with electric heating, for the purp

with electric heating, for the purpose of balancing the grid. The focus was not on district heating, but the models of buildings’ inertia and the approach to its use is the same in case of electric heating as in case of DH supplied from CHP units. Khabdullina et al. [26] have outlined a possibility to use demand response in district heating in order to utilize electric sources of heat during the excess electricity production in the electrical grid. This case is in fact equivalent to the case with a CHP plant, however electric heat sources are in general less popular in DH than CHP, especially in central Europe. Guelpa et al. [27] have presented a solution for demand side management in DH with the purpose of primary energy saving at the heat source. A possibility of decreasing the negative effect of morning demand peaks has been confirmed by application on a part of a large DH system. Romanchenko et al. [28] have applied the model presented in Ref. [8] to simulate the benefits from thermal energy storage in buildings and in a hot water tank. The authors have compared the two solutions for thermal load shifting and drew some conclusions which are in line with the results of current work. The topic of modeling the inertia of buildings has been described in Ref. [29]. The article indicates, how ensuring the heat comfort of residents re¬quires different limits to be put on demand side management ac¬tions, depending not only on the type of the building, but also on current weather and heat demand. All these works present particular solutions and their successful implementation. None of them describes a global optimization of a large DH system, including the possibility of thermal energy storage in a hot water tank, with the use of pipelines and with the use of thermal inertia of buildings at once. The objective of current study is to propose a methodology which will allow such optimization. 3. MethodologyA DH system comprises heat sources, pipelines, pumping sta¬tions, storage tanks, valves and buildings with their substations. Operation of each of these components can be simulated with the use of simple models. A global optimization requires combining them in one model, which will allow the use of a solver. Optimi¬zation of heat production at a CHP plant must be made over a time horizon of at least 24 h - otherwise there is no chance to utilize thermal load shifting for the purpose of maximizing the benefits from electricity market. As a result, the number of the decision variables is in fact multiplied by the number of time steps (24 or more), and the optimization problem becomes very large. Appli¬cation of non-linear solvers to such a task would require too long calculation times, and would not guarantee finding the global op¬timum. This is not accepted in case of DH production planning, which typically must take place during a short time (after receiving recent weather forecasts and before contracting the electricity production on spot market) and must always give a reliable result. Linear solvers have been found to answer the need. What is more, a CHP production plan typically deals with unit commitment, which means that the model must contain binary variables, too. For all the aforementioned reasons, Mixed-Integer Linear Programming (MILP) solvers have been chosen by the Authors. This requires very careful modeling, in order to avoid non-linear dependencies which are not accepted when using such solvers. In the following paragraphs, the mathematical models of the heat source, the network and the loads are described. Then, they are connected by the governing equations (including the objective function) and used for optimization. 3.1. Combined heat and power plantsLarge DH systems are typically supplied from CHP plants, which can contain in general three kinds of generation units.• CHP units with extraction — condensation turbines, which mainly generate electricity (condensing the steam at low pres¬sure, similarly to typical steam cycle power generation units) and can provide heat from steam extractions• CHP units with back-pressure turbines, which generate elec¬tricity only when heating power at the DH heat exchanger is being produced• Heat-only boilers (peak boilers), which generate only heating power and are typically used only during the peaks of heat demandLayouts of the two main types of CHP units are presented in Fig. 1. The main task of the mathematical model of a CHP plant, chosen for economical optimization, is to determine the electric power and the fuel consumption (which are the main cost/benefit factors) under a given heat load distribution. Thus, the crucial parts are turbine characteristics and boiler characteristcs

Results (Russian) 1:

с электрическим нагревом, с целью уравновешивания сетки. В центре внимания был не на теплофикации, но модели инерции зданий и подход к его применению является то же самое в случае электрического отопления, как и в случае DH, подаваемым из блоков ТЭЦ. Khabdullina и др. [26] обозначили возможность использования ответа спроса в централизованном теплоснабжении в целях использования электрических источников тепла при избыточной выработке электроэнергии в электрической сети. Этот случай фактически эквивалентно случаю с ТЭЦ, однако электрические источники тепла в целом менее популярны в DH, чем ТЭЦ, особенно в Центральной Европе. Guelpa и др. [27] представили решение для управления спросом в DH с целью экономии первичной энергии на источнике тепла. Показана возможность снижения негативного эффекта пиков спроса утром была подтверждена применением в составе большой системы DH. Романченко и др. [28] применили модель, представленную в работе. [8], чтобы моделировать выгоды от хранения тепловой энергии в зданиях и в баке для горячей воды. Авторы сравнили два решения для теплового смещения нагрузки и сделали выводы, которые в соответствии с результатами текущей работы. Тема моделирования инерции зданий были описана в работе. [29]. В статье указана, как обеспечить тепловой комфорт жильцов re¬quires различных ограничений для размещения на ac¬tions управления со стороны спроса, в зависимости не только от типа здания, но и на текущей погоде и потреблении тепла.
Все эти работы представляют особые решения и их успешную реализацию. Ни один из них не описывает глобальную оптимизацию большой системы DH, в том числе возможности хранения тепловой энергии в баке для горячей воды, с использованием трубопроводов , и с использованием тепловой инерции зданий сразу. Целью настоящего исследования является разработка методологии , которая позволит такой оптимизации.
3. Методология
теплоснабжающей система включает источники тепла, трубопроводы, насосные sta¬tions, резервуары для хранения, клапанов и зданий с их подстанциями. Работа каждый из этих компонентов может быть смоделирована с использованием простых моделей. Глобальная оптимизация требует объединения их в одну модель, которая позволит использовать решателя. Optimi¬zation производства тепла на ТЭЦ должен быть сделан в течение временного горизонта , по крайней мере , 24 ч - в противном случае нет никакой возможности использовать тепловую нагрузку сдвигая с целью максимизации выгод от рынка электроэнергии. В результате, число переменных решения, на самом деле , умноженной на число шагов по времени (24 или более), и проблема оптимизации становится очень большой. Appli¬cation нелинейных решателей для такой задачи требует слишком длительного времени вычисления, и не будет гарантировать нахождение глобального op¬timum. Это не принято в случае планирования производства DH, который , как правило , должно происходить в течение короткого промежутка времени (после получения последних прогнозов погоды и до заключения контрактов на производство электроэнергии на спотовом рынке) и всегда должны дать надежный результат. Линейные решатели были найдены в ответ на потребность. Более того, план производства ТЭЦ , как правило , имеет дело с единицей обязательств, что означает , что модель должна содержать двоичные переменные, тоже. По всем вышеуказанным причинам, смешанного целочисленного линейного программирования (MILP) решатели были выбраны авторами. Это требует очень тщательного моделирования, для того , чтобы избежать нелинейных зависимостей , которые не принимаются при использовании таких решателей.
В следующих параграфах, математические модели источника тепла, сети и нагрузки описаны. Затем, они связаны руководящие уравнения ( в том числе целевой функции) и используются для оптимизации.
3.1. Комбинированные тепловые и энергетические установки
Большие системы ЦТ , как правило , подается от ТЭЦ, которые могут содержать в общем три вида единиц поколения.
• когенерационные установки с экстракцией - конденсационных турбин, которые в основном вырабатывают электрическую энергию (конденсацию пара при низкой pres¬sure, аналогично типичным паровых энергоблоков цикла) , и может обеспечить тепло от паровых экстракций
• ТЭЦ блоков с турбинами обратного давления, которые генерируют elec¬tricity только тогда , когда мощность нагрева в теплообменнике DH в настоящее время производится
• Тепловые только котлы (пиковые котлы), которые генерируют только мощность нагрева , и , как правило , используются только во время пиков тепловой нагрузки
макетах двух основных типов блоков ТЭЦ представлены на рис. 1.
Основной задачей математической модели ТЭЦ, выбранной для экономической оптимизации, является определение электрической энергии и расхода топлива (которые являются основными факторами затрат / выгод) в соответствии с заданным распределением тепловой нагрузки , Таким образом, решающие части турбины характеристики и котельные characteristcs

Results (Russian) 2:

с электрическим отоплением, с целью балансировки сетки. Основное внимание уделялось не районному отоплению, а инерции зданий и подходу к его использованию в случае электрического отопления, как и в случае СД, поставляемой с тэч-агрегатов. Хабдуллина и др. изложили возможность использования реакции спроса при отоплении в районах, чтобы использовать электрические источники тепла во время избыточного производства электроэнергии в электросети. Этот случай на самом деле эквивалентно случае с ТЭЦ завода, однако электрические источники тепла в целом менее популярны в DH, чем ТЭЦ, особенно в Центральной Европе. Guelpa et al. (27) представили решение для управления спросом в DH с целью первичной энергосбережения в источнике тепла. Возможность снижения негативного влияния утренних пиков спроса была подтверждена применением со стороны большой системы DH. Romanchenko et al. (применяют модель, представленную в Ref. , для имитации преимуществ хранения тепловой энергии в зданиях и в резервуаре с горячей водой. Авторы сравнили два решения для смещения тепловой нагрузки и сделали некоторые выводы, которые соответствуют результатам текущей работы. Тема моделирования инерции зданий была описана в Ref. В статье указывается, как обеспечение теплового комфорта жителей re'quires различные ограничения, которые будут поставлены на спрос стороны управления ac'tions, в зависимости не только от типа здания, но и от текущей погоды и спроса на тепло.
Все эти работы представляют собой конкретные решения и их успешную реализацию. Ни одна из них не описывает глобальную оптимизацию большой системы DH, включая возможность хранения тепловой энергии в резервуаре с горячей водой, с использованием трубопроводов и с использованием тепловой инерции зданий сразу. Цель нынешнего исследования заключается в том, чтобы предложить методологию, которая позволит такую оптимизацию.
3. Методология
Система DH включает в себя источники тепла, трубопроводы, насосные стаи, резервуары для хранения, клапаны и здания с их подстанциями. Эксплуатация каждого из этих компонентов может быть смоделирована с использованием простых моделей. Глобальная оптимизация требует их объединения в одну модель, что позволит использовать растворитель. Оптимизация производства тепла на ТЭЦ должна осуществляться в течение не менее 24 ч - в противном случае нет возможности использовать сдвига тепловой нагрузки с целью максимизации выгод от рынка электроэнергии. В результате количество переменных решений фактически умножается на количество шагов времени (24 или более), и проблема оптимизации становится очень большой. Придаток нелинейных растворителей к такой задаче потребует слишком длительного времени расчета и не гарантирует нахождения глобального оптимума. Это не принимается в случае планирования производства DH, которое обычно должно происходить в течение короткого времени (после получения последних прогнозов погоды и до заключения договора производства электроэнергии на спотовом рынке) и всегда должно давать надежный результат. Линейные решатели были найдены, чтобы ответить на необходимость. Более того, производственный план ТЭЦ обычно имеет дело с модульными обязательствами, что означает, что модель должна содержать и двоичные переменные. По всем вышеупомянутым причинам авторы выбрали растворители смешанного линейного программирования (MILP). Это требует очень тщательного моделирования, чтобы избежать нелинейных зависимостей, которые не принимаются при использовании таких растворителей.
В следующих абзацах описаны математические модели источника тепла, сети и нагрузок. Затем они соединяются руководящими уравнениями (включая объективную функцию) и используются для оптимизации.
3.1. Комбинированные тепловые и электростанции
Большие системы DH типично поставлены от заводов ТЭЦ, которые могут содержать вообще 3 вида блоков поколения.
- ТЭЦ-агрегаты с экстракции - конденсационные турбины, которые в основном генерируют электроэнергию (конденсирование пара при низком предварительном, подобно типичным единицам выработки энергии парового цикла) и могут обеспечить тепло от паровых экстракции
- Блоки ТЭЦ с турбинами обратного давления, которые генерируют электовельность только при выработке тепловой энергии на теплообменника DH
- тепловые котлы (пиковые котлы), которые генерируют только тепловую энергию и обычно используются только в пики спроса на тепло
Макеты двух основных типов ТЭЦ представлены в рис. 1.
Основной задачей математической модели ТЭЦ, выбранной для экономичной оптимизации, является определение электроэнергии и расхода топлива (которые являются основными факторами затрат/выгод) при данном распределении тепловой нагрузки. Таким образом, важнейшими частями являются характеристики турбины и характерные характеристики котла

Results (Russian) 3:

использовать электрообогрев для достижения цели сбалансированной сети.основное внимание уделяется не региональному отоплению, но инерциальная модель здания и методы его использования в случае электрического нагрева аналогичны ЦТ, поставляемому ТЭЦ.хабдуллина и другие.[26] обрисована возможность использования в региональных тепловых системах реакции на спрос для использования электрического тепла в периоды избыточной выработки электроэнергии в энергосистеме.На самом деле это равнозначно ситуации с ТЭЦ, однако, как правило, источники тепла в ЦТ менее популярны, чем в ТЭЦ, особенно в Центральной Европе.гельпа и другие.[27] предлагается боковое решение для регулирования спроса на ЦТ с целью первичной энергосбережения из горячих источников.В результате частичного применения крупной системы ЦТ была подтверждена возможность смягчения негативных последствий пикового спроса утром.романченко и другие.[28] для моделирования эффективности хранения тепловой энергии в зданиях и тепловых баках следует использовать модель, предложенную в справочной литературе [8].были сопоставлены два метода переноса тепловой нагрузки, и были сделаны выводы в соответствии с имеющимися исследованиями.В справочной литературе [29] описывается тема инерциального моделирования зданий.В статье говорится, что как обеспечить теплоудобство населения, зависит не только от типа здания, но и от текущего спроса на погоду и тепло, необходимо по - разному регулировать спрос.
во всех этих усилиях предлагаются конкретные решения и успешное осуществление.ни одна из них не описывает общую оптимизацию больших систем ЦТ, включая возможность хранения тепловой энергии в водонагревательных баках, использования труб и одновременного использования тепловой инерции зданий.Цель настоящего исследования заключается в том, чтобы предложить метод, позволяющий сделать это возможным.
три.Методология
система DH состоит из источников тепла, трубопроводов, насосных станций, резервуаров, клапанов, зданий и подстанций.использовать простую модель для моделирования операций каждого компонента.для глобальной оптимизации необходимо объединить их в одну модель, которая позволит использовать решающие устройства.оптимизация производства тепла на ТЭЦ должна осуществляться в течение не менее 24 часов, иначе не будет возможности использовать перенос тепловой нагрузки для получения максимальных выгод от рынка электроэнергии.В результате число переменных величин, определяющих решения, фактически умножается на число последовательных этапов времени (24 или более), и вопрос об оптимизации становится весьма актуальным.применение нелинейных решений к таким заданиям потребует слишком длительного времени вычисления и не гарантирует поиска глобальных операций.производство ЦТ, как правило, должно осуществляться в течение короткого периода времени (после получения последних прогнозов погоды и до подряда на производство электроэнергии на товарном рынке) и должно всегда давать надежные результаты, что неприемлемо.Было установлено, что линейные решения могут удовлетворить эту потребность.Кроме того, в планах производства ТЭЦ, как правило, содержатся обязательства по установке, что означает, что модель должна также включать бинарные переменные.по этим причинам автор выбрал комплексное линейное программирование целого числа (MILP).Это требует очень тщательного моделирования, с тем чтобы избежать нелинейной зависимости, неприемлемой при использовании таких средств.
В нижеследующих пунктах мы описываем математические модели источников тепла, сетей и нагрузки.Затем они соединяются и используются для оптимизации посредством уравнений управления (включая функции цели).
Статья 3.1.термоэлектрическое совместное производство
Крупные системы ЦТ, как правило, обеспечиваются ТЭЦ, которая, как правило, состоит из трех энергоблоков.
• термоэлектрические агрегаты с насосно - конденсационными турбинами, производящие основные виды энергии (конденсат низкого давления, аналогичный классическому пароциклу генераторов), и способные обеспечивать тепло из выхлопных паров
• термоэлектрические агрегаты с турбинами с противодавленным давлением, производящие электроэнергию только в том случае, если теплообменник ЦТ производит тепловую мощность
• чисто тепловой котел (пиковый котел), производящий только мощность нагрева, обычно используется только при пике спроса на тепло
На диаграмме 1 показано расположение двух основных видов термоэлектрических агрегатов.
главная задача математической модели оптимизации экономичности ТЭЦ заключается в определении потребления электроэнергии и топлива (что является основным фактором затрат / выгод) при распределении тепловой нагрузки.Поэтому ключевая часть - характеристики турбины и котла