытой системе ГВС значительное снижение коэффициента теплофикации ат до 0,40—0,45 с одновременным повышением температуры воды на выходе из сетевых подогревателей турбин т!р до технического предела (200 °С) целесообразно в тех вариантах, когда указанная закрытая система уступает в экономическом отношении однотрубной.
При учете лишь тех вариантов, когда двухтрубный транспорт является оптимальным (при приведенной длине транзита до 30—60 км), диапазон оптимальных значений основных параметров для указанной схемы резко сужается: ат = = 0,55...0,67 (вместо 0,40...0,67), TJP = Ю0...126°С (вместо Ю0...200°С) при Т20 = 38...48 °С. Таким образом, проявляется тенденция к некоторому снижению оптимальных значений коэффициента теплофикации (ат = 0,47...0,55) и повышению температуры воды на выходе из сетевых подогревателей турбин (Tjp = 135... 155 °С) для однотрубной системы по сравнению с двухтрубной.
Оптимальный нагрев сетевой воды в подогревателях турбин можно обеспечить при давлении пара в верхнем теплофикационном отборе порядка 0,3 МПа для двухтрубного транспорта теплоты, а для однотрубного — дополнительно использовать отбор давлением до 0,5—0,8 МПа. Повышение расчетной температуры сетевой воды в подающей линии внутригородских сетей свыше традиционного значения (150 °С) До технического предела (200 °С) оказалось выгодным почти во всех рассмотренных случаях, за исключением вариантов закрытой системы теплофикации при отсутствии транзитных сетей, низкой стоимости внутригородских сетей и низкой тепловой нагрузке. Расчеты, приведенные для паровых СЦТ, подтвердили целесообразность совместной оптимизации коэффициента теплофикации по паровой нагрузке и перепада давлений в паровых сетях, которая позволяет получить высокий экономический эффект по сравнению с принятием традиционных значений указанных параметров. Результаты расчетов свидетельствуют о целесообразности значительного снижения коэффициента теплофикации по паровой нагрузке с традиционного значения, равного единице, до 0,44—0,85. Наибольшее влияние на снижение оказывают уменьшение числа часов использования максимума технологической паровой нагрузки, увеличение длины паровой тепломагистрали и ее удорожание, а также низкие значения замыкающих затрат на топливо для ГТРК и расчетной паровой нагрузки. Диапазон изменения оптимальных значений удельного падения давления в паровых сетях (R„ = 30...90 Па/м) несколько ниже, чем применяемый в проектной практике [74] — от 70 до 150 Па/м.
При одинаковой стоимости сооружения размещения паровой ПРК вблизи основных потребителей технологического пара выгоднее, чем на площадке ТЭЦ, вследствие экономии на паровых сетях, рассчитанных не на всю нагрузку, а лишь на ее часть, соответствующую коэффициенту теплофикации ап. При этом оптимальные значения коэффициента теплофикации по паровой нагрузке при размещении ПРК у потребителей оказываются на 0,04—0,10 ниже, чем при размещении ПРК на площадке ТЭЦ.
Анализ чувствительности оптимума и устойчивости оптимальных значений определяющих параметров показал, что наиболее резкое увеличение целевой функции удельных приведенных затрат на тепловую энергию происходит при отклонении от оптимальных значений коэффициентов теплофикации по нагрузкам в горячей воде и технологическом паре. Такие же относительные отклонения температур сетевой воды и удельных падений давления оказывают более слабое воздействие на целевую функцию. Допустимые отклонения определяющих параметров в совокупности значительно меньше, чем каждого параметра в отдельности (см. табл. 5) и составляют 4—5 % диапазона варьирования независимых переменных.
При определении относительного экономического эффекта от комплексной оптимизации основных параметров СЦТ для однозначности в качестве исходных принимались варианты с традиционными значениями параметров, поскольку их выбор в конкретных проектных ситуациях зависит от квалификации проектировщика. Относительный эффект от оптимизации основных параметров СЦТ изменяется в весьма широких пределах в Зависимости от схемы СЦТ и набора факторов. В частности, для комбинированной схемы энергоснабжения он несколько выше, чем для раздельной, что свидетельствует о более высоких потенциальных возможностях совершенствования теплофикационных систем по сравнению с СЦТ от котельных.
Юфа А. И., Носулько Д. Р./ Комплексная оптимизация теплоснабжения.— К.: Техника, 1988.
