Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
  • Моделирование и оптимизация систем теплоснабжения с электроприводом на северо-западе Китая
  • УДК 697.7
    doi: 10.33622/0869-7019.2026.03.70-76
    Сунь ЦЗЯМИНЬ, аспирант, sunjiamingvv@yandex.ru
    Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ), 190005 Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4
    Аннотация. Для жилого здания в северо-западном регионе Китая разработана имитационно-оптимизационная модель гибридной системы теплоснабжения, включающей в себя электрический котел, воздушный тепловой насос и бак-аккумулятор теплоты. Моделирование выполнено в среде TRNSYS с учетом климатических условий региона и действующих тарифов на тепло- и электроэнергию 2024 г. Для минимизации годовых приведенных затрат предложен метод параметрической оптимизации на основе алгоритма прямого поиска Хука-Дживса. В качестве варьируемых параметров приняты тепловая мощность электрокотла, теплопроизводительность воздушного теплового насоса и объем бака-аккумулятора. Оптимизация позволяет определить экономически оптимальную конфигурацию системы, обеспечивающую эффективное перераспределение тепловой нагрузки между источниками энергии и максимальное использование возобновляемых ресурсов в условиях ограничений на использование ископаемого топлива. Результаты показывают, что при оптимальных параметрах годовые затраты снижаются на 36,26 %.
    Ключевые слова: гибридная система теплоснабжения, воздушный тепловой насос, аккумулирование тепловой энергии, моделирование в среде TRNSYS, алгоритм Хука-Дживса, параметрическая оптимизация
  • СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
    1. Hassan A. M., Megahed N. A. Improving urban energy resilience with an integrative framework based on machine learning methods [Повышение устойчивости городского энергоснабжения с помощью интегративной структуры на основе методов машинного обучения]. Architecture and Engineering, 2022, no. 4(7), pp. 17-35.
    2. Novan K., Wang Y. Estimates of the marginal curtailment rates for solar and wind generation [Оценка предельных объемов ограничения выработки солнечных и ветровых электростанций]. Journal of Environmental Economics and Management, 2024, vol. 124, p. 102930.
    3. Gong G., Yang J., Mahato N. K., Yang H. Research on multi-energy complementary and optimization control technology of urban energy Internet [Исследование мультиэнергетической комплементарности и технологий оптимизации управления для городского энергетического Интернета]. IEEE Sustainable Power and Energy Conference (iSPEC), 2019, pp. 728-733.
    4. Wang Y., Li Y., Zhang Y. et al. Optimized operation of integrated energy systems accounting for synergistic electricity and heat demand response under heat load flexibility [Оптимизация режимов работы интегрированных энергетических систем с учетом совместного реагирования спроса на электроэнергию и тепло при гибкости тепловой нагрузки]. Applied Thermal Engineering, 2024, vol. 243, p. 122640.
    5. Lund H., Munster E. Integrated energy systems and local energy markets [Интегрированные энергетические системы и локальные энергетические рынки]. Energy Policy, 2006, no. 10(34), pp. 1152-1160.
    6. Nielsen M. G., Morales J. M., Zugno M. et al. Economic valuation of heat pumps and electric boilers in the Danish energy system [Экономическая оценка тепловых насосов и электрокотлов в энергосистеме Дании]. Applied Energy, 2016, vol. 167, pp. 189-200.
    7. Papaefthymiou G., Hasche B., Nabe C. Potential of heat pumps for demand side management and wind power integration in the German electricity market [Потенциал тепловых насосов для управления спросом и интеграции ветровой энергии в электроэнергетический рынок Германии]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2012, no. 4(3), pp. 636-642.
    8. Chen X., Kang C., O'Malley M. et al. Increasing the flexibility of combined heat and power for wind power integration in China: modeling and implications [Повышение гибкости комбинированного производства тепла и электроэнергии для интеграции ветровой энергетики в Китае: моделирование и последствия]. IEEE Transactions on Power Systems, 2015, no. 4(30), pp. 1848-1857.
    9. Cao J., Zheng L., Peng J. et al. Advances in coupled use of renewable energy sources for performance enhancement of vapour compression heat pump: a systematic review of applications to buildings [Достижения в области комбинированного использования возобновляемых источников энергии для повышения эффективности парокомпрессионных тепловых насосов: систематический обзор применения в зданиях]. Applied Energy, vol. 2023, p. 120571.
    10. Yang Y., Peng X., Wang G. et al. Energetic and exergetic analysis of a transcritical CO2 air-source heat pump water heating system in the cold region [Энергетический и эксергетический анализ транскритической водонагревательной системы на CO2 с воздушным тепловым насосом в холодном регионе]. Energy and Buildings, 2023, vol. 298, p. 113558.
    11. Li T., Liu Q., Gong Y. et al Collaborative optimization of solar-assisted air source heat pump temporal-spatial partitioned heating system in HSCW zone of China [Совместная оптимизация системы поквартирного отопления на основе солнечной энергии и воздушного теплового насоса с временным и пространственным разделением в зоне HSCW Китая]. Energy and Bildings, 2023, vol. 299, p. 113601.
    12. Saedpanah E., Lahonian M., Abad M. Z. M. Optimization of multi-source renewable energy air conditioning systems using a combination of transient simulation, response surface method, and 3E lifespan analysis [Оптимизация систем кондиционирования воздуха на основе нескольких возобновляемых источников энергии с использованием комбинации переходного моделирования, метода поверхности отклика и анализа жизненного цикла 3E]. Energy, 2023, vol. 272, p. 127200.
    13. Lygouras E., Papatsounis A. G., Botsaris P. N., Pechtelidis A. Optimization and techno-economic analysis of a hybrid system with thermal energy storage within a LEC [Оптимизация и технико-экономический анализ гибридной системы с аккумулированием тепловой энергии в рамках местного энергетического сообщества (LEC)]. Renewable Energy, 2023, vol. 215, p. 118920.
    14. Torekov M. S., Bahnsen N., Qvale B. The relative competitive positions of the alternative means for domestic heating [Сравнительные конкурентные позиции альтернативных средств для отопления жилых домов]. Energy, 2007, no. 5(32), pp. 627-633.
    15. Fitzpatrick P., D'Ettorre F., De Rosa M. et al. Influence of electricity prices on energy flexibility of integrated hybrid heat pump and thermal storage systems in a residential building [Влияние цен на электроэнергию на энергетическую гибкость интегрированных гибридных систем тепловых насосов с аккумуляторами тепла в жилом здании]. Energy and Buildings, 2020, vol. 223, p. 110142.
    16. Уляшева В. М., Пономарев Н. С., Суханова И. И. Использование энергосберегающих технологий на объектах нефтяного месторождения // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 1(90). C. 101-106.
    17. Таурит В. Р., Суханова И. И., Колосницын А. Н. Исследование численным методом повышения эффективности ниспадающих вентиляционных струй для канальной компактной системы кондиционирования // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 6(83). C. 164-170.
    18. Shkarovskiy A., Kolienko A., Turchenko V. Increasing the efficiency of heat load control in centalized heating networks [Повышение эффективности регулирования тепловой нагрузки в централизованных тепловых сетях]. Architecture and Engineering, 2021, no. 3(6), pp. 29-41.
    19. Wetter M. Design optimization with GenOpt [Оптимизация проектирования с помощью GenOpt]. Building Energy Simulation User News, 2000, vol. 21, pp. 19-28.
    20. Hooke R., Jeeves T. A. "Direct search" solution of numerical and statistical [Прямой поиск решения численных и статистических задач]. Journal of the ACM, 1961, no. 2(8), pp. 212-229.
  • Для цитирования: Сунь Цзяминь. Моделирование и оптимизация систем теплоснабжения с электроприводом на северо-западе Китая // Промышленное и гражданское строительство. 2026. № 3. С. 70-76. doi: 10.33622/0869-7019.2026.03.70-76

НАЗАД