Maintaining the relation between production and consumption of electricity and heat at decision-making level

Authors

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.24883

Keywords:

cogeneration system, electricity, heat, heat pump system, electro-accumulation, decision-making

Abstract

Known optimization methods of cogeneration systems based on static evaluation of process parameters do not always allow to maintain the relation between heat and electricity production in difficult conditions of inconsistency in their consumption, which requires complicating thermal schemes due to additional equipment. For resource and energy-saving, maintaining the relation between production and consumption of electricity and heat, based on the cogeneration system, which is founded on the integrated dynamic subsystem, including the cogeneration unit, heat pump and battery, is proposed. Using the resulting information, obtained due to operability control and state identification of systems: evaporator-compressor, compressor-condenser of heat pump and operability control and state identification of electric accumulator using mathematical models of the dynamics of the evaporator, compressor, condenser of heat pump and electric accumulator, a method for integrated deci­sion-making in conditions of inconsistency in energy production and consumption is developed. At the change in electricity consumption within the change in co-generation unit capacity, it is possible, by connecting the heat pump, which evaluates both energy production, and its consumption by changing the low-grade energy source temperature, to make pre-emptive decisions on changing the heat production level for further heat carrier use in the cogeneration unit. Forecasting the changes in the battery charge and discharge voltage allows not only to provide economical operation of the heat pump system, but also timely perform economical electro-accumulation during both the unprofitable production of electricity, and decline in its production. Thus, in conditions of maintaining the relation between production and consumption of electricity and heat at the decision-making level, it is possible to reduce energy production cost and harmful emissions of carbon dioxide up to 10–15 %. 

Author Biography

Євгенія Євстафіївна Чайковська, Odessa National Polytechnic University p 1, Shevchenko, Odessa, Ukraine, 65044

Ph.D., Senior Scientist, Associate Professor

Department of Theoretical, general and alternative energy

References

  1. Сафьянц, С. М. Исследование схемы источника теплоэлектроснабжения с регулированием нагрузок на базе использования тепловых насосов [Текст] / С. М. Сафьянц, Н. В. Колесниченко, Т. Е. Веретенникова // Промышленная теплотехника. – 2011. – Т. 33, № 3. – С. 79–85.
  2. Билека, Б. Д. Экономичность когенерационных и комбинированных когенерационно-теплонасосных установок с газопоршневыми и газотурбинными двигателями [Текст] / Б. Д. Билека, Р. В. Сергиенко, В. Я. Кабков // Авиационно-космическая техника и технология. – 2010. – № 7 (74). – С. 25–29.
  3. Горобець, В. Г. Ексергетичний аналіз ефективності енергетичних систем для комплексного виробництва електричної та теплової енергії з використанням поновлювальних джерел енергії [Текст] / В. Г. Горобець, Б. Х. Драганов // Відновлювальна енергетика. – 2010. – № 3 (22). – С. 5–12.
  4. Баласанян, Г. А. Оптимізація параметрів теплової схеми інтегрованої системи енергоспоживання [Текст] / Г. А. Баласанян, А. С. Мазуренко // Труды Одесского политехнического университета. – 2006. – 1(25). – С. 59–65.
  5. Мацевитый, Ю. М. Термоэкономический анализ теплонасосной системы теплоснабжения [Текст] / Ю. М. Мацевитый, Н. Б. Чиркин, М. А. Кузнецов // Проблемы машиностроения. – 2010. – №1, Т. 13. – С. 42–51.
  6. Редько, А. А. Исследование термодинамических режимов геотермальных теплонасосных установок [Текст] / А. А. Редько, Д. Х. Харлампиди // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. – 2009. –№2(76). – С. 86–98.
  7. Барский, И. А. Показатели поршневого компрессора теплового насоса на частичных режимах [Текст] / И. А. Барский, Ю. А. Антипов, И. К. Шаталов, Д. В. Терехов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2011. – № 1.– С. 31–33.
  8. Басок, Б. И. Перспективные когенерационные теплонасосные схемы геотермальной энергетики [Текст] / Б. И. Басок, Т. А. Резакова, Д. М. Чалаев // Промышленная теплотехника. – 2006.— №2, Т. 28. –С. – 36–40.
  9. Билека, Б. Д. Когенерационно - теплонасосные технологии в схемах горячего водоснабжения большой мощности [Текст] / Б. Д. Билека, Л. К. Гаркуша // Промышленная теплотехника. – 2012. – Т. 34, № 4. – С. 52–57.
  10. Федулов, С. П. Когенерация агропромышленного комплекса. Передовые проекты [Текст] / С. П. Федулов // Турбины и дизели. – 2013. – №2. – С. 18–22.
  11. Клепанда, А. С. Методика мониторинга термодинамической эффективности теплового насоса [Текст] / А. С. Клепанда, В. А. Тарасова, Ю. В. Бережко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2014. – Т. 2, № 8 (68). – С. 1–8.
  12. Чайковская, Е. Е. Оптимизация энергетических систем на уровне принятия решений [Текст] / Е. Е. Чайковская // Про- мышленная теплотехника. – 2013. – Т. 35, № 7. – С. 169–173.
  13. Чайковська, Є. Є. Інтелектуальна система управління теплонасосним енергопостачанням [Текст] / Є. Є. Чайковська, В. В. Стефанюк // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2011. – № 5. – С. 76–83.
  14. Чайковська, Є. Є. Комплексна система підтримки функціонування теплонасосного енергопостачання [Текст] / Є. Є. Чайковська, В. В. Стефанюк // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2011. – Т. 2, № 8 (50). – С. 54–57.
  15. Чайковська, Є. Є. Управління теплонасосним теплопостачанням на основі синергетичної інформації [Текст] / Є. Є. Чайковська, В. В. Стефанюк, О. С. Кореннік // Вісник Вінницького політехнічного інституту. –2009. – №2. – С. 17–21.
  16. Чайковська, Є. Є. Підтримка електроакумулювання на рівні прийняття рішень [Текст] / Є. Є. Чайковська // Вісник НТУ “ХПІ”. Серія ”Нові рішення в сучасних технологіях”. – 2012. – № 50 (956). – С. 124–127.
  17. Safuantc, S. M., Kolesnichenko, N. V., Veretennikova, T. E. (2011). Study source scheme heat and electricity supply with load control based on the use of heat pumps. Industrial Heat, 33(3), 79–85.
  18. Bilieka, B. D., Sergienko, R. V., Kabkov, V. Y (2010). Efficiency cogeneration and combined-heat pump systems with gas piston and turbine engine. Aerospace equipment and technolog, 7(74), 25–29.
  19. Horobetc, V. G., Drahanov, B. H. (2010). Exergy efficiency analysis of power systems for integrated production of electricity and heat using renewable energy. Renewable Energy, 3 (22), 5–12.
  20. Balasanian, H. A., Mazurenko, A. S. (2006). Optimization of parameters of the thermal circuit of the integrated system of energy consumption. Proceedings of the Odessa Polytechnic University, 1(25), 59–65.
  21. Matceviti, Y. M., Chirkin, N. B., Kuznietcov, M. A. (2010). Termoekonomics analysis of heat pump heating system. Engineer-ing problems, 1(13), 42–51.
  22. Redko, A. A., Harlampidi, D. H. (2009). Study of thermody¬namic regimes geothermal heat pump installations. Bulletin of the Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture, 2(76), 86–98.
  23. Barski, I. А., Antipov, Y. A., Shatalov, I. K., Terehov, D. V. (2011). Indicators piston compressor heat pump partial modes. Chemical and Petroleum Engineering, 1, 31–33.
  24. Basok, B. I., Rezakova, T. A., Chalaiev, D. M. (2006). Prospective cogeneration heat pump geothermal energy scheme. Industrial Heat, 2 (28), 36–40.
  25. Bilieka, V. D., Harkucha, L. K. (2012). Cogeneration, heat pump technology in hot water circuits of high power. Industrial Heat, 34(4), 52–57.
  26. Fiedulov, S. P. (2013). Cogeneration agribusiness. Advanced projects. Turbines and diesel engines, 2, 18–22.
  27. Klepanda, A. S., Tarasova, V. A., Beregko, Y. V. (2014). The method of monitoring the thermodynamic efficiency of the heat pump. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 2/8 (68), 1–8.
  28. Chaikovskaya, E. E. (2013). Optimization of energy systems at the level of decision-making. Industrial Heat, 35 (7), 169–173.
  29. Chaikovskaya, E. E., Stefanuk, V. V. (2011). Intellectual control system of heat-pump energy supply. Bulletin of the Vinnytsia Polytechnical Institute, 5, 76–83.
  30. Chaikovskaya, E. E., Stefanuk, V. V. (2011). Maintenance of a comprehensive system of heat pump energy. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 2, 8(50), 54–57.
  31. Chaikovskaya, E. E., Stefanuk, V. V., Korennik, A. S. (2009). Operation of heat pump heating supply based on the synergetic information. Bulletin of the Vinnytsia Polytechnical Institute, 2, 17–21.
  32. Chaikovskaya, E. E. (2012). Maintaining of electrical accumulation in decision-making. Bulletin of the National Technical University “KHPI”. Series: New solutions in modern technologies, 5 (956), 124–127.

Published

2014-06-24

How to Cite

Чайковська, Є. Є. (2014). Maintaining the relation between production and consumption of electricity and heat at decision-making level. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8(69), 4–9. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.24883

Issue

Section

Energy-saving technologies and equipment