Automated methodology of calculating parameters for non-traditional technology of heating mode of hydrostorage power plant station

Abstract

EN: Purpose. Justification of the rational parameters of heat pumps and heat accumulators to ensure the efficient operation of the hydro storage power plant (HSPP) in the heating mode. Development of an automated methodology for calculating rational parameters for a complex system of a hydro storage power plant operating in heating mode. Methodology. Mathematical analysis and modeling. Findings. Using the developed automated calculation method, it was analyzed and determined that passing through the heat pump the full flow of water passing through the hydro unit is impractical and ineffective, because the energy consumption in the heat pump compressor is many times higher than the consumption of the hydro unit in pumping mode, which devalues the proposed measure as an energy-saving measure. The use of a heat pump and a heat accumulator at the hydro storage power plant for hot water supply needs will save a third of conventional fuel costs compared to a boiler unit. The developed automated technique allows to calculate the limit and rational values of design and operating parameters of the heat pump and heat accumulator, which ensure the heating mode of operation of the hydro storage power plant to meet the needs of hot water supply. Originality. An automated methodology for calculating the parameters of a complex system has been developed for the hydro storage power plant operating in heating mode. The concept of the maximum heat capacity of the hot water supply of the heat pump Qgr is introduced. The concept of the rational heat capacity of the hot water supply of the heat pump Qrac is introduced. In addition to the maximum heat capacity and the rational heat capacity modes, the developed method allows you to calculate all the parameters of the heat pump and heat accumulator, which provide the heating mode of the hydro storage power plant, for arbitrary values of the thermal power of hot water supply, with further comparison and analysis of the investigated modes and the selection of the most promising one. Practical value. The technology of using a heat pump and a heat accumulator to transfer the operation of the hydro storage power plant to the heating mode (hot water supply of residential buildings) is substantiated. The possibility of saving conditional fuel when applying the proposed technology is proven. UK: Мета роботи. Обґрунтування раціональних параметрів теплових насосів та теплових акумуляторів для забезпечення ефективної роботи ГАЕС в теплофікаційному режимі. Розробка автоматизованої методики розрахунку раціональних параметрів для комплексної системи ГАЕС, що працює в теплофікаційному режимі. Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання. Отримані результати. Використовуючи розроблену автоматизовану методику розрахунку було проаналізовано та визначено, що пропускання через тепловий насос повного потоку води, що проходить крізь гідроагрегат недоцільне та неефективне, тому що енерговитрати в компресорі теплового насосу в рази перевищують витрати гідроагрегату в насосному режимі, що знецінює запропонований захід як енергозберігаючий. Застосування теплового насосу та теплового акумулятора на ГАЕС для потреб гарячого водопостачання дозволить на третину зекономити витрати умовного палива у порівнянні з котельним агрегатом. Розроблена автоматизована методика дозволяє обчислювати граничні та раціональні значення конструктивних та режимних параметрів теплового насосу та теплового акумулятору, які забезпечують теплофікаційний режим роботи ГАЕС для забезпечення потреб гарячого водопостачання. Наукова новизна. Розроблено автоматизовану методику розрахунку параметрів комплексної системи ГАЕС, що працює в теплофікаційному режимі. Введено поняття граничної теплової потужності гарячого водопостачання теплового насосу Qгр. Введено поняття раціональної теплової потужності гарячого водопостачання теплового насосу Qрац. Крім граничного та раціонального режимів, розроблена методика дозволяє розраховувати усі параметри теплового насосу та теплового акумулятору, що забезпечують теплофікаційний режим ГАЕС, для довільних значень теплової потужності гарячого водопостачання, з подальшим порівнянням та аналізом досліджуваних режимів й вибором найбільш перспективного. Практична цінність. Обґрунтовано технологію застосування теплового насосу та теплового акумулятора для переводу функціонування ГАЕС в теплофікаційний режим (гаряче водопостачання житлових будівель). Доведено можливість економії умовного палива при застосуванні запропонованої технології.