Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В результате решения задач проекта «Трансформация коммунальных систем энергоснабжения малых и средних городов» в 2024 году получены научные результаты, которые апробированы в научном сообществе и получили положительную оценку. Выполнен анализ понятия «гибкость» применительно к «системам энергоснабжения». Выявлено, что за рубежом основное внимание уделяется гибкости электроэнергетической системы, что обусловлено ростом числа стохастических источников и неопределенностью спроса. В нашей стране проблема гибкости энергоснабжения порождается переходом к теплофикации в малых и средних городах (МСГ). В указанных типах муниципальных образований повышение гибкости позволит одновременно повысить техническую надежность энергоснабжения и экономическую доступность коммунальных энергоресурсов. Это требует применения современных технических средств и технологий для обеспечения способности энергосистемы адаптироваться к постоянным изменениям и неопределенностям при выполнении функций энергетической инфраструктуры, что расширяет множество нормальных схемно-режимных состояний надежного и экономичного функционирования. Показано, что для повышения эффективности систем теплоснабжения МСГ необходимо включение в их состав соответствующих ресурсов гибкости, обеспечивающих взаимосвязь различных секторов коммунальной энергетической инфраструктуры. Эффективность системы теплоснабжения можно оценить через триаду экономичности, надежности и экологичности, которые тесно связаны с гибкостью. В МСГ часто наблюдается недостаточная эффективность энергетической инфраструктуры, что обусловлено раздельным производством энергии и высоким уровнем износа основных фондов (https://ieeexplore.ieee.org/document/10718992). Для анализа гибкости разработана модель системы теплоснабжения третьего поколения, где в качестве источников тепла используются газопоршневые и котельные установки. Ключевым элементом для улучшения работы энергетической инфраструктуры рассматривается модернизация котельных в мини-ТЭЦ на основе газотурбинных и газопоршневых технологий, а также применение различных инновационных решений, таких как, к примеру, тепловые накопители и холодильные установки. Указанная трансформация систем теплоснабжения способствует не только повышению энергоэффективности производства энергии, но и формированию гибкой системы теплоснабжения (https://ieeexplore.ieee.org/document/10718944). Предложена методика расчета показателей гибкости энергетической инфраструктуры, учитывающая особенности суточных и годовых графиков электрической и тепловой нагрузки, а также возможности их покрытия различными источниками тепловой энергии. Важным результатом стали модели тепловых накопителей, выполняющих функции аккумуляторов и регуляторов тепловой энергии в сезонном, месячном и суточном разрезах. Наличие таких накопителей повышает КИУМ работы ГПУ и сокращает тепловые выбросы, произведенные на ней тепловой энергии. Последнее позволяет выработать дополнительную электроэнергию в теплофикационном режиме, которая может использоваться различным образом, в том числе на установках по преобразованию электричества в тепло. С их появлением повышается гибкость коммунальных систем энергоснабжения за счет замещения одних источников тепловой энергии другими. Методика расчета показателей гибкости, надежности и экономичности включает в себя анализ коэффициентов использования установленной мощности, удельных расходов условного топлива, способы разнесения топлива, а также особенности резервирования первичных ресурсов и источников энергии. Детальный учет всех аспектов функционирования системы теплоснабжения позволяет обеспечить эффективность теплоснабжения.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В течение 2025 года были выполнены работы по проекту «Трансформация коммунальных систем энергоснабжения малых и средних городов», сфокусированные на разработке моделей и методов создания гибких систем теплоснабжения, включив в состав систем энергоснабжения ресурсов гибкости производства, передачи и потребления тепловой и электрической энергии. Для этого предлагается использовать технологические инновации, позволяющие сформировать мульти-энергетических инфраструктуру в малых и средних городах. Апробация предлагаемых решений была произведена на примере коммунальных систем опорного населенного пункта Новосибирской области, который имеет статус территории опережающего развития. В ходе исследований были выявлены причины низкой эффективности существующих систем, где основной является раздельное производство энергии. Предлагается в МСГ перейти к политике теплофикации на основе мини-ТЭЦ, что требует учета значительных отличий между профилями спроса на тепловую (высокая сезонная неравномерность) и электрическую (высокая суточная неравномерность) энергию ( https://ieeexplore.ieee.org/document/110282298; https://ieeexplore.ieee.org/document/11206640) Для решения этой проблемы предложена концепция создания мини-ТЭЦ с газопоршневыми установками (ГПУ) и для повышения ее эффективности включить в состав систем энергоснабжения технологические инновации, на основе которых сформировать мульти-энергетическую инфраструктуру. Благодаря этому повышается надежность, экономичность и экологичность энергосистем в МСГ, что является целью формирования их гибкости (https://journal.ie.asm.md/assets/files/12_04_68_2025.pdf ). В состав мульти-энергетической инфраструктуры предлагается включить: - Электрические котлы и тепловые насосы, размещаемые вблизи потребителей. Они позволяют повысить плотность графика электропотребления и повысить коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) когенерационного оборудования, одновременно являясь дополнительными источниками тепла и обеспечивают резервирование топливных котлов - Системы накопления тепловой энергии, которые повышают гибкость производства и передачи тепла, позволяя снизить установленную мощность котельного оборудования и оптимизировать его работу. Включение указанных технических средств усиливает взаимосвязь систем тепло- и электроснабжения, где повышение гибкости протекающих в них процессов позволяет создать гибкие энергосистемы. (https://www.elibrary.ru/item.asp?id=83136702&pff=1 ), Это приводит к росту КИУМ и снижению удельных расходов условного топлива (УРУТ), как следствие к дополнительному топливному эффекту и сокращению вредных выбросов в атмосферу (https://ieeexplore.ieee.org/document/11028521 ). Для практического использования был разработан соответствующий методический инструментарий. Разработана методика и имитационная модель обоснования структуры и состава источников тепловой и электрической энергии, которые гармонизирует работу когенерационного и котельного оборудования (https://ieeexplore.ieee.org/document/11206672 ). На его их основе разработан программный комплекс, позволяющий производить расчет и выбор состава ресурсов гибкости на основе изменения показателей: КИУМ мини-ТЭЦ и УРУТ на производство тепловой и электрической энергии. Предлагается способ отбора малых и средних городов приоритетных для трансформации систем теплоснабжения, основанный на анализе перечня опорных населенных пунктов Российской Федерации, состояния газификации и наличия «Схемы теплоснабжения». Показано, что для реализации технологических преобразований необходимо внесение изменений в институциональную среду, т.е. внедрение организационных инноваций с целью закрепления в нормативно-правовых и других актах политики перехода от котельнизации к теплофикации. Предложено создание в МСГ территориального рынка тепловой и электрической энергии по модели «Единый закупщик», оператором которого может стать муниципальная энергоснабжающая организация. Предложенные организационно-экономические инновации позволят сформировать благоприятные условия для повышения инвестиционной привлекательности преобразований в системах тепло- и электроснабжения в МСГ. Полученные результаты потребуют внесения изменений в порядок управления развитием энергетического комплекса в МСГ и управления режимами систем теплоснабжения. Для обеспечения температурного комфорта предполагается перейти от поддержания нормативных параметров поступающего в здания теплоносителя к распределенному количественно-качественному регулированию режимом работы в системах централизованного теплоснабжения. На первом этапе предлагается оснащать индивидуальные тепловые пункты (ИТП) электрическими котлами или бойлерами, что потребует разработки и внедрения интеллектуальных систем автоматики (https://www.elibrary.ru/item.asp?id=83136824&pff=1 ). Благодаря преобразованию ИТП в активный тепловой пункт и интеллектуальной автоматике достигается повышение бесперебойности и качества теплоснабжения зданий. Установка накопителей-регуляторов на центральных тепловых пунктах (ЦТП) позволит снизить аварийность в магистральных и квартальных тепловых сетях и сократить установленную мощность и требования к маневренности топливных котлов, что приведет к повышению КИУМ котельного оборудования (https://www.elibrary.ru/item.asp?id=83136703&pff=1 ). Таким образом, в отчетном году были получены научные результаты направленные на одновременное повышение надежности, экономичности и экологичности энергоснабжения, создавая благоприятные условия для устойчивого развития малых и средних городов.