МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА, ВКЛЮЧАЮЩЕГО ПРОМЫШЛЕННО-ОТОПИТЕЛЬНУЮ КОТЕЛЬНУЮ И ВИНТОВУЮ РАСШИРИТЕЛЬНУЮ МАШИНУ
Ротач Р.Р., Ваньков Ю.В., Валиев Р.Н.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ. В России имеется потенциал энергосбережения, который достигает примерно третьей части текущего расхода электроэнергии, и есть возможности существенного увеличения финансовой рентабельности проектов в сфере энергетики. ЦЕЛЬ. Разработка методики, позволяющей определить энергетические показатели при совместной работе паровых котлов, винтовой расширительной машины (ВРМ) и тепловой сети.
МЕТОДЫ. Для реализации поставленной цели применено последовательное использование методов расчета тепловых схем энергообъектов, систем теплоснабжения, а также режимных и выходных параметров энергетического оборудования.
РЕЗУЛЬТАТЫ. По результатам расчета были получены зависимости расхода пара на сетевые подогреватели и электрической мощности ВРМ от температуры наружного воздуха с учетом ограничений по температурному графику тепловой сети, а также максимальной паропроизводительности котлов.
ВЫВОДЫ. Вариант модернизации промышленно-отопительной котельной с установкой ВРМ после паровых котлов является энергосберегающим решением, поскольку позволяет в период использования покрывать нагрузку на отопление, вентиляцию и ГВС, а также вырабатывать электрическую энергию на покрытие собственных нужд котельной.
Ключевые слова: винтовая расширительная машина; винтовой детандер; тепловая сеть; паровой котел; энергетические показатели.
Благодарности: исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания № 075-03-2023-291 от 16.01.2023 года.
Для цитирования: Ротач Р.Р., Ваньков Ю.В., Валиев Р.Н. Методика расчета энергетических показателей энергокомплекса, включающего промышленно-отопительную котельную и винтовую расширительную машину // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 2 (58). С.3-15.
METHODOLOGY FOR CALCULATION OF ENERGY INDICATORS OF THE ENERGY COMPLEX, INCLUDING INDUSTRIAL HEATING BOILER AND SCREW EXPANSION MACHINE
RR. Rotach, YuV. Vankov, RN. Valiev
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: RELEVANCE. Russia has the potential for energy savings, which reaches about a third of the current electricity consumption, and there are opportunities to significantly increase the financial profitability of projects in the energy sector. PURPOSE. Development of a methodology that allows determining energy performance in the joint operation of steam boilers, a screw expansion machine (SEM) and a heating network.
METHODS. To achieve this goal, the consistent use of methods for calculating thermal schemes of power facilities, heat supply systems, as well as regime and output parameters of power equipment was applied.
RESULTS. According to the results of the calculation, the dependences of the steam consumption on the network heaters and the electrical power of the SEM on the outdoor air temperature were obtained. Taking into account the comparison of the obtained dependencies and the imposition of restrictions on the temperature schedule of the heating network, as well as the maximum steam output of the boilers.
CONCLUSIONS. The option of upgrading an industrial heating boiler house with the installation of a SEM after steam boilers is an energy-saving solution, since it allows covering the load for heating, ventilation and hot water during the period of use, as well as generating electricity for the boiler house’s own needs
Keywords: screw expansion machine (SEM); screw expander; heating network; steam boiler; energy indicators.
Acknowledgments: This research was funded by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of the state assignment No. 075-03-2023-291from 16.01.2023.
For citation: Rotach RR, Vankov YuV, Valiev RN. Methodology for calculation of energy indicators of the energy complex, including industrial heating boiler and screw expansion machine. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):3-15.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФЛОКУЛЯНТОВ ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ ВОДОИСТОЧНИКА
Власова А.Ю.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: Актуальность данного исследования заключается в определение эффективности флокулянтов различных марок, используемых для подготовки воды хозяйственно-питьевого назначения, а также проведение сравнительного анализа основных характеристик. ЦЕЛЬ. Определение эффективности исследуемых флокулянтов в комбинировании с коагулянтами: сернокислый алюминий и полиоксихлорид алюминия. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: проведение пробного коагулирования при различных температурных режимах, снятие спектральных зависимостей очищенной воды, а также определение перманганатной окисляемости и концентрации общего органического и неорганического углерода. МЕТОДЫ. Пробная коагуляция осуществлялась с помощью флокулятора модель 8800 компании «Экрос». Пробы осветленной воды были проанализированы с помощью: спектрофотометра Shimadzu UV-1800, анализатора общего органического и неорганического углерода Elementar «vario TOC cube», а также титриметрическим способом определено значение перманганатной окисляемости. Интерпретация полученных результатов осуществлялась с помощью программного обеспечения UV Probe. В рамках исследования построены спектры проб воды и построены графические зависимости интенсивности поглощения в диапазоне длин волн 190-800 нм. РЕЗУЛЬТАТЫ. Учитывая особенность проведение эксперимента при различных температурах (3 0С и 12 0С) были подобраны оптимальные флокулянты, которые на стадии предварительной очистке (осветлении) снижали большее количество органических соединений. Были рассмотрены флокулянты следующих торговых марок: Flopam AN (905 PWG, 934 PWG); Flotax fa (705,720,740); Praestol (2515 TR, 2530 TR, 2540 TR). ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Применение эффективных химических реагентов (коагулянтов и флокулянтов) может существенно улучшить показатели очистки воды. Химические реагенты подбираются не только по количественному и качественному составу воды в водоисточнике, но и по показателям температуры воды на протяжении всего года. Часто станции водоочистки используют «летний» и «зимний» коагулянт. При смене коагулянтов по сезонам необходимо предусмотреть и смену флокулянта, подобные мероприятия позволят эффективно очищать воду в паводковый и летний периоды (июль-август) и избежать негативных последствий в виде ухудшения органолептических и бактериологических характеристик очищенной воды.
Ключевые слова: флокулянт; коагулянт; вода хозяйственно-питьевого назначения; органические соединения; спектрофотометрический анализ.
Для цитирования: Власова А.Ю. Сравнительный анализ флокулянтов применяемых для очистки воды хозяйственно-питьевого назначения при различных температурных режимах водоисточника // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. №2 (58). С.16-28.
COMPARATIVE ANALYSIS OF FLOCCULANTS USED FOR WATER PURIFICATION FOR HOUSEHOLD AND DRINKING PURPOSES AT DIFFERENT TEMPERATURE CONDITIONS OF THE WATER SOURCE
AY. Vlasova
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: The relevance of this study is to determine the effectiveness of flocculants of various brands used for the preparation of water for household and drinking purposes, as well as to conduct a comparative analysis of the main characteristics. PURPOSE. Determination of the quality of the coolant at each stage of purification of the water treatment plant of the thermal power plant. The main emphasis was placed on determining the content of organic substances using the spectral mode. The determination of organic substances at each stage of purification will allow us to characterize the effectiveness of the chosen technology for the organization of the water treatment process. METHODS Determination of the effectiveness of the studied flocculants in combination with coagulants: aluminum sulfate and aluminum polyoxychloride. To achieve this goal, the following tasks were set: conducting trial coagulation at various temperature conditions, removing spectral dependencies of purified water, as well as determining permanganate oxidability and concentration of total organic and inorganic carbon. RESULTS. Taking into account the peculiarity of conducting the experiment at different temperatures (3 0C and 12 0C), optimal flocculants were selected, which at the stage of preliminary purification (clarification) reduced a greater number of organic compounds. Flocculants of the following brands were considered: Flopam AN (905 PWG, 934 PWG); Flotax fa (705,720,740); Praestol (2515 TR, 2530 TR, 2540 TR).CONCLUSION. The use of effective chemical reagents (coagulants and flocculants) can significantly improve the performance of water purification. Chemical reagents are selected not only according to the quantitative and qualitative composition of the water in the water source, but also according to the water temperature throughout the year. Often water treatment plants use «summer» and «winter» coagulant. When changing coagulants by seasons, it is necessary to provide for a change of flocculant, such measures will allow to effectively purify water during the flood and summer periods (July-August) and avoid negative consequences in the form of deterioration of the organoleptic and bacteriological characteristics of purified water.
Keywords: flocculant; coagulant; drinking water; organic compounds; spectrophotometric analysis.
For citatation: Vlasova AY. Comparative analysis of flocculants used for water purification for household and drinking purposes at different temperature conditions of the water source. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):16-28.
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АППРОКСИМАЦИИ ЗАВИСИМОСТИ МОЩНОСТИ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ОТ ВНЕШНИХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Снегирев Д.А., Паздерин А.В., Самойленко В.О., Ерохин П.М.
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ. Прогнозирование мощности и выработки ветроэлектростанций для обеспечения эффективной работы ВЭС на рынках электроэнергии и мощности. Повышение точности прогнозирования мощности ВЭС также повышает и надежность электроснабжения энергорайонов с высокой установленной мощностью ВЭС за счет более эффективного планирования режимов работы этих энергорайонов. ЦЕЛЬ. Целью данной работы является разработка различных методик аппроксимации зависимости мощности ветроэлектростанции (ВЭС) от внешних метеорологических факторов и определение наиболее эффективной методики, которая будет обеспечивать низкую погрешность аппроксимации зависимости при сохранении невысокой вычислительной сложности, с учетом ограниченности объема ретроспективных данных и ограниченного количества независимых величин (признаков). МЕТОДЫ. Для проведения вычислительных экспериментов по аппроксимации зависимости использовался программный комплекс MATLAB. В рамках вычислительных экспериментов было рассмотрено шесть методик получения аппроксимирующих зависимостей. Суть каждого эксперимента сводилась к получению одной или нескольких аппроксимирующих зависимостей по обучающим данным, расчету прогнозов по тестовым данным, сравнению прогнозов с фактическими значениями и оценке показателей погрешности прогнозов. РЕЗУЛЬТАТЫ. Наиболее эффективной методикой оказалась аппроксимация зависимости мощности ВЭС от скорости ветра по 16 направлениям ветра с применением метода бинов. Полученная методика аппроксимации зависимости мощности ветроэлектростанции может быть использована для краткосрочного и оперативного прогнозирования мощности ВЭС. ВЫВОДЫ. В данной статье предложен ряд методик аппроксимации зависимости мощности ВЭС от внешних метеофакторов, а также выполнено сравнение этих методик. По результатам сравнения рассмотренных методик аппроксимации оценки точности прогнозов была выявлена наиболее эффективная методика.
Ключевые слова: ветроэлектрическая станция; прогнозирование выработки электроэнергии; характеристика мощности ветроэлектростанции; возобновляемые источники энергии.
Для цитирования: Снегирев Д.А., Паздерин А.В., Самойленко В.О., Ерохин П.М. Разработка методики аппроксимации зависимости мощности ветроэлектростанции от внешних метеорологических факторов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. №2 (58). С.29-44.
DEVELOPMENT OF AN IMPROVED WIND FARM POWER CURVE APPROXIMATION APPROACH
DA. Snegirev, AV. Pazderin, VO. Samoylenko, PM. Erokhin
Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Ekaterinburg, Russia
Abstract: RELEVANCE. Wind power forecasting ensures efficient operation of wind power plants in the electricity markets. Improving the wind power plants output power forecasting accuracy provides more efficient operation planning of the power regions with high installed capacity wind power capacity operation. As a result, the reliability of power supply to these energy regions is increased. PURPOSE. The purpose of this study is to develop an improved power curve approximation technique for fitting the function of the wind power plant output power depending on meteorological factors. The proposed technique should provide a sufficiently low error while maintaining a small computational complexity in the context of a limited amount of retrospective data and the number of independent values (features). METHODS. The MATLAB software package was used to carry out simulation series. Six techniques for obtaining approximation functions were considered during these simulations. Each simulation was carried out in accordance with the following algorithm. First, the parameters of the approximating function were obtained from the training data. Secondly, wind power plant generation forecasts were calculated based on test data. Then the forecasts were compared with the actual values. Finally, the accuracy criteria were estimated. RESULTS. Based on the results of the simulations and comparison of the accuracy evaluation criteria, the most effective technique for the wind farm power curve approximation was identified. A distinguishing feature of this technique is the splitting of the training data into subsamples at 16 wind directions, as well as preprocessing the data in each subsample using the bin method. The proposed approximation technique can be used for short-term and operational forecasting of wind farms output power and electrical energy. CONSLUSTIONS. this paper a number of wind farm power curve approximation techniques were proposed and a comparison of these techniques was carried out. По результатам сравнения рассмотренных методик аппроксимации оценки точности прогнозов была выявлена наиболее эффективная методика. The most effective approximation technique was identified by comparing the considered techniques by criteria for accuracy estimation.
Key words: wind power plant; electrical energy generation forecasting; wind farm power curve; renewable energy sources.
For citatation: Snegirev DA, Pazderin AV, Samoylenko VO, Erokhin PM. Development of an improved wind farm power curve approximation approach. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):29-44.
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНФИГУРАЦИИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА В СОСТАВЕ ОЭС СРЕДНЕЙ ВОЛГИ
Дерюгина Г.В., Игнатьев Е.В., Сычёв Н.В.
Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ. При высокой доле ветровых электростанций (ВЭС), работающих в объединенной энергетической системе (ОЭС), снижается надежность работы энергетической системы в целом, из-за стохастического характера поступления ветровых ресурсов к площадкам ВЭС. Данная проблема может быть решена путем объединения ВЭС в оперативно-диспетчерские ветроэнергетические комплексы (ВЭК) путем создания энергетических, инфраструктурных и информационных связей, что в свою очередь приводит к повышению надежности выработки электрической мощности. Поэтому предлагается разработка методики определения оптимального конфигурации (количества ВЭС и местоположения их площадок) подобного ветроэнергетического комплекса, которая позволяет наиболее эффективно использовать асинхронность поступления ветрового ресурса к площадкам отдельных ВЭС, в следствие чего происходит снижение суточной и сезонной неравномерности энергоотдачи ВЭК, и у него появляется гарантированная мощность. ЦЕЛЬ. Целью работы является разработка методики определения оптимальной конфигурации ветроэнергетического комплекса, работающего в объединенной энергетической системе, на основании показателей режима работы комплекса, характеризующих его энергетическую эффективность и эффективность использования асинхронности поступления ветрового ресурса для выравнивания режима его работы. МЕТОДЫ. В методике применяются статистические методы и методы математического моделирования. Выбор оптимальной конфигурации производится методом многокритериальной оптимизации и решается итерационным методом перебора из всех возможных вариантов, значимость которых оценивается по методу рангов. РЕЗУЛЬТАТЫ. В результате была разработана методика и выбраны критерии оптимизации конфигурации ВЭК. Проведено апробирование методики оптимизации конфигурации ВЭК на примере ВЭК в составе пяти ВЭС одинаковой мощности на территории ОЭС Средней Волги. Для рассматриваемого примера мощность ВЭК оптимальной конфигурации при обеспеченности 95% составляет около 11% от установленной. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанная методика и проведенные исследования для рассматриваемого региона позволят другим исследователям получить аналогичные результаты для других регионов, что повысит эффективность ВЭК на рассматриваемых территориях.
Ключевые слова: ветроэлектрическая станция; ветроэнергетический комплекс; асинхронность ветра; вертикальный профиль ветра; оптимизация; конфигурация; объединенная энергосистема.
Для цитирования: Дерюгина Г.В., Игнатьев Е.В., Сычёв Н.В. Оптимизация конфигурации ветроэнергетического комплекса в составе ОЭС Средней Волги // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. №2 (58). С. 45-57.
OPTIMIZATION OF THE CONFIGURATIONS OF THE WIND POWER COMPLEX AS A PART OF THE IPS OF THE MIDDLE VOLGA
GV. Deryugina, EV. Ignatiev, NV. Sychev
National Research University «MPEI», Moscow, Russia
Abstract: THE RELEVANCE. With a high proportion of wind farms operating in the energy system, the reliability of the energy system decreases due to the stochastic nature of wind resources. This problem can be solved by integrating wind farms into operational-dispatching wind energy complex with energy, infrastructure and information links. It will increase in the reliability of electric power generation. It is proposed to develop a methodology for determining the optimal configuration (the number of wind farms and the location of their sites) of a wind energy complex, which allows the most efficient use of the asynchrony of the wind resource supply to the sites of individual wind farm. As a result the daily and seasonal unevenness of wind energy complex energy output decreases, and it has a firm capacity. THE PURPOSE. Developing a methodology for determining the optimal configuration of the wind energy complex, which allows using the asynchronous supply of the wind resource to the sites of individual wind farms with the greatest efficiency. METHODS. The methodology uses statistical methods and methods of mathematical modeling. The problem of determining the optimal configuration of the wind energy complex is the problems of multicriteria optimization and solve by enumeration of all possible options, the value of which is estimated by the rank method. RESULTS. As a result, a methodology was developed and criteria for optimizing the VEC configuration were selected. Approbation of the methodology was carried out using the example of a wind energy complex consisting of five wind farms of the same capacity on the territory of the Energy system of the Middle Volga. For the example, the power of the wind energy complex of the optimal configuration with a 95% of wind resources completeness is about 11% of the installed power capacity. CONCLUSION. The methodology and researches will allow other researchers to obtain similar results for other regions, which will increase the efficiency of wind energy complex in the territories under consideration.
Key words: wind farm; wind energy complex; asynchronous supply of the wind resource; wind gradient model; optimization; configuration; integrated power system.
For citation: Deryugina GV, Ignatiev EV, Sychev NV. Optimization of the configurations of the wind power complex as a part of the IPS of the middle Volga. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):45-57.
СОСТАВ И СВОЙСТВА НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ
Зверева Э.Р.1, Эминов А.А.1, Зверев Л.О.2, Липатов Д.В.1
1Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
2Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, г. Санкт-Петербург, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ. Предприятия топливно-энергетического комплекса по уровню воздействия на окружающую среду занимают ведущее место ввиду образования большого количества гетерогенных отходов. В результате деятельности нефтедобывающих предприятий регулярно образуются нефтяные шламы, которые подлежат захоронению или дальнейшей переработке. Хранение нефтешлама вызывают сложные экологические проблемы, в то же время нефтяная часть его является ценным органическим сырьем для переработки и вовлечения во вторичное использование, при условии предварительного анализа исходного сырья и подбора оптимальной технологии. ЦЕЛЬ. В настоящей работе приводятся результаты исследований отходов нефтяных шламов из резервуаров нефтехранилищ. Для установления способа утилизации нефтешламов, в первую очередь необходимо определить их состав и основные физико-химические свойства. МЕТОДЫ. В работе рассмотрены результаты химических, физико-химическийх исследований нефтешлама, согласно следующим стандартам: ГОСТ 6370-83. Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей; ГОСТ 6370-83. Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей; ГОСТ 11851- 85 Нефть. Метод определения парафина; ГОСТ 33-2000. Нефтепродукты. Метод определения кинематической вязкости; ГОСТ 3900-85. Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности; ГОСТ 2517-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб; ГОСТ 2177-99Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава; ГОСТ 2477-65 Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды и др. РЕЗУЛЬТАТЫ. Предложены новые результаты определения в нефтешламе доли нефтепродукто, содержания механических примесей, воды, хлористых солей, массовой доли сера, низшей теплоты сгорания. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенные исследование показали, что отходы нефтяных шламов из резервуаров нефтехранилищ обладают рядом ценных свойств, и их можно использовать для получения ценных нефтепродуктов, дополнительной энергии при совместном сжигании с топливом.
Ключевые слова: нефтяной шлам; утилизация; состав; теплота сгорания; вязкость; влажность; механические примеси; доля нефтепродуктов.
Для цитирования: Зверева Э.Р, Эминов А.А, Зверев Л.О, Липатов Д.В. Состав и свойства нефтяных шламов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. №2 (58). С. 58-67.
COMPOSITION AND PROPERTIES OF OIL SLUDGE
ER. Zvereva1, AA. Eminov1, LO. Zverev2, DV. Lipatov1
1 Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
2Saint Petersburg State University of Industrial Technologies and Design, Saint Petersburg, Russia
Abstract: RELEVANCE. Assumptions of the fuel and energy complex on the increased impact on the environment take the lead in relation to a large amount of heterogeneous waste. As a result of oil production activities, there are captures of oil sludge, which are subject to disposal or further development. The storage of oil sludge causes complex environmental problems, while the oil part of its own valuable organic raw materials for processing and sale in secondary use, while waiting for the analysis of the initial composition and the selection of complex technology.
THE GOAL. This paper presents the results of studies of oil sludge waste from oil storage tanks. To establish a method for the disposal of oil sludge, first of all, it is necessary to determine their composition and basic physical and chemical properties. METHODS. The paper considers the results of chemical, physico-chemical studies of oil sludge, according to the following standards: GOST 6370-83. Oil, petroleum products and additives. Method of determination of mechanical impurities; GOST 6370-83. Oil, petroleum products and additives. Method of determination of mechanical impurities; GOST 11851- 85 Oil. Method of paraffin determination; GOST 33-2000. Petroleum products. Method for determining kinematic viscosity; GOST 3900-85. Oil and petroleum products. Density determination methods; GOST 2517-2012 Oil and petroleum products. Sampling methods; GOST 2177-99 Nefteproducts. Methods for determining the fractional composition; GOST 2477-65 Oil and petroleum products. Method for determining the water content and other RESULTS. New results are proposed for determining the proportion of petroleum products in oil sludge, the content of mechanical impurities, water, chloride salts, the mass fraction of sulfur, and the lowest heat of combustion. CONCLUSION. The conducted studies have shown that oil sludge waste from oil storage tanks has a number of valuable properties, and they can be used to obtain valuable petroleum products, additional energy when co-incinerated with fuel.
Keywords: oil sludge; utilization; composition; heat of combustion; viscosity; humidity; mechanical impurities; proportion of petroleum products.
For citation: Zvereva ER., Eminov AA., Zverev LO., Lipatov DV. Composition and properties of oil sludge. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):58-67.
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОБУСА ПРИ РАБОТЕ В ХОЛОДНОЕ ВРЕМЯ ГОДА
Ермаков А.М., Салахов Р.Р., Хисматуллин Р.М., Мелихов М.К.
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева–КАИ, г. Казань, Россия
Резюме: В статье предложены пути повышения эффективности климатических установок при работе в холодное время года. АКТУАЛЬНОСТЬ. Увеличение пробега электробуса на одном заряде батареи является основной задачей при создании электробусов. Также, при разработке электробуса накладываются требования по обеспечению микроклимата в салоне электробуса. Климатическая установка электробуса в зависимости от климатических условий может потреблять значительное количество электроэнергии, уменьшая пробег электробуса. ЦЕЛЬ. Рассмотреть основные методы повышения эффективности климатических установок и оценить перспективность их применения. МЕТОДЫ. Одномерное численное моделирование климатических установок на платформе мультифизического моделирования сложных технических систем и анализа процессов в многодисциплинарных системах Simcenter Amesim с учетом характеристик применяющегося оборудования. РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработаны одномерные модели климатической установки и представлены результаты численного моделирования климатической системы электробуса в холодное время года, которые показывают, что наибольшую теплопроизводительность показывают фреоны R404a (14,1 кВт), R410a (20,5 кВт) и R507a (14,9 кВт). Применение рекуперативного теплообменного аппарата позволяет поднять эффективность термодинамического цикла парокомпрессионной установки на 11%. Применение объединенной системы терморегулирования позволяют поднять коэффициент преобразования до 3,15. ВЫВОДЫ. Все рассмотренные методы повышения позволяют повысить эффективность климатической установки в холодное время года, наиболее перспективным является совместное применение методов в одной климатической установке.
Ключевые слова: электробус; отопление; парокомпрессионная холодильная машина; HVAC.
Благодарности: «Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-19-00373, https://rscf.ru/project/22-19-00373/».
Для цитирования: Ермаков А.М, Салахов Р.Р., Хисматуллин Р.М., Мелихов М.К. Пути повышения эффективности работы климатических установок электробуса при работе в холодное время года // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2023. Т.15. №2(58). С.68-77.
WAYS TO INCREASE THE EFFICIENCY OF ELECTRIC BUS CLIMATE INSTALLATIONS WHEN OPERATING IN THE COLD SEASON
AM. Ermakov, RR. Salakhov, RM. Hismatullin, MK. Melikhov
Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAI, Kazan, Russia
Abstract: The article suggests ways to improve the efficiency of climate control systems when working in the cold season. RELEVANCE. Increasing the mileage of an electric bus on a single battery charge is the main task when creating electric buses. Also, when developing an electric bus, requirements are imposed to ensure a microclimate in the cabin of an electric bus. The climate control system of an electric bus, depending on climatic conditions, can consume a significant amount of electricity, reducing the mileage of the electric bus. THE PURPOSE. To consider the main methods of increasing the efficiency of climate installations and to assess the prospects of their application. METHODS. One-dimensional numerical simulation of climate installations on the platform of multiphysical modeling of complex technical systems and process analysis in multidisciplinary Simcenter Amesim systems, taking into account the characteristics of the equipment used. RESULTS. One-dimensional models of the climate system have been developed and the results of numerical simulation of the climate system of an electric bus in the cold season are presented, which show that the greatest heating capacity is shown by freons R404a (14.1 kW), R410a (20.5) and R507a (14.9). The use of a regenerative heat exchanger makes it possible to increase the efficiency of the thermodynamic cycle of the steam compression unit by 11%. The use of a combined temperature control system allows you to raise the conversion factor to 3.15. CONCLUSIONS. All the considered methods of enhancement make it possible to increase the efficiency of the climate system in the cold season, the most promising is the joint application of methods in one climate system.
Keywords: electric bus; heating; steam compression refrigerating machine; HVAC.
Acknowledgment: «The research was carried out due to a grant from the Russian Scientific Fund 22-19-00373, https://rscf.ru/project/22-19-00373/».
For citation: Ermakov AM, Salakhov RR, Hismatullin RM., Melikhov MK. Ways to improve the efficiency of the operation of electric bus climate control units when working in the cold season .. 2023;15:2(58):68-77.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЫСОКОПОРИСТЫХ КОМПОЗИТНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ С РАЗЛИЧНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ
Соловьева О.В1, Соловьев С.А1., Шакурова Р.З1., Синицын А.А2., Закревская Л.В3., Ананьев М.С3.
1Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
2Вологодский государственный университет, г. Вологда, Россия
3Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, г. Владимир, Россия
Резюме: Актуальность исследования заключается в том, что существует проблема высокого потребления энергии и топливно-энергетических ресурсов. Высокое энергопотребление во многом связано с потерей тепловой энергии через ограждающие конструкции зданий ввиду низкой теплоизоляционной способности строительных конструкций и материалов. Одним из решений данной проблемы является применение в строительстве композитных материалов с высокими теплоизоляционными характеристиками, например, композитных пенобетонов. Свойства композитов изменяются в зависимости от материала наполнителя и его количества. ЦЕЛЬ. Исследовать влияние материала наполнителя и его распределения по объему на свойства композитных пенобетонов. В качестве исследуемых образцов выбраны пенобетоны с наполнителями в виде диатомитовых микросфер и костры конопли. МЕТОДЫ. Для исследования теплопроводности разработан экспериментальный стенд, работающий по методу стационарного теплового потока. Теплопроводность определяли из закона Фурье. РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты исследований показали, что костробетон конопли имеет в целом меньшие значения теплопроводности во всём исследованном диапазоне температур, что связано с высоким содержанием наполнителя в данном образце. Пенобетоны с микросферами показали различные значения теплопроводности ввиду изменяемого распределения микросфер по объему. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Образцы композитного пенобетона, исследованные в данной работе, могут применяться в жилом строительстве с целью снижения тепловых потерь через ограждающие конструкции.
Ключевые слова: пенобетон, композит, теплопроводность, микросферы, эксперимент.
Благодарности: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 21-79-10406, https://rscf.ru/project/21-79-10406/.
Для цитирования: Соловьева О.В., Соловьев С.А., Шакурова Р.З., Синицын А.А., Закревская Л.В., Ананьев М.С. Экспериментальные исследования теплофизических свойств высокопористых композитных пенобетонов с различными наполнителями // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 2 (58). С.78-92.
EXPERIMENTAL STUDIES OF THE THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF HIGHLY POROUS COMPOSITE FOAM CONCRETE WITH DIFFERENT FILLERS
O.V. Soloveva1, S.A. Solovev1, R.Z. Shakurova1, A.A. Sinitsin2 L.V. Zakrevskaya3, M.S. Ananiev3
1Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
2Vologda State University, Vologda, Russia
3Vladimir State University named after Alexander and Nikolay Stoletovs, Vladimir, Russia
Abstract: The relevance of the study lies in the fact that there is a problem of high energy consumption and high consumption of fuel and energy resources. High energy consumption is largely due to the loss of thermal energy through the building envelope due to the low thermal insulation capacity of building structures and materials. One of the solutions to this problem is the use in construction of composite materials with high thermal insulation characteristics, for example, composite foam concrete. The properties of composites vary depending on the type of filler and its quantity. THE PURPOSE. To investigate the influence of the type of filler and the distribution of the filler by volume on the properties of composite foam concrete. Foam concretes with fillers in the form of diatomite microspheres and hemp shives were chosen as the test samples. METHODS. To study the thermal conductivity, an experimental stand has been developed that operates according to the method of stationary heat flow. The thermal conductivity was determined from the Fourier law. RESULTS. The results of the research showed that hemp concrete has generally lower thermal conductivity values in the entire temperature range studied, which is associated with a high content of filler in this sample. Foam concrete with microspheres showed different values of thermal conductivity due to different distribution of microspheres by volume. CONCLUSION. Composite foam concrete samples studied in this work can be used in residential construction in order to reduce heat losses through building envelopes.
Keywords: foam concrete, composite, thermal conductivity, microspheres, experiment.
Acknowledgments: The research was funded by the Russian Science Foundation, grant number 21-79-10406, https://rscf.ru/en/project/21-79-10406/.
For citation: Soloveva OV, Solovev SA, Shakurova RZ, Sinitsin AA, Zakrevskaya LV, Ananiev M.S. Experimental studies of the thermophysical properties of highly porous composite foam concrete with different fillers. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):78-92.
АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕНННОГО ПРОИЗВОДСТВА ОБЪЕКТОВ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ
Абдуллазянов Э.Ю1., Грачева Е.И1., Ибатуллин Э.Э1., Петрова Р.М1., СинюковаТ.В2.
1Казанский Государственный Энергетический Университет, г. Казань, Россия
2Липецкий Государственный Технический Университет, г. Липецк, Россия
Резюме: Актуальностью данного исследования является анализ статистических данных основных показателей промышленного производства объектов средней мощности. Результаты исследования могут быть использованы для повышения энергетической эффективности промышленных предприятий, сокращению затрат на электроэнергию и повышению надежности работы промышленных объектов. ЦЕЛЬ. Провести исследование показателей производства продукции, состава электрооборудования и режимов работы объектов средней мощности различных отраслей промышленности. МЕТОДЫ. Используются методы обработки статистических и эксплуатационных данных предприятий. РЕЗУЛЬТАТЫ. Предложена классификация промышленных объектов средней мощности:1) по потребляемой мощности,2) по характеру технологического процесса, 3) по количеству работающих, 4) по площади занимаемой территории, 5) по виду промышленности. Представлены результаты исследований и анализа величины удельных расходов электроэнергии на производство отдельных видов продукции для различных отраслей промышленности за 2000-2020 г.г., показана динамика изменения данных показателей. Приведены данные анализа доли потребления электрической энергии отдельными электроприемниками с равномерным графиком нагрузки от общего электропотребления цеха для отдельных предприятий. Представлен состав электрооборудования и электроприемников технологической, круглосуточной и некруглосуточной нагрузки для предприятий основных стратегических отраслей промышленности. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты проведенных исследований и анализа основных технико-экономических показателей некоторых производств промышленности предприятий средней мощности могут быть использованы для оценки и анализа энергоэффективности таких объектов.
Ключевые слова: отрасли промышленности; электропотребитель; удельный расход электроэнергии; энергоэффективность; производство продукции; график нагрузки.
Для цитирования: Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И., Ибатуллин Э.Э., Петрова Р.М., Синюкова Т.В. Анализ основных показателей промышленнного производства объектов средней мощности // Вестник Казанского государственного энергетического университета.2023. Т. 15. №2 (58). С. 93-108.
ANALYSIS OF THE MAIN INDICATORS OF INDUSTRIAL PRODUCTION OF FACILITIES OF AVERAGE CAPACITY
EYu. Abdullazyanov1, EI. Gracheva1, EE. Ibatullin1, P.M.Petrova, TV. Sinyukova2
1Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
2Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
Abstract: RELEVANCE. Achieving efficient and optimized energy consumption at industrial facilities. The results of the study can be used in various industries to improve the energy efficiency of enterprises, reduce energy costs and improve the reliability of industrial facilities. OBJECTIVE. To conduct research of the current condition of electric consumers, electric equipment and operation modes of industrial objects of medium capacity in different industries. METHODS. Methods of statistical and operational data processing of enterprises and industrial facilities of various industries are used. RESULTS. The classification of industrial objects of average power: 1) according to the consumed power, 2) according to the character of the technological process, 3) according to the number of employees, 4) according to the area of the occupied territory, 5) according to the kind of industry is offered. The results of the research and analysis of the value of the specific electric energy consumption for the production of the separate kinds of output for the different branches of industry in 2000-2020 are presented, the dynamics of the given indicators in the percentage relation are shown. The data of the analysis of a share of electric power consumption by separate electric consumers with the uniform loading schedule from the total power consumption of a shop for some enterprises are resulted. The composition of electrical equipment and electrical consumers of technological, round-the-clock and non-round-the-clock load for the enterprises of the main strategic industries is presented. CONCLUSIONS. The results of the conducted research and analysis of the main technical and economic indicators of some production facilities of RF industry and enterprises of average capacity can be used to assess the energy efficiency of such facilities.
Keywords: Industries electricity consumer; specific electricity consumption; energy efficiency; production; load schedule.
For citation: Abdullazyanov EYu, Gracheva EI, Ibatullin EE, Petrova P.M, Sinyukova TV. Analysis of the main indicators of industrial production of facilities of average capacity. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):93-108.
ОБЗОР ОДНОПРОВОДНЫХ РЕЗОНАНСНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Виноградов А.В.1, Юферев Л.Ю. 1, Большев В.Е. 1, Гусаров В.А. 1, Букреев А.В. 1, Бородин М.В. 2
1Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, г. Москва, Россия
2Орловский государственный аграрный университет, г. Орел, Россия
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ. Однопроводная передача электроэнергии является одним из вариантов снижения капитальных затрат на строительство линии электропередачи за счет использования меньшего количества проводов, арматуры и более легких опор ЛЭП при одновременном снижении эксплуатационных расходов. Информационный поиск выявил четыре варианта однопроводных систем электроснабжения: однофазная система электропередачи с возвратом тока через землю SWER, однопроводная сбалансированная линия B-Line, резонансные системы беспроводной передачи электрической энергии при использовании дополнительной соединяющей линии межу высоковольтными трансформаторами SWPT, но наибольший интерес вызывает резонансные однопроводные системы передачи энергии из-за отсутствия подробного структурированного материала, описывающего эту технологию. ЦЕЛЬ. Описание технических решений, преимуществ и проблем использования резонансных систем передачи электрической энергии по одному проводу. МЕТОДЫ. В статье использованы методы поиска и анализа информации, патентного анализа, литературного обзора по теме «Системы передачи электрической энергии по однопроводной кабельной линии». В качестве источников информации были использованы: поисковые системы Yandex и Google, научные базы данных Scopus и Google Scholar, электронная библиотека КиберЛенинка, eLIBRARY.ru, Elsevier, Springer, IEEE Xplore, IGI Global. РЕЗУЛЬТАТЫ. В ходе исследования были представлен обзор литературных источников, посвященных резонансным однопроводным системам передачи энергии, и подробна освещена история развития и структура этих систем, описаны их особенности, преимущества и проблемы использования, а также опыт внедрения и области их применения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В ходе информационного поиска было установлено, что для передачи электрической энергии удаленным потребителям, наиболее многообещающими являются однопроводные системы на резонансной технологии. Данные системы обладают высоким уровнем электробезопасности за счет особенностей резонансного режима работы. Они надежно защищены от несанкционированного отбора электроэнергии, а также обладают впечатляющей экономической эффективностью. Передавая мощность и расстояние, на которую можно её передать, также значительно превосходят возможности остальных однопроводных систем.
Ключевые слова: системы однопроводной передачи электроэнергии; резонансная передача электроэнергии; электроснабжение отдаленных объектов; трансформаторы Тесла.
Для цитирования: Виноградов А.В., Юферев Л.Ю., Большев В.Е., Гусаров В.А., Букреев А.В., Бородин М.В. Обзор однопроводных резонансных систем передачи электрической энергии // Вестник Казанского государственного энергетического университета.2023. Т.15. № 2(58). С. 109-127.
REVIEW OF SINGLE-WIRE RESONANT ELECTRICAL POWER TRANSMISSION SYSTEMS
AV. Vinogradov1, LYu. Yuferev1, VE. Bolshev1, VA. Gusarov1, AV. Bukreev1, MV. Borodin2
1Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow, Russia
2Orel State Agrarian University, Orel, Russia
Аbstract: RELEVANCE. Single-wire transmission of electricity is one option to reduce the capital cost of transmission line construction by using fewer wires, fittings and lighter transmission towers while reducing operating costs. Information search revealed four options for single-wire power supply systems: SWER single-wire power transmission system with earth return, B-Line single-wire balanced line, resonant wireless power transmission systems using an additional connecting line between SWPT high-voltage transformers, but resonant single-wire transmission systems are of most interest due to the lack of detailed structured material describing this technology. PURPOSE. To conduct an information search on the topic «Systems for the transmission of electrical energy through a single-wire cable line.» METHODS. The article uses methods of searching and analyzing information, patent analysis, literature review on the topic «Systems for the transmission of electrical energy through a single-wire cable line.» The following sources of information were used: Yandex and Google search engines, Scopus and Google Scholar scientific databases, CyberLeninka electronic library, eLIBRARY.ru, Elsevier, Springer, IEEE Xplore, IGI Global. RESULTS. In the course of the research, a review of the literature on resonant single-wire power transmission systems was presented with describing the history of the development and structure of these systems in detail, their features, advantages and problems of use, as well as implementation experience and areas of their application. CONCLUSION. During the information search, it was found that for the transmission of electrical energy to remote consumers, the most promising are single-wire systems based on resonant technology. These systems have a high level of electrical safety due to the peculiarities of the resonant mode of operation. They are reliably protected from unauthorized power consumption, and also have impressive economic efficiency. Transmitting power and distance over which it can be transmitted also greatly exceeds the capabilities of other single-wire systems.
Keywords: Single-wire Transmission; Resonant Power Transmission; Remote Settlement Supply; Tesla transformers.
For citation: Vinogradov AV, Lansberg AA, Volchkov YuD, Vinogradova AV. Review of single-wire resonant electrical power transmission systems. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN.2023;15;2(58):109-127.
ПРИМЕНЕНИЕ ПОГРУЖНОГО КОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА В НЕФТЕДОБЫЧЕ
Сабитов Р.В., Кирпичникова И.М., Горшков К.Е.
Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия
Резюме: На сегодняшний день большое количество нефти добывается с помощью погружных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), поэтому вопрос повышения их энергоэффективности очень актуален и важен и является одним из основных показателей при выборе насосов для эксплуатации. ЦЕЛЬ. Целью исследований является разработка конструкции погружного компенсирующего устройства (ПКУ) на основе определения эффективности его применения внутри скважины и сравнительного расчета годовых потерь электроэнергии с применением и без применения погружного компенсирующего устройства. МЕТОДЫ. В статье используются и анализируются расчеты потребляемой мощности, ее потерь, КПД и величина падения напряжения. Определяются годовые потери электроэнергии с применением погружного компенсирующего устройства и без него. Для исследования был выбран погружной асинхронный электродвигатель компании «Римера» ЭДСТ110-103М3 мощностью 110кВт и номинальным напряжением 2,06кВ. РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработана конструкция погружного компенсирующего устройства, показано его размещение внутри скважины. Оценена эффективность применения погружного компенсирующего устройства в разных точках размещения. Определены показания активной, реактивной, полной мощности и КПД двигателя без применения погружного компенсирующего устройства и с ним, показан график сравнения результатов исследованием двух вариантов работы. Определено снижение годовых потерь электроэнергии после применения погружного компенсирующего устройства. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты проведенных исследований показали, что суммарные потери электроэнергии за год в данной системе с применением погружного устройства компенсации реактивной мощности составили примерно 50,6∙〖10〗^3 кВт∙ч, экономия электроэнергии с одного устройства составила около 22,9 ∙〖10〗^3 кВт∙ч. Согласно нормам, на один куст (совокупность скважин, сгруппированных на общей площадке на близком расстоянии друг от друга), можно располагать до 24 скважин. Учитывая, что на нефтяных промыслах России в основном группируются от 16 до 24 скважин на куст, экономия может достигать десятков миллионов рублей в год. Установлено, что применение погружного компенсирующего устройства позволяет повысить энергоэффективность нефтедобывающих насосов и снизить энергетические и финансовые затраты.
Ключевые слова: энергоэффективность; снижение затрат; нефтедобыча; потери электроэнергии; погружные устройства.
Для цитирования: Сабитов Р.В., Кирпичникова И.М., Горшков К.Е. Применение погружного компенсирующего устройства в нефтедобыче // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т.15. № 2(58). С. 128-139.
THE USE OF A SUBMERSIBLE COMPENSATING DEVICE IN OIL PRODUCTION
RV. Sabitov, IM. Kirpichnikova, KE. Gorshkov
South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
Abstract: Today, a large amount of oil is produced using submersible electric centrifugal pumps (ECP), so the issue of improving their energy efficiency is very relevant and important and is one of the main indicators when choosing pumps for operation. PURPOSE. The purpose of the research is to develop the design of a submersible compensating device (SCD) based on determining the effectiveness of its use inside the well and the comparative calculation of annual electricity losses with and without the use of a submersible compensating device. METHODS. The article uses and analyzes calculations of power consumption, its losses, efficiency and the magnitude of the voltage drop. Annual electricity losses are determined with and without the use of a submersible compensating device. For the study, an EDST110-103M3 submersible asynchronous electric motor of the Rimer company with a capacity of 110 kW and a rated voltage of 2.06 kV was selected. RESULTS. The design of the submersible compensating device is developed, its placement inside the well is shown. The efficiency of using an immersion compensating device at different placement points is evaluated. The indications of active, reactive, full power and efficiency of the engine are determined without the use of an immersion compensating device and with it, a graph is shown comparing the results of the study of two work options. The reduction of annual electricity losses after the use of a submersible compensating device is determined. CONCLUSION. The results of the research showed that the total energy loss per year in this system with the use of a submersible reactive power compensation device was approximately 50,6∙〖10〗^3 kWh, the energy savings from one device was about 22,9 ∙〖10〗^3 kWh. According to the norms, up to 24 wells can be located per one cluster (a set of wells grouped on a common site at a close distance from each other). Taking into account that in the oil fields of Russia, from 16 to 24 wells are generally grouped per well, the savings can reach tens of millions of rubles a year. It has been established that the use of a submersible compensating device makes it possible to increase the energy efficiency of oil pumps and reduce energy and financial costs.
Keywords: energy efficiency; cost reduction; oil production; electricity losses; submersible devices.
For citation: Sabitov RV, Kirpichnikova IM, Gorshkov KE. The use of а submersible compensating device in oil production. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN.2023;15;2(58):128-139.
МОБИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10 КВ
Вагапов Г.В., Абдуллазянов А.Ф.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: Воздушные электрические линии электропередачи напряжением 6-10 кВ при всех своих очевидных преимуществах имеют значимую проблему, до сих пор не имеющую общепринятого технического решения, а именно определение мест повреждений, в особенности мест однофазного замыкания на землю на воздушных линиях. ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблему определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи. Провести теоретический анализ возможности определения места повреждения бесконтактным способом посредством выделения высших гармонических составляющих напряжения. Разработать методику выделения полезного сигнала, сопоставимого по значениям амплитуд с шумами. Осуществить тестирование вновь разработанного мобильного электротехнического комплекса определения места повреждения бесконтактным способом. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись методы математического моделирования, реализованные средствами ПАК RTDS. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрена актуальность темы, описаны особенности выделения полезного сигнала при сопоставимых уровнях шумов и искомого сигнала. Произведена апробация вновь разработанного мобильного электротехнического комплекса на тестовой схеме средствами ПАК RTDS с учетом изменения параметров тестовых сигналов. В данной статье также представлены результаты апробации мобильного электротехнического комплекса в условиях полигона на линии 6 кВ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование мобильного электротехнического комплекса открывает возможность бесконтактного определения места повреждения на воздушной линии электропередачи напряжением 6-10 кВ посредством анализа высших гармонических составляющих напряжения, что позволяет выявлять места таких повреждений, как однофазные замыкания на землю без необходимости отключения воздушной линии электропередачи непосредственно в процессе поиска повреждения.
Ключевые слова: электротехнический комплекс; высшие гармоники напряжения; воздушная линия электропередачи.
Для цитирования: Вагапов Г.В., Абдуллазянов А.Ф. Мобильный электротехнический комплекс для бесконтактного определения места повреждения на воздушной линии электропередачи напряжением 6-10 кВ // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т.15. № 2(58). С. 140-151.
MOBILE ELECTRICAL COMPLEX FOR CONTACTLESS FAULT LOCATION ON OVERHEAD POWER LINE OF 6-10 KV VOLTAGE
GV. Vagapov, A.F. Abdullazyanov
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: RELEVANCE. Overhead power lines of a 6-10 kV voltage, with all their obvious advantages, have a significant problem that does not yet have a generally accepted technical solution, namely, the determination of fault locations, especially the places of a single-phase ground fault on overhead power lines. PURPOSE. The problem of determining the location of fault on overhead power lines. Theoretical analysis of the possibility of determining the fault location by the contactless measurement and segregation the higher harmonic components of the voltage. Develop a technique for segregation a signal through the noise. Testing of a newly developed mobile electrical complex for determining the location of fault by contactless measurement. METHODS. The methods of mathematical modeling implemented by means of the RTDS were used. RESULTS. The paper considers the relevance of the problem, show the features of the extraction of a useful signal at comparable levels of noise and the segregation of signal. Approbation of the newly developed mobile electrical complex was carried out according to the test scheme by the RTDS, taking into account the change in the parameters of the test signals. This paper presents the results of testing a mobile electrical complex in a test site on a 6 kV line. CONCLUSION. The use of a mobile electrical complex opens up the possibility of contactless determination of the location of a fault on an overhead power line with a 6-10 kV voltage by analyzing the higher harmonic components of the voltage, which makes it possible to identify the locations of such faults as single-phase ground faults without the need of off the overhead power line directly in the process of searching of fault place.
Keywords: electrical complex; higher voltage harmonics; overhead power line.
For citation: Vagapov GV, Abdullazyanov AF. Mobile electrical complex for contactless fault location on overhead power line of 6-10 kV voltage. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN.2023;15;2(58):140-151.
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОГРАММЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ СИСТЕМ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА УРОВЕНЬ ТАРИФОВ НА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ
Прусов С.Г., Зорина Т.Г., Юркевич О.И.
Институт энергетики Национальной академии наук Беларуси, РУП «Витебскэнерго», Минск, Республика Беларусь
Резюме: Начиная с 2006 г. в энергетической отрасли Беларуси проводились отдельные мероприятия, связанные с её цифровизацией. Однако они на протяжении длительного времени носили несистемный характер и реализовывались как отдельные программы с узкоспециализированным направлением. Примером таких мероприятий, осуществляемых в объединенной энергосистеме Беларуси, является реализация «Программы модернизации средств учета электрической энергии до 2023 года», в рамках которой осуществляется замена индукционных приборов учета электрической энергии на электронные для возможности последующего их объединения в систему АСКУЭ. При этом исследований, посвященных методологии оценки уровня цифровизации энергетики Беларуси, практически не существовало до настоящего времени. Лишь к 2020 г. появились первые исследования, посвященные методологии оценки уровня цифровизации отраслей национальной экономики. Исследования, посвященные пост-анализу эффективности цифровой трансформации даже в рамках отдельных мероприятий в электроэнергетике, практически отсутствуют. Настоящая статья посвящена освещению вопросов пост-анализа эффективности цифровизации систем учета электрической энергии в Беларуси. В связи с чем исследование является новым и актуальным.
ЦЕЛЬ. Провести экономический анализ влияния программы цифровизации систем учета электрической энергии на уровень тарифов на электроэнергию в Республике Беларусь, а также дать заключение о целесообразности её реализации с точки зрения анализа эффективности. МЕТОДЫ. Для осуществления анализа использованы методы статистического наблюдения, сравнения и математического прогнозирования. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье приведены результаты пост-анализа эффективности замены индукционных приборов учета на электронные в 2015 — 2023 годах. Сделан сравнительный анализ результатов замены планировавшихся как в технико-экономическом обосновании, послужившим основанием для формирования «Программы модернизации средств учета электрической энергии до 2023 года», которая в настоящее время реализуется в Республике Беларусь, так и с самим обоснованием экономической целесообразности, заложенным в вышеуказанную программу. Проведена оценка эффективности влияния цифровизации данного аспекта деятельности РУП-облэнерго и влияние выполнение «Программы модернизации средств учета электрической энергии до 2023 года» на уровень тарифов на энергию. Объектом исследования является РУП «Витебскэнерго». В исследование участвовало более 20 000 домашних хозяйств, а также субъектов хозяйствования Витебской области Республики Беларусь, что позволило распространить среднее значения показаний доучёта электрической энергии на всю выборку заменяемых электронных приборов учета электрической энергии в Республике.
Ключевые слова: последствия цифровой трансформации; тарифы на электрическую энергию; тарифная политика; индукционные и электронные приборы учета; программа модернизации средств учета электрической энергии.
Для цитирования: Прусов С.Г., Зорина Т.Г., Юркевич О.И. Оценка влияния программы цифровизации систем учета электрической энергии на уровень тарифов на электроэнергию в Республике Беларусь // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. №2 (58). С.152-168.
ASSESSMENT OF THE IMPACT OF THE DIGITALIZATION PROGRAM OF ELECTRIC ENERGY METERING SYSTEMS ON THE LEVEL OF ELECTRICITY TARIFFS IN THE REPUBLIC OF BELARUS
SG. Prusov, TG. Zorina, OI. Yurkevich
Institute of Energy of the National Academy of Sciences of Belarus, RUE «Vitsebskenergo», Minsk, Republic of Belarus
Abstract: Since 2006, separate events related to its digitalization have been held in the energy sector of Belarus. However, for a long time they were of a non-systemic nature and were implemented as separate programs with a highly specialized direction. An example of such measures carried out in the unified energy system of Belarus is the implementation of the «Program for the modernization of electric energy metering devices until 2023», within the framework of which induction electric energy metering devices are replaced with electronic ones for the possibility of their subsequent integration into the ASKUE system. At the same time, there have been practically no studies devoted to the methodology of assessing the level of digitalization of the Belarusian energy sector until now. It was only by 2020 that the first studies on the methodology for assessing the level of digitalization of sectors of the national economy appeared. There are practically no studies devoted to post-analysis of the effectiveness of digital transformation, even within the framework of individual measures in the electric power industry. This article is devoted to highlighting the issues of post-analysis of the effectiveness of digitalization of electric energy metering systems in Belarus. In this connection, the study is new and relevant. THE GOAL. To conduct an economic analysis of the impact of the digitalization program of electric energy metering systems on the level of electricity tariffs in the Republic of Belarus, as well as to give a conclusion on the feasibility of its implementation from the point of view of efficiency analysis. METHODS. Methods of statistical observation, comparison and mathematical forecasting were used to carry out the analysis. results. The article presents the results of a post-analysis of the effectiveness of replacing induction metering devices with electronic ones in 2015-2023. A comparative analysis of the results of the replacement planned in the feasibility study, which served as the basis for the formation of the «Program for the modernization of electric power metering devices electric energy until 2023» at the level of energy tariffs. The object of the study is RUE «Vitsebskenergo». The study involved more than 20,000 households, as well as business entities of the Vitebsk region of the Republic of Belarus, which made it possible to extend the average values of readings before electric energy metering to the entire sample of replaceable electronic electric energy metering devices in the republic.
Keywords: consequences of digital transformation; tariffs for electric energy; tariff policy; induction and electronic metering devices; program of modernization of electric energy metering devices.
For citatation: Prusov SG, Zorina TG, Yurkevich OI. Assessment of the impact of the digitalization program of electric energy metering systems on the level of electricity tariffs in the Republic of Belarus. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):152-168.
ВНУТРЕННЕЕ УГЛЕРОДНОЕ ЦЕНООБРАЗОВАНИЕ МИРОВЫХ И РОССИЙСКИХ ЭНЕРГОКОМПАНИЙ
Ивашкин Д.С., Чиркова И.Г.
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия
Резюме: Глобальная климатическая повестка по сокращению выбросов парниковых газов, а также геополитическая конъюнктура, направленная на постепенный отказ от потребления углеводородов и энергоресурсов из России, требуют серьезной трансформации промышленного бизнеса России, в особенности – компаний топливно-энергетического комплекса, являющихся крупнейшими эмитентами СО2-экв и подверженных риску странового и трансграничного углеродного регулирования. ЦЕЛЬ. Определить величины внутренних цен на углерод, основные меры и способы декарбонизации, применяемые энергокомпаниями; на основе анализа международного опыта разработать рекомендации по оценке целесообразности и внедрению механизма внутреннего углеродного ценообразования в бизнес-процессы инвестиционного планирования и риск-менеджмента электрогенерирующих предприятий РФ. МЕТОДЫ. При проведении исследования использовались системный подход, аналитический, статистичческий и метод интервьюирования. На основе информации Росстата, отчетности российских и зарубежных энергокомпаний, научных трудов отечественных и зарубежных ученых проведен анализ данных по внутреннему углеродному ценообразованию мировых и российских энергокомпаний. РЕЗУЛЬТАТЫ. Представлен обзор научных исследований в области внутреннего ценового регулирования и влияния углеродного регулирования на электроэнергетику, приведены структурированные данные по величинам внутренних цен на углерод и интенсивности выбросов парниковых газов, представлены рекомендации для российских энергокомпаний по оценке целесообразности реализации внутреннего углеродного ценообразования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Внутренняя цена на углерод у подавляющего большинства крупнейших электрогенерирующих компаний России равна нулю; отсутствуют цели типа near-zero и net-zero. Временной горизонт целеполагания декарбонизации российской электрогенерации – 5-10 лет. Внутренняя цена на углерод рассмотренных зарубежных энергокомпаний лежит в диапазоне 3-101 долларов США за 1 тонну СО2-экв.
Ключевые слова: внешние отрицательные эффекты; интернализация внешних эффектов; внутренняя цена на углерод, выбросы СО2-экв; инвестиционная политика; декарбонизация; интенсивность выбросов; углеродное регулирование.
Для цитирования: Ивашкин Д.С., Чиркова И.Г. Внутреннее углеродное ценообразование мировых и российских энергокомпаний // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 2 (58). С. 169-185.
INTERNAL CARBON PRICING OF FOREIGN AND RUSSIAN ENERGY COMPANIES
DS. Ivashkin, I.G. Chirkova
Novosibirsk state technical university», Novosibirsk, Russia
Abstract: RELEVANCE. The global climate agenda to reduce greenhouse gas emissions, as well as the geopolitical situation aimed at gradually phasing out the consumption of hydrocarbons and energy resources from Russia, require a serious transformation of the Russian industrial business, in particular, companies in the fuel and energy complex, which are the largest emitters of CO2-eq and are subject to risk of country and cross-border carbon regulation. THE PURPOSE. To determine internal carbon prices. To determine the main measures and methods of decarbonization applied by energy companies. To establish external and internal drivers and barriers for the implementation of internal price regulation by power generating companies in Russia and the world. METHODS. When conducting the study, a systematic approach, analytical and interviewing methods were used. Based on information from Rosstat, reports of Russian and foreign energy companies, scientific works of domestic and foreign scientists, an analysis of data on the internal carbon pricing of world and Russian energy companies was carried out. RESULTS. An overview of scientific research in the field of internal price regulation and the impact of carbon regulation on the electric power industry is presented, structured data on the values of internal carbon prices and the intensity of greenhouse gas emissions are presented, the main theses are highlighted and key conclusions are formed on decarbonization methods, barriers and incentives for Russian and foreign power generation companies. in matters of implementation of internal price regulation of CO2-eq emissions. CONCLUSION. The domestic price of carbon for the vast majority of Russia’s largest power generating companies is zero; there are no near-zero and net-zero targets. The time horizon for setting goals for the decarbonization of Russian power generation is 5-10 years. The domestic price for carbon of the considered foreign energy companies lies in the range of 3-101 USD per 1 tonne of CO2-eq.
Key words: negative externalities; internalization of external effects; internal carbon price; CO2-eq emissions; investment policy; decarbonization; energy transition; carbon intensity; carbon dioxide regulation.
For citation: Ivashkin DS, Chirkova IG. Internal carbon pricing of foreign and russian energy companies. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):169-185.
СТРУКТУРА ТОПЛИВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ БАЛАНСОВ, ДИНАМИКА И ОПЫТ ПОСТРОЕНИЯ КРАТКОСРОЧНЫХ ПРОГНОЗОВ ТЭБ
Быкова Е.В1., Васильева И.В1., Валеева Ю.С2., Stanimir Valtchev3., Kolcun Michail4
1Институт энергетики Академии наук Республики Молдова
2Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
3Universidade NOVA of Lisbon, Portugal
4Technical University of Kosice, Bratislava
Резюме: АКТУАЛЬНОСТЬ В разделе описаны методические подходы к построению краткосрочных прогнозов топливно-энергетических балансов для шести групп топлив (уголь, газ, нефтепродукты, биотоплива, электроэнергия, тепловая энергия). ЦЕЛЬ СТАТЬИ – разработать методологию исследования составления прогноза топливных энергетических балансов, проанализировать динамика и опыт построения краткосрочных прогнозов ТЭБ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Структура топливно-энергетических балансов включает разделы, связанные с производством или поставками топливно-энергетических ресурсов, экспорт, изменение запасов (на конец года), распределение топлив по секторам экономики. Методология, рекомендованная международными экспертами из проекта «INOGATE» по разделу краткосрочных прогнозов ТЭБ (ТА-ESS), включает две части: качественный и количественный анализ показателей ТЭБ. Качественный анализ предполагает исследование и краткое описание топливно-энергетического сектора страны и изменений, которые в нем произошли за текущий год. РЕЗУЛЬТАТЫ. Описаны этапы построения краткосрочного прогноза на примере двух главных строк баланса — валового и конечного потребления. Приведена потоковая диаграмма распределения топливно-энергетических ресурсов в стране для 2022 года. Описаны результаты экспериментов по использованию нейросетевых моделей для построения краткосрочного прогноза. Осуществлено сравнение полученных результатов по двум методам и сделаны выводы об их применении в дальнейшем. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В рамках статьи рассмотрена методология построения краткосрочных прогнозов топливно-энергетических балансов, приведена динамика за 10 лет и прогнозы на 2022 год в потреблении топлив. Кратко описана структура ТЭБ, разделы баланса, наиболее важные итоговые показатели. Показано движение энергетических потоков, которые отображены в балансе.
Ключевые слова: структура топливных энергетических балансов, прогноз ТЭБ, топливно-энергетические ресурсы, валовое потребление, нейросетевые модели прогноза.
Для цитирования: Быкова Е.В., Васильева И.В., Валеева Ю.С., Stanimir Valtchev., Kolcun Michail. Структура топливных энергетических балансов, динамика и опыт построения краткосрочных прогнозов ТЭБ // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 2 (58). С. 186-203.
STRUCTURE OF FUEL ENERGY BALANCES, DYNAMICS AND EXPERIENCE OF BUILDING SHORT-TERM TEB FORECASTS
Bykova EV1, Vasilieva IV1, Valeeva YuS2, Stanimir Valtchev3, Kolcun Michail4
1Institute of Energy of the Academy of Sciences of the Republic of Moldova
2Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
3Universidade NOVA of Lisbon, Portugal
4Technical University of Kosice, Bratislava
Abstract: RELEVANCE. The section describes methodical approaches to construction of short-term forecasts of fuel and energy balances for six groups of fuels (coal, gas, oil products, biofuels, electricity, thermal energy). THE PURPOSE of the article is to develop a methodology for researching a forecast of fuel energy balances, to analyze the dynamics and experience of making short-term fuel banks forecasts. METHODS. The structure of fuel and energy balances includes sections related to the production or supply of fuel and energy resources, exports, changes in reserves (at the end of the year), distribution of fuels by economic sectors. The methodology recommended by international experts from the project «INOGATE» under the section of short-term forecasts of the TEB (TA-ESS) includes two parts: qualitative and quantitative analysis of TEB indicators. The qualitative analysis involves a study and a brief description of the country’s fuel and energy sector and the changes that have taken place during the current year. RESULTS. The stages of construction of short-term forecast on the example of two main lines of balance — gross and final consumption are described. The flow chart of the distribution of fuel and energy resources in the country for 2022 is given. The results of experiments on the use of neural network models for the construction of short-term forecasting are described. The results of the two methods were compared and conclusions about their further application were made. The article considers the methodology of construction of short-term forecasts of fuel and energy balances, provides dynamics for 10 years and forecasts for 2022 in fuel consumption. The structure of TEB, sections of the balance sheet, the most important final indicators are briefly described. Shows the movement of energy flows, which are displayed in the balance.
Keywords: structure of fuel energy balances, TEB forecast, fuel and energy resources, gross consumption, neural network prediction models.
For citation: Bykova EV, Vasilieva IV, Valeeva YuS, Stanimir Valtchev, Kolcun Michail. Structure of fuel energy balances, dynamics and experience of building short-term TEB forecasts KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):186-203.
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПАО «РОССЕТИ» МЕТОДОМ БЕНЧМАРКИНГ
Жилкина Ю.В.
ПАО «Федеральная сетевая компания — Россети», г. Москва, Россия
Резюме: Текущая ситуация в мире, стагнация, рост инфляции и санкционная политика, рост цен на энергоносители, а также непредсказуемость в поведении покупателей и контрагентов – современные реалии рыночной ситуации. В этой связи финансовый анализ занимает немалую роль в оценке конкурентных преимуществ компании, а это в свою очередь является существенным фактором инвестиционной привлекательности предприятия, но здесь следует учитывать, что получить полную детальную информацию о дальнейшем пути развития компании в отрасли и на рынке в целом, можно основываясь только на результатах финансового анализа. ЦЕЛЬ. В целях комплексной оценки функциональной среды ПАО «Россети» предпринята попытка анализа утвержденных подходов, с целью определения особенностей бенчмаркинга в рамках компании, преимуществ и механизма его реализации, а также основных факторов, детерминирующих успех применения данного инструмента. МЕТОДЫ. В этой связи методика оценки качества одной из ее составляющих – конкурентной среды. Предлагаемая методика опирается на бенчмаркинг, проводится анализ действующей методики. Полученные сводные оценочные коэффициенты отражают качественный уровень исследуемой организации и дают оценку конкурентной среды в целом. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье так же предложено дополнение, на основании результатов международного бенчмаркинга в ПАО «Россети» к определению бенчмаркинга, проведен анализ методики и выявлены основные недостатки методики приведения затрат, утвержденной в ПАО «Россети». В целом, мониторинг конкурентов помогает компании скорректировать свою политику с целью улучшения позиции на рынке. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Исследование показало, что бенчмаркинг позволяет компаниям взглянуть на себя со стороны, а также получить комплексную оценку своей деятельности. При этом можно выявить и тиражировать наиболее эффективные решения и подходы, а также обоснованно установить дифференцированные среднесрочные и долгосрочные цели в части повышения эффективности деятельности. В данной статье рассмотрены особенности применения бенчмаркинга в ПАО «Россети» и выделены основные недостатки утвержденной в компании методики. По результатам международного бенчмаркинга, проведенного в компании целесообразно проработать 6 рекомендаций для их применения в ПАО «Россети».
Ключевые слова: бенчмаркинг; сравнительный анализ; детальные показатели; перспективы развития компании.
Для цитирования: Жилкина Ю.В. Оценка показателей эффективности деятельности ПАО «Россети» методом Бенчмаркинг // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 2 (58). С. 204-215.
EVALUATION APPEARANCE INDICATORS OF THE FEDERAL GRID COMPANY OF UNIFIED ENERGY SYSTEM USING BENCHMARKING METHOD
Yu. Zhilkina
Federal Grid Company – Rosseti PJSC, Moscow, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To consider the problems of management organization. What gets measured, gets managed. Benchmarking is a first step in developing an energy management plan for a building or portfolio of company. Across the country, many State and Territory Energy Offices have established benchmarking programs for their priority plans and facilities and in some states as well. METHODS. Benchmarking programs promote good stewardship of taxpayer resources and support states’ goals to manage and reduce financial costs and improve the quality and performance of their global strategy. Benchmarking is a relatively low-cost method to track energy use. RESULTS. The article describes benchmarking method is the process of tracking a company’s annual directions and using a standard metric to compare the strategy’s performance against past performance and to its peers nationwide. Benchmarking improves our understanding of energy consumption patterns; helps identify energy saving opportunities within a portfolio of company; and manages business bottom line through consistent data collection and tracking. CONCLUSION. Why using benchmark? There are three main benefits. You cannot manage what you cannot measure. Benchmarking provides a baseline understanding of manage strategy use at your facility. Research suggests that benchmarking, which allows a strategy’s detailed indicators use to be compared to its prior performance and to that of its peers, can lead to savings of 3% in annual costs. Benchmarking provides company’s owners with knowledge that enables smarter and more cost-effective improvements in further activities effectiveness and company development prospects.
Keywords: benchmarking; comparative analysis; detailed indicators; company development prospects.
For citation: Yu. Zhilkina. Evaluation appearance indicators of the federal grid company of unified energy system using benchmarking method. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023;15;2(58):204-215.