Повышение энергетической и экологической эффективности инфраструктуры города на основе оптимизации его топливно-энергетического баланса

Рассмотрено направление повышения энергетической и экологической эффективности энергетической инфраструктуры города за счет модернизации существующих тепловых электрических станций (ТЭС) и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) при применении парогазовых установок (ПГУ), построены их топливно-энергетические балансы, и определены энергетический и экологический эффекты от применения ПГУ. Моделирование энергетических и экологических показателей тепловых схем ПГУ выполнено с помощью комплекса программ Thermoflex и GT PRO компании Thermoflow и программы ISC Manager, разработанной в НИУ «МЭИ». Анализ эффективности применения ПГУ в городской энергетике проводится  на основе моделирования и оптимизации топливно-энергетического баланса (ТЭБ) города. Для этого используется программа ОптиТЭБ, разработанная на кафедре ПТС НИУ «МЭИ». Построение ТЭБ городов и регионов в настоящее время является актуальной задачей, позволяющей  планировать стратегию развития городского топливно-энергетического комплекса (ТЭК), с оценкой величин вредных выбросов, включая парниковые газы. Представлены результаты работы по созданию научных основ для современных систем теплоснабжения на примере математической модели ТЭБ города Москвы и проведения его оптимизации с учетом прогнозируемого в перспективе нескольких десятилетий развития инфраструктуры электротранспорта, улучшения теплозащитных характеристик вновь строящихся зданий, а также возможного роста использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Увеличение доли электротранспорта должно быть взаимоувязано с увеличением доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Рост количества электромобилей без существенного роста использования ВИЭ в энергобалансе города не приведет к снижению выбросов углекислого газа и вредных веществ (ВВ).  Развитие доли электрогенерации за счет ПГУ совместно с развитием использования ВИЭ в городе может привести к значительному снижению выбросов углекислого газа.

1. Mai Bui, Nixon Sunny, Niall Mac Dowell. The prospects of flexible natural gas-fired CCGT within a green taxonomy. iScience 2023; 26(8): 107382. https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.107382/

2. Power and industry process simulation using Aspen one and Thermoflex. A. V. Fedyukhin, I. A. Sultanguzin, I. G. Akhmetova, S. Yu. Kurzanov, A. I. Bartenev Kazan: Kazan State Power Engineering University 2020.

3. Sterkhov K. V., Khokhlov D. A., Zaichenko M. N. Zero carbon emission CCGT power plant with integrated solid fuel gasification. Energy 2024; (294): 130958. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.130958

4. Boretti А. Green hydrogen electrolyzer and hydrogenmethane CCGT power plant in NEOM City. International Journal of Hydrogen Energy 2023; (67): 1056 – 1064. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.11.337

5. Xiao Wu, Han Xi, Yuning Ren, et al. Power-carbon coordinated control of BFG-fired CCGT power plant integrated with solvent-based post-combustion CO2 capture. Energy 2021; (226): 120435. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120435

6. Технологическое обновление ТЭЦ России на базе авиапроизводных ГТУ. Г. К. Ведешкин, А. А. Пузич, Ю. Б. Назаренко, С. П. Филиппов, М. Д. Дильман Газотурбинные технологии 2020; 173(6): 2 – 5.

7. Эксергетический анализ новых термодинамических циклов с улавливанием диоксида углерода. А. С. Косой, А. А. Косой, О. С. Попель, Ю. А. Зейгарник, М. В. Синкевич, С. П. Филиппов Теплоэнергетика 2023; (7): 29 – 50. – DOI 10.56304/S0040363623070032.

8. Балашов М. М. Импортозамещение в отрасли энергетического машиностроения Стратегические решения и риск-менеджмент 2020; 2(2): 182 – 195. DOI: 10.17747/2618-947X-2020-2-182-195.

9. Повышение энергетической и экологической эффективности теплоэлектроцентрали на основе применения абсорбционных трансформаторов теплоты. Ю. В. Яворовский, И. А. Султангузин, А. И. Бартенев, С. А. Прищепова, Е. С. Трушин, А. Ш. Алимгазин. Вестник МЭИ 2020; (4): 89 – 97.

10. Программа моделирования и оптимизации топливно-энергетических балансов города ОптиТЭБ. А. И. Бартенев, И. Д. Калякин, Ю. В. Яворовский, А. П. Яшин, И. А. Султангузин Свид-во о гос. регистр. прогр. для ЭВМ № 2022662473 (РФ). 2022.

11. Стратегическое планирование развития города на основе моделирования и оптимизации топливно-энергетического баланса. Ю. В. Яворовский, И. А. Султангузин, А. И. Бартенев, И. Д. Калякин, А. П. Яшин. С.О.К. 2022; (9): 72 – 79.