Methodological provisions to the formation and the ensuring of efficiency and reliability of district-distributed heating systems
- Authors: Stennikov V.A.1, Postnikov I.V.1, Mednikova E.E.1
-
Affiliations:
- Melentiev Energy Systems Institute SB RAS
- Issue: No 5 (2024)
- Pages: 3-14
- Section: Articles
- URL: https://rjonco.com/0002-3310/article/view/660234
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002331024050017
- ID: 660234
Cite item
Abstract
This study proposes a methodology for solving two problems of optimal development of district heating systems: analysis of efficiency areas and reliability of heat supply. In solving both problems, we adopt a nodal approach, which allows us to get detailed results that are most suitable to the real-world conditions. Based on the proposed methods and models, we develop an algorithm for transforming existing district heating systems into district-distributed heating systems with prosumers implemented into the network to serve the loads that fall outside the range of efficient operation of a district heating system. Wherein, the distributed sector is formed based on a prosumer that has its own generation, covering part of its own heat load and providing an additional functional and time redundancy for the system. As a result, conclusions and directions for further research are formulated.
Full Text

About the authors
V. A. Stennikov
Melentiev Energy Systems Institute SB RAS
Author for correspondence.
Email: sva@isem.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk
I. V. Postnikov
Melentiev Energy Systems Institute SB RAS
Email: postnikov@isem.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk
E. E. Mednikova
Melentiev Energy Systems Institute SB RAS
Email: isem348@mail.ru
Russian Federation, Irkutsk
References
- Сеннова Е.В., Сидлер В.Г. Математическое моделирование и оптимизация развивающихся теплоснабжающих систем. Новосибирск: Наука, 1987.
- Lund H., Østergaard P., Chang M., et al. The status of 4th generation district heating: Research and results. Energy, 2018, Vol. 164, pp. 147–159.
- Revesz A., Jones P., Dunham C., et al. Developing novel 5th generation district energy networks. Energy, 2020, Vol. 201, 117389.
- Kallert A., Egelkamp R., Bader U., et al. A multivalent supply concept: 4th Generation District Heating in Moosburg an der Isar. Energy Reports, 2021, Vol. 7(4), pp. 110–118.
- Pakere I., Gravelsins A., Lauka D., et al. Linking energy efficiency policies toward 4th generation district heating system. Energy, 2021, Vol. 234, 121245.
- Brange L., Englund J., Lauenburg P. Prosumers in district heating networks – A Swedish case study. Applied Energy, 2016, Vol. 164, pp. 492–500.
- Zinsmeister D., Licklederer T., Christange F., et al. A comparison of prosumer system configurations in district heating networks. Energy Reports, 2021, Vol. 7(4), pp. 430–439.
- Gross M., Karbasi B., Reiners T., et al. Implementing prosumers into heating networks. Energy, 2021, Vol. 230, 120844.
- Pipiciello M., Caldera M., Cozzini M., et al. Experimental characterization of a prototype of bidirectional substation for district heating with thermal prosumers. Energy, 2021, Vol. 223, 120036.
- Федеральный закон от 27.07.2010 №190-ФЗ (ред. от 29.12.2014) “О теплоснабжении”.
- Якимов Л.К. Предельный радиус действия теплофикации. Тепло и сила, 1931, № 9, С. 8–10.
- Семенов В.Г., Разоренов Р.Н. Экспресс-анализ зависимости эффективности транспорта тепла от удалённости потребителей. Новости теплоснабжения, 2006, № 6, С. 36–38.
- Папушкин В.Н. Радиус теплоснабжения. Хорошо забытое старое. Новости теплоснабжения, 2010, № 9, С. 44–49.
- Чичирова Н.Д., Ахметова И.Г. Оценка эффективного радиуса систем централизованного теплоснабжения города Казани. Труды Академэнерго, 2016, № 1, С. 89–95.
- Папушкин В.Н., Полянцев С.О., Щербаков А.П., Храпков А.А. Методика расчета радиуса эффективного теплоснабжения для схем теплоснабжения. Электронный ресурс “РосТепло.ру”. URL: https://www.rosteplo.ru/Npb_files/npb_shablon.php?id=1601 (дата обращения 21.07.2022).
- Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. Москва: Наука, 1985.
- Penkovskii A., Stennikov V., Mednikova E., Postnikov I. Search for a market equilibrium of Cournot-Nash in the competitive heat market. Energy, 2018, Vol. 161, pp. 193–201.
- Приказ Минэнерго России № 565, Минрегиона России № 667 от 29.12.2012 “Об утверждении методических рекомендаций по разработке схем теплоснабжения”.
- Медникова Е.Е., Стенников В.А., Постников И.В. Разработка методики оценки эффективности присоединения новых потребителей к теплоснабжающей системе. Промышленная энергетика, 2018, № 2, С. 13–20.
- Стенников В.А., Медникова Е.Е., Постников И.В. и др. Разработка методики расчета радиуса эффективного теплоснабжения. Промышленная энергетика, 2017, № 11, С. 25–32.
- Stennikov V., Iakimetc E. Optimal planning of heat supply systems in urban areas. Energy, 2016, Vol. 110, pp. 157–165.
- Stennikov V., Mednikova E., Postnikov I., Penkovskii A. Optimization of the effective heat supply radius for the district heating systems. Environmental and Climate Technologies, 2019, Vol. 23(2), pp. 207–221.
- Сеннова Е.В., Смирнов А.В., Ионин А.А. и др. Надежность систем теплоснабжения. Новосибирск: Наука, 2000.
- Postnikov I., Stennikov V. Modifications of probabilistic models of states evolution for reliability analysis of district heating systems. Energy Reports, 2020, Vol. 6, pp. 293–298.
- СНиП 41-02-2003 “Тепловые сети'. М.: Министерство регионального развития Российской Федерации, 2012.
- Стенников В.А., Постников И.В. Комплексный анализ надежности теплоснабжения потребителей. Известия РАН. Энергетика, 2011, № 2, С. 107–121.
- Stennikov V.A., Postnikov I.V. Methods for the integrated reliability analysis of heat supply. Power Technology and Engineering, 2014, Vol. 47(6), pp. 446–453.
- Stennikov V.A., Postnikov I.V. Methodological support for a comprehensive analysis of fuel and heat supply reliability. In: “Sustaining power resources through energy optimization and engineering”) by ed. Vasant P. and Voropai N.I. Hershey PA: Engineering Science Reference (an imprint of IGI Global), 2016.
- Postnikov I. Application of the Methods for Comprehensive Reliability Analysis of District Heating Systems. Environmental and Climate Technologies, 2020, Vol. 24(3), pp. 145–162.
- Postnikov I., Stennikov V., Mednikova E., Penkovskii A. Methodology for optimization of component reliability of heat supply systems. Applied Energy, 2018, Vol. 227, pp. 365–374.
- Postnikov I., Stennikov V., Penkovskii A. Prosumer in the district heating systems: Operating and reliability modeling. Energy Procedia, 2018, Vol. 10, pp. 2530–2535.
- Penkovskii A., Stennikov V., Kravets A. Bi-level modeling of district heating systems with prosumers. Energy Reports, 2020, Vol. 6(2), pp. 89–95.
- Стенников В.А., Постников И.В., Пеньковский А.В. Методы и модели оптимального управления теплоснабжающими системами с активными потребителями тепловой энергии. Известия Российской академии наук: Энергетика, 2021, № 3, С. 12–23.
- Стенников В.А., Пеньковский А.В., Кравец А.А. Двухуровневое моделирование теплоснабжающих систем с учетом активных потребителей. Промышленная энергетика, 2021, № 6, С. 10–19.
Supplementary files
