Выполнено исследование передачи электрической энергии по распределительным электрическим сетям различных классов номинального напряжения, находящихся на балансе филиала ПАО «Россети Волга» – «Чувашэнерго». Дана краткая структурная характеристика компании, ее состава, а также характерные особенности электропотребления. На основании исходной информации, находящейся в открытом доступе, произведена аналитическая оценка возникающих аварийных ситуаций в электрических сетях компании, а также последствий этих отказов за период 2018 – 2024 гг. Дана количественная характеристика аварийных отключений и, в соответствии с предложенной классификацией, рассмотрена интенсивность произошедших аварийных отключений. Произведен анализ основных причин возникающих отказов, в результате которого установлено, что более 90 % всех отключений происходит по причине несоблюдения правил технического обслуживания, что приводит к механическим повреждениям оборудования, а также воздействию повторяющихся стихийных явлений. Визуализация полученных результатов исследования представлена в виде диаграмм с использованием графического редактора MATLAB. На основании полученных выводов сформулированы рекомендации для руководства компании по повышению уровня надежности электропередачи. Полученные результаты исследования могут представлять интерес для руководства компании «Чувашэнерго», других электросетевых компаний, а также инженерных и научных работников, исследующих вопросы надежности электропередачи.

   Изложены возможные подходы к определению перспектив развития розничного рынка электроэнергетики на основе организационных и технологических платформ и межотраслевых балансов, составляемых по методу затраты-выпуск. На основе проведенного анализа основных составляющих рынков электроэнергии и тепла обоснована необходимость пересмотра организации этих рынков с приоритетом региональной составляющей на базе эффективной исторически сложившейся когенерации. Представлен подход к формированию социально ориентированных розничных тарифов на базе социальных стандартов. Обоснована и представлена необходимость установления цены/тарифов обеспечивающих справедливую прибыль в рамках разрешения дилеммы регулирования естественных монополий. Представлена схема возможной модели розничного рынка электроэнергии на базе организационной платформы конкурентного регионального рынка. Сформулированы организационные предложения формирования организационной платформы и обозначены источники ее финансирования. Определены механизмы ее функционирования и развития за счет абонентной платы участников розничного рынка и подключения в рамках инвестиционных проектов новых потребителей электрической и тепловой энергии. Представлены основные стейкхолдеры розничных рынков, определена их роль и сферы ответственности в области экономически эффективного и бесперебойного снабжения потребителей электрической и тепловой энергией. Изложены основные подходы к созданию биллинговой системы на базе цифровых технологий. Дан анализ систем прогнозирования и планирования развития электроэнергетики России. Представлен мультипликативный эффект влияния электроэнергетики на развитие отраслей реального сектора экономики. На основании метода затраты-выпуск сформулированы подходы к определению направлений технологического и пространственного с опорой на региональные рынки тепловой и электрической энергии развития электроэнергетики.

   Кожухотрубчатые теплообменные аппараты остаются ключевыми элементами в различных отраслях промышленности благодаря надежности и универсальности конструкции. Однако их эксплуатация сопряжена с проблемами, такими как гидравлические удары, вызванные скоплением конденсата в межтрубном пространстве. Рассмотрена нестабильная работа теплообменника, спроектированного для химического предприятия по индивидуальному проекту, в котором предусмотрено горизонтальное расположение аппарата в связи с техническими требованиями. Предложенный поставщиком вариант основывается на классическом горизонтальном теплообменном аппарате с плавающей головкой по проекту АО «ВНИИНефтеМаш». Конструкция поперечных перегородок с горизонтальными вырезами приводит к накоплению конденсата и гидроударам.

   Новизна предложенного решения заключается в изменении ориентации вырезов в перегородках с горизонтальной на вертикальную, что обеспечивает естественный сток конденсата и устраняет причину гидравлических ударов.

   Моделирование в ПО KOMPAS-Flow подтвердило надежность работы устройства: отсутствие застойных зон в модернизированной конструкции, а расчеты в HTRI X-Changer Suite подтвердили его энергоэффективность и работоспособность.

   Актуальность решения обусловлена распространенностью горизонтальных кожухотрубчатых аппаратов, работающих с пароводяными смесями.

   Предложенный подход может быть адаптирован для аналогичных устройств, что повысит их надежность, снизит вибрационные нагрузки и продлит срок службы. Результаты исследований подтверждают эффективность синергии конструктивных и гидродинамических методов оптимизации, что соответствует современным тенденциям в проектировании теплообменного оборудования. В перспективе предполагается апробация модернизированной конструкции на производстве и распространение решения на другие типы теплообменников, что будет способствовать повышению безопасности и эффективности промышленных процессов.

   В настоящее время в структуре покрытия суточного максимума электропотребления республики доля генерации двух энергоблоков АЭС может составлять величину около 45 %. Регулировочный диапазон ТЭС практически полностью использован и не достаточен для балансирования энергосистемы, имеет место превышение выработки над потреблением. Для устранения небаланса в ночное время и реализации мероприятий по отключению генерирующего оборудования в зависимости от величины этого небаланса требуется проводить анализ различных вариантов и комбинаций отключаемого в резерв оборудования на электростанциях. В условиях инвестиционного кризиса и санкций, не позволяющих в полной мере обеспечить замещение и модернизацию оборудования электростанций, достигающего предельного уровня наработки, проблема обеспечения надежности и экономичности работы теплоэнергетического оборудования является наиболее актуальной. Предложен подход к решению задачи оптимизации надежности и экономичности энергетических систем при работе на маневренных режимах на примере оборудования энергоблоков ГРЭС. Получена обобщенная функция, включающая в себя ряд параметров для выбора рационального соотношения и взаимовлияния между надежностью и экономичностью производства электроэнергии при участии оборудования тепловых электростанций в регулировании суточного графика нагрузок. Предложенная методика представляет собой эффективный инструмент для оценки пригодности оборудования для эксплуатации в заданных режимах. Математическая модель позволяет учитывать множество факторов, что делает процесс анализа более точным и обоснованным, обеспечивая выбор оптимальных решений для повышения эффективности работы оборудования в различных условиях.

   Представлены результаты исследования возможности применения нейросетевых (НС) технологий для анализа энергетической эффективности работы электростанций посредством разработки НС модели паротурбинной установки (ПТУ) АЭС проекта ВВЭР-1000/320. Разработка таких моделей является достаточно сложной задачей, так как подразумевает под собой решение множества задач: определение целевых функций — параметров, которые НС модель будет определять; поиск входных параметров и выделение из них варьируемой части с использованием различных методов статистического анализа; выбор типа НС модели экспериментальным путем; непосредственно разработка НС и программного комплекса на ее основе, доступного и понятного персоналу электростанции. В ходе исследования были выполнены все представленные мероприятия и разработан программный комплекс для определения значений целевых функций, а именно удельного расхода тепла (УРТ), удельного расхода пара (УРП), электрического КПД и мгновенного значения удельного расхода условного топлива (УРУТ), на основе восьмидесяти двух входных параметров, из которых десять определены как варьируемые. При этом точность при валидации НС модели на выборке, не учувствовавшей в обучении НС, составляет 99,5 %. Таким образом, разработанная НС модель с высокой точностью позволяет определить необходимые показатели, при этом время их вычисления не превышает 0,5 с. Данный факт подтверждает возможность применения НС моделей для оценки показателей энергетической эффективности электростанций согласно алгоритму, представленному в исследовании, а также открывает перспективы оптимизации режима работы оборудования электростанций с использованием аналогичных НС моделей. С целью демонстрации возможностей программного комплекса на его основе разработаны технически-обоснованные нормы для соответствующих целевых функций, которые могут быть рекомендованы для использования при анализе энергетической эффективности рассматриваемой ПТУ.

   Рассматривается проблема совершенствования способов исследования крупногабаритных многокомпонентных очистных устройств. Предлагаемый подход может быть использован для численного исследования двухфазных потоков в конструктивно сложных аппаратах типа воздухоочистительных устройств газотранспортных, энергетических и промышленных систем с целью конструирования и/или усовершенствования аппаратов для повышения надежности работы компрессорных и газотурбинных установок (ГТУ). В частности, последние нашли широкое применение в качестве приводов на компрессорных станциях газотранспортных систем. Рассмотрена возможность снижения их материалоемкости за счет применения модулей с элементами «циклон-фильтр» с объединенными ступенями грубой и тонкой очистки. Проведены численные исследования движения двухфазного потока в модуле методами вычислительной гидродинамики (CFD). За исходную принята геометрия модуля, аналогичного по расположению очистных элементов батарейным циклонам. По результатам исследования аэродинамики течения в модуле установлены координаты расположения элементов, способствующего условиям максимального захождения двухфазного потока в них. Соответственно этому определена схема локализации входов в очистные элементы. Полученные в численных исследованиях аэродинамические характеристики дисперсного потока валидированы на натурной модели элемента «циклон-фильтр» с диаметром корпуса 100 мм. В результате проведения численных и натурных исследований создан концепт воздухоочистительного устройства как для крупных, так и для небольших предприятий, а также для случаев экстремального состояния воздушной среды в поселениях вследствие природных или антропогенных инцидентов. Разработан метод комбинированного численного исследования конструктивно сложных аппаратов для оптимизации расположения их элементов с затратой вычислительных ресурсов, приемлемой для некрупных вычислительных центров.

   Проводится анализ современных направлений автоматизации инженерных систем в теплоэнергетике. Рассмотрены методологические основы повышения эффективности энергетического производства посредством внедрения инновационных технологий управления энергоснабжением. Выделена необходимость интеграции традиционных и альтернативных источников энергии для повышения конкурентоспособности энерготехнологических комплексов, а также модернизации устаревшего оборудования, обусловленной ограниченностью инвестиций, ростом издержек и негативным воздействием инфляционных процессов. Исследование обосновывает применение таких систем дистанционного мониторинга, как SCADA- и ADMS-систем, а также технологий интеллектуального распределения энергоресурсов. Особое внимание уделено использованию методов искусственного интеллекта, нейросетевых алгоритмов и интернета вещей (IoT) для оптимизации энергопотребления и минимизации тепловых потерь. Представленная концепция децентрализованной энергетики предполагает комплексное регулирование процессов в системе теплоснабжения, что позволяет повысить энергетическую, экологическую и экономическую эффективность работы объектов. Результаты исследования демонстрируют практическую применимость разработанных методик и обосновывают необходимость дальнейших научных исследований в области автоматизации теплоэнергетических комплексов. Полученные данные могут служить основой для формирования рекомендаций по модернизации систем управления энергоресурсами в условиях современных экономических и технических вызовов. Полученные результаты свидетельствуют о возможности системного применения автоматизированных решений для повышения надежности и устойчивости работы энергоустановок. Внедрение данных методик позволит сократить эксплуатационные затраты, оптимизировать распределение энергии и обеспечить соответствие современным стандартам безопасности и экологической устойчивости. Дальнейшие исследования в данной области будут способствовать совершенствованию технологий автоматизации, развитию теплоэнергетики и обеспечению стабильности энергосистем на практике.

   Нарушение целостности стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя на сегодняшний день является наиболее распространенным дефектом ротора, возникающим в процессе эксплуатации электродвигателя. Эксплуатация асинхронного электродвигателя с такими повреждениями может привести к его полному выходу из строя, поскольку работа электродвигателя с поврежденными стержнями ротора может привести к задеванию ими статорных обмоток. Отмечено, что в процессе эксплуатации идентификация таких повреждений может быть выполнена с помощью методов спектрального анализа. Однако их применение сталкивается со сложностью обработки полученных результатов и идентификации обрыва стержней ротора, так как любые изменения электрических и механических параметров асинхронного электродвигателя вызывают возникновение модуляций в спектре токов статора. Предложен критерий выявления обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя на основе измеряемых мгновенных значений фазных токов статора, представленных в векторной форме. Предложенный критерий детерминации повреждения стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя позволяет определить не только обрыв группы стержней, но и нарушение целостности всего одного стержня, что делает разработанный способ достаточно чувствительным для идентификации повреждений стержней ротора, не выводя асинхронный электродвигатель из эксплуатации. Эффективность использования предложенного критерия детерминации обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя подтверждена с помощью метода математического моделирования.