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Este CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESO ayudará al usuario a identificar potenciales de integración para el exceso de calor en las redes de calefacción de distrito. Los potenciales se basan en el CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO. Este CM identifica áreas con condiciones favorables para redes de calefacción urbana. El CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO muestra cuánto calor podría cubrir el exceso de calor industrial en estas áreas. Sin embargo, esto no significa que ya exista una red de calefacción urbana en esta región.
Los siguientes datos y métodos se combinan para la tarea anterior.
Datos:
Requisitos de calefacción para áreas cercanas con condiciones favorables para redes de calefacción de distrito, que se disuelven cada hora (del CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO).
Datos sobre cantidades excesivas de calor de empresas industriales en el área, que también se resuelven cada hora (de la base de datos industrial del conjunto de datos).
Suposiciones sobre los costos de los intercambiadores de calor, bombas y tuberías, así como las pérdidas de calor para las tuberías de calefacción urbana.
Método (simplificado):
El objetivo del método es representar el mayor flujo de calor en exceso posible con no demasiadas tuberías y, por lo tanto, demasiado largas para los posibles usuarios de calefacción urbana mediante la generación de redes con flujos máximos. Sin embargo, las líneas de transporte particularmente ineficientes (con bajos flujos de calor y, por lo tanto, altos costos específicos de transporte de calor) no se consideran en la red final. El usuario puede especificar el umbral para la eficiencia económica de las líneas de transporte individuales (véase el umbral de la línea de transmisión).
El contexto básico del enfoque es el siguiente: si solo hay unas pocas fuentes de exceso de calor, siempre se podría tener en cuenta una sola tubería por fuente para transportar el calor a un área cercana con condiciones favorables para la calefacción urbana. Sin embargo, si hay varias fuentes de calor en exceso que fluirán hacia la misma área, tendría sentido recolectar el calor y transportarlo al área en una tubería común más grande. El enfoque con una tubería por fuente tiende a sobreestimar el esfuerzo de las tuberías.
Para contrarrestar lo anterior, el problema de la planificación de la tubería se aproximó asumiendo un problema de flujo de red. Se utiliza una heurística para resolver el problema, en el que el exceso de calor se puede agrupar y transportar a los posibles usuarios. El diseño metódico concreto de la solución con el enfoque del árbol de extensión mínima se describe en la parte metódica correspondiente. El diseño de la tubería determinado en el contexto anterior, por lo tanto, no representa una planificación detallada o una guía de ruta real, sino que solo se utiliza para la aproximación de los costos para la distribución de las cantidades de calor en exceso en las áreas cercanas con condiciones favorables para las redes de calefacción urbana (ver CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DE DISTRITO, áreas coherentes de palabras clave). Esta aproximación de costos por lo tanto se refiere a toda la red.
Los resultados deben interpretarse primero de la siguiente manera: si las cantidades de calor en exceso registradas se transportaran juntas a las áreas cercanas indicadas, entonces los costos de distribución de calor podrían estar en el orden de magnitud indicado por la herramienta (cf. Costo nivelado de suministro de calor). Como regla general, los valores para toda la red también son un buen indicador de inicio para tuberías individuales. Por lo tanto, el objetivo de los resultados es proporcionar a un desarrollador o planificador de proyectos un orden de magnitud para los posibles costos de distribución.
Áreas de calefacción de distrito (por ahora directamente proporcionadas por el potencial de calefacción de distrito CM)
Base de datos industrial (por defecto proporcionada por la caja de herramientas)
Perfiles de carga para la industria
Perfiles de carga para calefacción residencial y agua caliente sanitaria.
Min. demanda de calor en hectáreas
Ver potencial de DH CM .
Min. demanda de calor en un área de DH
Ver potencial de DH CM .
Radio de búsqueda en km
La longitud máxima de una línea de transmisión de punto a punto.
Vida útil del equipo en años.
Los costos nivelados de calor están en referencia a este período de tiempo.
Tasa de descuento en%
Tasa de interés para el crédito requerido para construir la red.
Factor de costo
Factor para adaptar los costos de red en caso de que los valores predeterminados no representen con precisión los costos. Las inversiones necesarias para la red se multiplican con este factor. Los costos predeterminados se pueden encontrar aquí .
Costos operacionales en%
Costos operativos de red por año. En porcentaje de las inversiones necesarias para la red.
Valor umbral para líneas de transmisión en ct / kWh
El costo máximo nivelado de calor de cada línea de transmisión individual. Este parámetro puede usarse para controlar el costo nivelado del calor para toda la red. Un valor más bajo equivale a un menor costo nivelado de calor, pero también una reducción del exceso de calor utilizado y viceversa.
Resolución de tiempo
Establece el intervalo entre los cálculos de flujo de red durante todo el año. Puede ser uno de estos valores: (hora, día, semana, mes, año)
Resolución espacial en km
Establece la distancia del punto de entrada en dirección de longitud y latitud en áreas dh.
Lineas de transmisión
Archivo de formas que muestra las líneas de transmisión sugeridas con su temperatura, flujo de calor anual y costo. Detalles pueden ser encontrados aqui.
Exceso de calor total en el área seleccionada en GWh
Exceso de calor total disponible de plantas industriales en área seleccionada y proximidad.
Exceso de calor conectado en GWh
Exceso de calor total disponible de plantas industriales conectadas a una red.
Exceso de calor utilizado en GWh
Exceso de calor real utilizado para dh.
Inversiones necesarias para la red en €
Inversión necesaria para construir la red.
Costes anuales de red en € / año
Costos causados por la anualidad y los costos operativos de la red por año.
Costos nivelados de suministro de calor en ct / kWh
Costo nivelado de calor de toda la red.
Potencial de DH y exceso de calor
Gráfico que muestra el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Exceso de calor utilizado e inversión necesaria
Gráfico que muestra el exceso de calor anual entregado a la inversión necesaria para la red. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Exceso de calor utilizado y costo nivelado
Gráfico que muestra el exceso de calor entregado anualmente al costo nivelado para la red y el umbral de línea de transmisión correspondiente Los detalles se pueden encontrar aquí .
Curvas de carga
Gráfico que muestra la demanda de calor mensual y el exceso. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Curvas de carga
Gráfico que muestra la demanda diaria de calor promedio y el exceso. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Ejemplo de una línea de transmisión que se muestra en la caja de herramientas Al hacer clic en la línea de transmisión, aparecerá información adicional.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Puede encontrar más información sobre la demanda anual de calor y el potencial de DH aquí . El exceso de calor, el exceso de calor conectado y el exceso de calor usado son los mismos que sus indicadores con el mismo nombre.
Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido El eje x representa el flujo anual y el eje y la inversión necesaria para la red completa. Tenga en cuenta que el eje x no es lineal y puede ser confuso. ¡Compruebe siempre los valores reales! El punto naranja representa la red en el umbral de línea de transmisión establecido actualmente. Las desviaciones del indicador de inversión necesaria son comunes ya que el gráfico se genera con una precisión menor debido a la complejidad computacional. La tendencia y el curso del gráfico representan cómo el umbral de la línea de transmisión afecta a la red y puede ser realmente útil. Especialmente en conjunto con el siguiente gráfico . En el caso de redes pequeñas, es posible que este gráfico no muestre información útil, ya que la red no es lo suficientemente compleja para variaciones.
Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente El eje x representa el flujo anual y el eje y tanto los costos nivelados de calor como el umbral de la línea de transmisión . Los puntos naranjas representan la red en el umbral de línea de transmisión establecido actualmente. Dado que la curva de umbral de la línea de transmisión puede escalar mucho más que los costos nivelados, puede ser útil desactivar la vista de la curva de umbral de la línea de transmisión como se muestra en la imagen a continuación. En el caso de redes pequeñas, es posible que este gráfico no muestre información útil, ya que la red no es lo suficientemente compleja para variaciones.
A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Las desviaciones de los costos nivelados del indicador de calor son comunes ya que el gráfico se genera con una precisión menor debido a la complejidad computacional. La tendencia y el curso del gráfico representan cómo el umbral de la línea de transmisión afecta a la red y puede ser realmente útil. Una vez que se elige un costo de calor nivelado deseado, la curva del umbral de la línea de transmisión se puede volver a habilitar y el umbral de la línea de transmisión correspondiente para el costo nivelado deseado se puede leer al pasar el cursor sobre la curva en este punto. Puede encontrar más detalles sobre cómo usar el gráfico aquí.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. El eje x representa el tiempo y la potencia del eje y. Las curvas azules representan la demanda de calor de las áreas de DH y el rojo el exceso de calor disponible. La intersección de ambas curvas representa el flujo total real de calor. El gráfico superior muestra el flujo durante el año y el inferior el flujo del día promedio. Tenga en cuenta que la resolución de tiempo debe establecerse al menos en "mes" para la parte superior y "hora" para que el gráfico inferior sea representativo.
El elemento clave del módulo de exceso de calor es el modelo de fuente de sumidero utilizado. Construye una red de transmisión de longitud mínima y calcula el flujo para cada hora del año en función de los perfiles de carga de calefacción residencial con resolución Nuts2 y los perfiles de carga de la industria con resolución Nuts0. En función de los flujos máximos promediados durante todo el año, se pueden calcular los costos para cada línea de transmisión e intercambiador de calor en el lado de la fuente y el sumidero.
Según el ID de Nuts0 y el sector industrial, se asigna un perfil de carga resuelto por hora durante un año a cada fuente.
En función del módulo de cálculo del potencial de calefacción urbana, se crean puntos de entrada equidistantes en las áreas coherentes. Dependiendo de la ID Nuts2 de los puntos de entrada, se asigna un perfil de carga.
Dentro de un radio establecido, se verifica qué fuentes están dentro del rango entre sí, qué sumideros están dentro del rango entre sí y qué sumideros están dentro del rango de las fuentes. Esto se puede representar mediante un gráfico con fuentes y sumideros que forman los vértices y los vértices del rango están conectados por un borde.
Un árbol de expansión mínimo se calcula con la distancia de los bordes como pesos. Esto da como resultado un gráfico que retiene su conectividad mientras tiene una longitud total mínima de bordes. Tenga en cuenta que los puntos de entrada de áreas coherentes están conectados internamente de forma gratuita, ya que forman su propia red de distribución.
El flujo máximo de las fuentes a los sumideros se calcula para cada hora del año.
El flujo máximo del año promediado durante 3 horas determina la capacidad requerida para las líneas de transmisión y los intercambiadores de calor. Los costos de las líneas de transmisión dependen de la longitud y la capacidad, mientras que los costos de los intercambiadores de calor solo están influenciados por la capacidad. En el lado de la fuente, se supone un intercambiador de calor de aire a líquido con bomba integrada para la línea de transmisión y en el lado del fregadero un intercambiador de calor de líquido a líquido.
Dado que se conocen el costo y el flujo de cada línea de transmisión, las líneas con la relación costo / flujo más alta se pueden eliminar y se recalcula el flujo hasta que se logre el costo por flujo deseado.
Para el cálculo de la distancia entre dos puntos se utiliza una pequeña aproximación angular de la longitud del loxódromo. Si bien también existe una implementación precisa de la distancia del ortodromo, la mayor precisión no tiene ningún beneficio real debido a las pequeñas distancias en su mayoría inferiores a 20 km y la incertidumbre de la longitud real de la línea de transmisión debido a muchos factores como la topología. Si dos puntos están dentro del rango del radio, se almacena en una lista de adyacencia. La creación de tales listas de adyacencia se realiza entre fuentes y fuentes, sumideros y sumideros, y fuentes y sumideros. La razón de la separación radica en la flexibilidad para agregar ciertos requisitos de temperatura para fuentes o sumideros.
Basado en la biblioteca igraph, se implementa una clase NetworkGraph con toda la funcionalidad necesaria para el módulo de cálculo. Si bien igraph está poco documentado, ofrece un rendimiento mucho mejor que los módulos de python puros como NetworkX y una plataforma más amplia que admite Linux, a diferencia de la herramienta gráfica. La clase NetworkGraph describe solo una red en la superficie pero contiene 3 gráficos diferentes. En primer lugar, el gráfico que describe la red tal como está definida por las tres listas de adyacencia. En segundo lugar, el gráfico de correspondencia conecta internamente los sumideros de la misma área coherente y, por último, el gráfico de flujo máximo utilizado para el cálculo del flujo máximo.
Solo contiene las fuentes reales y se hunde como vértices.
Cada sumidero necesita una identificación de correspondencia, que indica si está conectada internamente por una red ya existente, como en áreas coherentes. Los sumideros con la misma identificación de correspondencia están conectados a un nuevo vértice con bordes con cero pesos. Esto es crucial para el cálculo de un árbol de expansión mínimo y la razón por la cual se utiliza el gráfico de correspondencia. Esta característica también se implementa para fuentes pero no se usa.
Como igraph no admite múltiples fuentes y sumideros en su función de flujo máximo, se necesita un gráfico auxiliar. Introduce una fuente infinita y un vértice de sumidero. Cada fuente real está conectada a la fuente infinita y cada sumidero real está conectado al sumidero infinito por un borde. Tenga en cuenta que si un sumidero está conectado a un vértice de correspondencia, este vértice estará conectado en lugar del sumidero en sí.
Basado en el gráfico de correspondencia, se calcula el árbol de expansión mínimo. Los bordes que conectan los sumideros coherentes siempre tienen el peso 0, por lo que siempre seguirán siendo parte del árbol de expansión mínimo.
El flujo a través de los bordes que conectan las fuentes o sumideros reales con la fuente o sumidero infinito, respectivamente, está limitado a la capacidad real de cada fuente o sumidero. Por razones numéricas, las capacidades se normalizan de modo que la capacidad más grande sea 1. El flujo a través del subconjunto de bordes contenido en el gráfico de correspondencia está limitado a 1000, lo que debería, para todos los propósitos intensos y ofrecer un flujo sin restricciones. Luego, se calcula el flujo máximo desde la fuente infinita hasta el sumidero infinito y el flujo se redimensiona a su tamaño original. Dado que los sumideros coherentes no están conectados directamente al vértice del sumidero infinito, sino por el vértice de correspondencia, el flujo a través de él se limita a la suma de todos los sumideros coherentes.
La implementación de la función de flujo máximo igraph utiliza el algoritmo Push-relabel. Este tipo de algoritmo no es sensible al costo y puede que no siempre encuentre la forma más corta de enrutar el flujo. No hay un algoritmo sensible al costo en igraph y es probable que el rendimiento sea bajo para poder resolver un flujo basado en la hora durante todo el año. Pero debido a la reducción previa a un árbol de expansión mínimo, los casos en los que se elige una solución no ideal son muy limitados e improbables. El algoritmo Push-relabel también tiene tendencia a enrutar el flujo a través de la menor cantidad de bordes. La implementación de igraph parece ser determinista en el orden de asignación del flujo si los gráficos son al menos automorfismos, lo cual es importante para el cálculo del flujo basado en la hora ya que cualquier oscilación de flujo introducida artificialmente entre los bordes es indeseable.
Las fuentes de calor se toman de la base de datos industrial. En función de su exceso de calor, Nuts0 ID y el sector industrial, se crea un perfil de carga que cubre cada hora del año para cada sitio. Se planea la adición personalizada de sitios.
Los disipadores de calor se basan en áreas coherentes con una demanda de calor conocida. Las áreas coherentes forman una máscara para una cuadrícula en la que se colocan puntos equidistantes como puntos de entrada. Dependiendo de la ID Nuts2 seleccionada, se asigna un perfil de calefacción residencial a los sumideros. Se planea la adición personalizada de puntos de entrada y sumideros.
Los perfiles de carga mencionados consisten en 8760 puntos que representan la carga por cada hora de los 365 días. Puede encontrar más información sobre los perfiles de carga aquí.
Dado que los sistemas de calefacción urbana tienen una gran capacidad de calor, un pico en el flujo no significa que las líneas de transmisión necesiten suministrar ese corto pico de calor instantáneamente. Por lo tanto, las capacidades requeridas de las líneas de transmisión y los intercambiadores de calor están determinadas por la carga pico promedio. Específicamente, la función de convolución numpy se usa para promediar el flujo durante las últimas tres horas convolucionando con una función constante. Dependiendo de este valor, se elige una línea de transmisión de la siguiente tabla.
Costos específicos de las líneas de transmisión utilizadas.
El | Potencia en MW | Costos en € / m | Temperatura en ° C | El | ------------- |: -------------: | -----: | El | 0,2 | 195 <150 | El | 0,3 | 206 <150 | El | 0.6 | 220 | <150 | El | 1.2 | 240 <150 | El | 1,9 | 261 | <150 | El | 3,6 | 288 <150 | El | 6.1 | 323 <150 | El | 9,8 | 357 <150 | El | 20 | 426 <150 | El | 45 | 564 <150 | El | 75 | 701 <150 | El | 125 839 <150 | El | 190 976 <150 | El | > 190 | 976 <150 |
Los costos del intercambiador de calor en el lado de la fuente, que se supone como aire a líquido, se calculan con
C HSource (en-P) = P pico * 15,000 € / MW.
Los costos del intercambiador de calor líquido a líquido en el lado del fregadero se determinan con
C HSink (en-P) = P pico * 265,000 € / MW si P pico <1MW o
C HSink (en-P) = P pico * 100,000 € / MW más.
Los costos de la bomba siguen
Bomba C (en-P) = P pico * 240,000 € / MW si P pico <1MW o
Bomba C (en-P) = P pico * 90,000 € / MW más.
Con un umbral de costo a flujo para las líneas de transmisión, se pueden eliminar si se exceden para mejorar la relación flujo a costo. Después de eliminar los bordes, el flujo debe ser recalculado ya que la continuidad del flujo en el gráfico ya no está garantizada. La relación costo / flujo también podría aumentar para otros bordes ahora, por lo que este proceso se repite hasta que la suma de todos los flujos ya no cambie.
Primero, las fuentes de calor y los sumideros se cargan con sus perfiles de carga. Luego se realiza la búsqueda de radio fijo y se inicializa la red. Posteriormente, la red se reduce a su árbol de expansión mínimo y se calcula el flujo máximo para cada hora del año. Según el flujo, se calculan los costos de cada intercambiador de calor, bomba y línea de transmisión. Si se define una relación umbral de costo a flujo, se ejecuta el procedimiento de eliminación de la línea de transmisión. Al final, se devuelve el costo total y el flujo total de la red y el diseño de la red.
El presente CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO está destinado a ayudar al usuario a identificar potenciales de integración para el exceso de calor en las redes de calefacción de distrito. Aunque se proporcionan numerosas funciones de análisis para no restringir al usuario, debe señalarse explícitamente que no se trata de una planificación técnica detallada. Los potenciales se basan en el CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO. Este CM identifica áreas con condiciones favorables para redes de calefacción urbana. El CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO muestra la cantidad de calor que podría cubrir el exceso de calor industrial en estas áreas. Sin embargo, esto no significa que ya exista una red de calefacción urbana en esta región. Por lo tanto, un uso orientado a la aplicación de la herramienta para profesionales podría tener el siguiente aspecto:
Si es necesario, agregue sus propios datos sobre el exceso de calor que proporciona a las empresas de la región con el cm de planta industrial adicional .
Encienda el "exceso de calor en sitios industriales"
Ejecute el CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESO.
El valor
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. muestra cuánto calor podría cubrir el exceso de calor en el área investigada.
Indicadores Inversiones necesarias, costos anuales y costo nivelado de calor muestra los costos específicos de producción de calor para toda la red. Nota: los costos mostrados se han estimado utilizando un enfoque simplificado. Estos costos no se aplican a tuberías individuales. Sin embargo, los costos mostrados pueden usarse como un supuesto inicial simplificado como costos de transporte para la integración del exceso de calor en una red de calefacción urbana posiblemente cercana.
De lo anterior, se podría utilizar la siguiente jerarquía de trabajo:
Compruebe si existe una red de calefacción urbana o si está planificada en la región considerada.
Las tuberías mostradas contienen flujos. Allí puede ver cuánto exceso de calor se transporta desde las fuentes respectivas. Las empresas afectadas ahora podrían ser contactadas. Probablemente primero las empresas con las grandes cantidades.
Línea de transmisión y su flujo Verifique el potencial de CM de DH para adaptar las entradas de modo que se cree un área dh.
Verifique la capa "sitios industriales" en la selección del usuario.
Verifique la advertencia .
Aumentar el radio de búsqueda
Aumentar el umbral de la línea de transmisión.
Verifique el país y el subsector de los sitios industriales cargados.
CM no tiene acceso a los datos del perfil de calefacción residencial que se ejecutarán en esta área.
Ejecución de muestra en PL22 con parámetros predeterminados. Se recomienda activar los sitios de exceso de calor en la pestaña de capas.
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. 
Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido En este caso, podemos ver que hay mucho más calor en exceso disponible que el utilizado, pero por otro lado, el flujo máximo posible casi se alcanza, ya que el punto naranja es de 1530 GWh por año. En este caso, aumentar el radio de búsqueda puede ayudar a distribuir más exceso de calor. En la ejecución de muestra 2 haremos exactamente eso.
Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente 
A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. 
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Dado que la resolución de tiempo predeterminada se establece en "semana", es constante en este caso. Ejecución de muestra en PL22 con el radio de búsqueda máximo establecido en 40 kms.
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. La red es mucho más grande que en la primera ejecución de muestra.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Se usa más exceso de calor.
Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido 
Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente 
A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Podemos ver un mínimo local de costo nivelado de suministro de calor a 4900 GWh por año. Al pasar el cursor sobre la línea verde podemos determinar que esto se logra con un umbral de línea de transmisión de 0.11 ct / kWh. En la ejecución de muestra 3, intentaremos encontrar esta red.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Dado que la resolución de tiempo predeterminada se establece en "semana", es constante en este caso. Ejecución de muestra en PL22 con radio de búsqueda máximo establecido en 40 kms, umbral de línea de transmisión establecido en 0.11ct / kWh y resolución de tiempo establecida en "hora".
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. La red es más pequeña que en la segunda ejecución, pero retiene gran parte del flujo.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Podemos ver que acabamos de alcanzar el mínimo local. La diferencia en los gráficos de aproximación de costos a los indicadores es causada por errores de aproximación. Pero esos errores son en su mayoría sistemáticos y, por lo tanto, no compensan el mínimo, sino que simplemente escalan la curva de una manera diferente. El indicador de costo nivelado ahora muestra 0,84 ct / kWh en lugar de 1,09 ct / kWh en la segunda ejecución.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Esta vez con la resolución de tiempo establecida en "hora", el día promedio se representa correctamente. Esta página está escrita por Ali Aydemir * y David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 International License Este trabajo está licenciado bajo una licencia internacional Creative Commons CC BY 4.0.
Identificador de licencia SPDX: CC-BY-4.0
Texto de la licencia: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Nos gustaría transmitir nuestro más profundo agradecimiento al Proyecto Horizonte 2020 Hotmaps (Acuerdo de subvención número 723677), que proporcionó los fondos para llevar a cabo la presente investigación.
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* machine translated1> CM Exceso de potencial de transporte de calor
Este CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESO ayudará al usuario a identificar potenciales de integración para el exceso de calor en las redes de calefacción de distrito. Los potenciales se basan en el CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO. Este CM identifica áreas con condiciones favorables para redes de calefacción urbana. El CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO muestra cuánto calor podría cubrir el exceso de calor industrial en estas áreas. Sin embargo, esto no significa que ya exista una red de calefacción urbana en esta región.
Los siguientes datos y métodos se combinan para la tarea anterior.
Datos:
Requisitos de calefacción para áreas cercanas con condiciones favorables para redes de calefacción de distrito, que se disuelven cada hora (del CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO).
Datos sobre cantidades excesivas de calor de empresas industriales en el área, que también se resuelven cada hora (de la base de datos industrial del conjunto de datos).
Suposiciones sobre los costos de los intercambiadores de calor, bombas y tuberías, así como las pérdidas de calor para las tuberías de calefacción urbana.
Método (simplificado):
El objetivo del método es representar el mayor flujo de calor en exceso posible con no demasiadas tuberías y, por lo tanto, demasiado largas para los posibles usuarios de calefacción urbana mediante la generación de redes con flujos máximos. Sin embargo, las líneas de transporte particularmente ineficientes (con bajos flujos de calor y, por lo tanto, altos costos específicos de transporte de calor) no se consideran en la red final. El usuario puede especificar el umbral para la eficiencia económica de las líneas de transporte individuales (véase el umbral de la línea de transmisión).
El contexto básico del enfoque es el siguiente: si solo hay unas pocas fuentes de exceso de calor, siempre se podría tener en cuenta una sola tubería por fuente para transportar el calor a un área cercana con condiciones favorables para la calefacción urbana. Sin embargo, si hay varias fuentes de calor en exceso que fluirán hacia la misma área, tendría sentido recolectar el calor y transportarlo al área en una tubería común más grande. El enfoque con una tubería por fuente tiende a sobreestimar el esfuerzo de las tuberías.
Para contrarrestar lo anterior, el problema de la planificación de la tubería se aproximó asumiendo un problema de flujo de red. Se utiliza una heurística para resolver el problema, en el que el exceso de calor se puede agrupar y transportar a los posibles usuarios. El diseño metódico concreto de la solución con el enfoque del árbol de extensión mínima se describe en la parte metódica correspondiente. El diseño de la tubería determinado en el contexto anterior, por lo tanto, no representa una planificación detallada o una guía de ruta real, sino que solo se utiliza para la aproximación de los costos para la distribución de las cantidades de calor en exceso en las áreas cercanas con condiciones favorables para las redes de calefacción urbana (ver CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DE DISTRITO, áreas coherentes de palabras clave). Esta aproximación de costos por lo tanto se refiere a toda la red.
Los resultados deben interpretarse primero de la siguiente manera: si las cantidades de calor en exceso registradas se transportaran juntas a las áreas cercanas indicadas, entonces los costos de distribución de calor podrían estar en el orden de magnitud indicado por la herramienta (cf. Costo nivelado de suministro de calor). Como regla general, los valores para toda la red también son un buen indicador de inicio para tuberías individuales. Por lo tanto, el objetivo de los resultados es proporcionar a un desarrollador o planificador de proyectos un orden de magnitud para los posibles costos de distribución.
Áreas de calefacción de distrito (por ahora directamente proporcionadas por el potencial de calefacción de distrito CM)
Base de datos industrial (por defecto proporcionada por la caja de herramientas)
Perfiles de carga para la industria
Perfiles de carga para calefacción residencial y agua caliente sanitaria.
Min. demanda de calor en hectáreas
Ver potencial de DH CM .
Min. demanda de calor en un área de DH
Ver potencial de DH CM .
Radio de búsqueda en km
La longitud máxima de una línea de transmisión de punto a punto.
Vida útil del equipo en años.
Los costos nivelados de calor están en referencia a este período de tiempo.
Tasa de descuento en%
Tasa de interés para el crédito requerido para construir la red.
Factor de costo
Factor para adaptar los costos de red en caso de que los valores predeterminados no representen con precisión los costos. Las inversiones necesarias para la red se multiplican con este factor. Los costos predeterminados se pueden encontrar aquí .
Costos operacionales en%
Costos operativos de red por año. En porcentaje de las inversiones necesarias para la red.
Valor umbral para líneas de transmisión en ct / kWh
El costo máximo nivelado de calor de cada línea de transmisión individual. Este parámetro puede usarse para controlar el costo nivelado del calor para toda la red. Un valor más bajo equivale a un menor costo nivelado de calor, pero también una reducción del exceso de calor utilizado y viceversa.
Resolución de tiempo
Establece el intervalo entre los cálculos de flujo de red durante todo el año. Puede ser uno de estos valores: (hora, día, semana, mes, año)
Resolución espacial en km
Establece la distancia del punto de entrada en dirección de longitud y latitud en áreas dh.
Lineas de transmisión
Archivo de formas que muestra las líneas de transmisión sugeridas con su temperatura, flujo de calor anual y costo. Detalles pueden ser encontrados aqui.
Exceso de calor total en el área seleccionada en GWh
Exceso de calor total disponible de plantas industriales en área seleccionada y proximidad.
Exceso de calor conectado en GWh
Exceso de calor total disponible de plantas industriales conectadas a una red.
Exceso de calor utilizado en GWh
Exceso de calor real utilizado para dh.
Inversiones necesarias para la red en €
Inversión necesaria para construir la red.
Costes anuales de red en € / año
Costos causados por la anualidad y los costos operativos de la red por año.
Costos nivelados de suministro de calor en ct / kWh
Costo nivelado de calor de toda la red.
Potencial de DH y exceso de calor
Gráfico que muestra el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Exceso de calor utilizado e inversión necesaria
Gráfico que muestra el exceso de calor anual entregado a la inversión necesaria para la red. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Exceso de calor utilizado y costo nivelado
Gráfico que muestra el exceso de calor entregado anualmente al costo nivelado para la red y el umbral de línea de transmisión correspondiente Los detalles se pueden encontrar aquí .
Curvas de carga
Gráfico que muestra la demanda de calor mensual y el exceso. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Curvas de carga
Gráfico que muestra la demanda diaria de calor promedio y el exceso. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Ejemplo de una línea de transmisión que se muestra en la caja de herramientas Al hacer clic en la línea de transmisión, aparecerá información adicional.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Puede encontrar más información sobre la demanda anual de calor y el potencial de DH aquí . El exceso de calor, el exceso de calor conectado y el exceso de calor usado son los mismos que sus indicadores con el mismo nombre.
Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido El eje x representa el flujo anual y el eje y la inversión necesaria para la red completa. Tenga en cuenta que el eje x no es lineal y puede ser confuso. ¡Compruebe siempre los valores reales! El punto naranja representa la red en el umbral de línea de transmisión establecido actualmente. Las desviaciones del indicador de inversión necesaria son comunes ya que el gráfico se genera con una precisión menor debido a la complejidad computacional. La tendencia y el curso del gráfico representan cómo el umbral de la línea de transmisión afecta a la red y puede ser realmente útil. Especialmente en conjunto con el siguiente gráfico . En el caso de redes pequeñas, es posible que este gráfico no muestre información útil, ya que la red no es lo suficientemente compleja para variaciones.
Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente El eje x representa el flujo anual y el eje y tanto los costos nivelados de calor como el umbral de la línea de transmisión . Los puntos naranjas representan la red en el umbral de línea de transmisión establecido actualmente. Dado que la curva de umbral de la línea de transmisión puede escalar mucho más que los costos nivelados, puede ser útil desactivar la vista de la curva de umbral de la línea de transmisión como se muestra en la imagen a continuación. En el caso de redes pequeñas, es posible que este gráfico no muestre información útil, ya que la red no es lo suficientemente compleja para variaciones.
A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Las desviaciones de los costos nivelados del indicador de calor son comunes ya que el gráfico se genera con una precisión menor debido a la complejidad computacional. La tendencia y el curso del gráfico representan cómo el umbral de la línea de transmisión afecta a la red y puede ser realmente útil. Una vez que se elige un costo de calor nivelado deseado, la curva del umbral de la línea de transmisión se puede volver a habilitar y el umbral de la línea de transmisión correspondiente para el costo nivelado deseado se puede leer al pasar el cursor sobre la curva en este punto. Puede encontrar más detalles sobre cómo usar el gráfico aquí.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. El eje x representa el tiempo y la potencia del eje y. Las curvas azules representan la demanda de calor de las áreas de DH y el rojo el exceso de calor disponible. La intersección de ambas curvas representa el flujo total real de calor. El gráfico superior muestra el flujo durante el año y el inferior el flujo del día promedio. Tenga en cuenta que la resolución de tiempo debe establecerse al menos en "mes" para la parte superior y "hora" para que el gráfico inferior sea representativo.
El elemento clave del módulo de exceso de calor es el modelo de fuente de sumidero utilizado. Construye una red de transmisión de longitud mínima y calcula el flujo para cada hora del año en función de los perfiles de carga de calefacción residencial con resolución Nuts2 y los perfiles de carga de la industria con resolución Nuts0. En función de los flujos máximos promediados durante todo el año, se pueden calcular los costos para cada línea de transmisión e intercambiador de calor en el lado de la fuente y el sumidero.
Según el ID de Nuts0 y el sector industrial, se asigna un perfil de carga resuelto por hora durante un año a cada fuente.
En función del módulo de cálculo del potencial de calefacción urbana, se crean puntos de entrada equidistantes en las áreas coherentes. Dependiendo de la ID Nuts2 de los puntos de entrada, se asigna un perfil de carga.
Dentro de un radio establecido, se verifica qué fuentes están dentro del rango entre sí, qué sumideros están dentro del rango entre sí y qué sumideros están dentro del rango de las fuentes. Esto se puede representar mediante un gráfico con fuentes y sumideros que forman los vértices y los vértices del rango están conectados por un borde.
Un árbol de expansión mínimo se calcula con la distancia de los bordes como pesos. Esto da como resultado un gráfico que retiene su conectividad mientras tiene una longitud total mínima de bordes. Tenga en cuenta que los puntos de entrada de áreas coherentes están conectados internamente de forma gratuita, ya que forman su propia red de distribución.
El flujo máximo de las fuentes a los sumideros se calcula para cada hora del año.
El flujo máximo del año promediado durante 3 horas determina la capacidad requerida para las líneas de transmisión y los intercambiadores de calor. Los costos de las líneas de transmisión dependen de la longitud y la capacidad, mientras que los costos de los intercambiadores de calor solo están influenciados por la capacidad. En el lado de la fuente, se supone un intercambiador de calor de aire a líquido con bomba integrada para la línea de transmisión y en el lado del fregadero un intercambiador de calor de líquido a líquido.
Dado que se conocen el costo y el flujo de cada línea de transmisión, las líneas con la relación costo / flujo más alta se pueden eliminar y se recalcula el flujo hasta que se logre el costo por flujo deseado.
Para el cálculo de la distancia entre dos puntos se utiliza una pequeña aproximación angular de la longitud del loxódromo. Si bien también existe una implementación precisa de la distancia del ortodromo, la mayor precisión no tiene ningún beneficio real debido a las pequeñas distancias en su mayoría inferiores a 20 km y la incertidumbre de la longitud real de la línea de transmisión debido a muchos factores como la topología. Si dos puntos están dentro del rango del radio, se almacena en una lista de adyacencia. La creación de tales listas de adyacencia se realiza entre fuentes y fuentes, sumideros y sumideros, y fuentes y sumideros. La razón de la separación radica en la flexibilidad para agregar ciertos requisitos de temperatura para fuentes o sumideros.
Basado en la biblioteca igraph, se implementa una clase NetworkGraph con toda la funcionalidad necesaria para el módulo de cálculo. Si bien igraph está poco documentado, ofrece un rendimiento mucho mejor que los módulos de python puros como NetworkX y una plataforma más amplia que admite Linux, a diferencia de la herramienta gráfica. La clase NetworkGraph describe solo una red en la superficie pero contiene 3 gráficos diferentes. En primer lugar, el gráfico que describe la red tal como está definida por las tres listas de adyacencia. En segundo lugar, el gráfico de correspondencia conecta internamente los sumideros de la misma área coherente y, por último, el gráfico de flujo máximo utilizado para el cálculo del flujo máximo.
Solo contiene las fuentes reales y se hunde como vértices.
Cada sumidero necesita una identificación de correspondencia, que indica si está conectada internamente por una red ya existente, como en áreas coherentes. Los sumideros con la misma identificación de correspondencia están conectados a un nuevo vértice con bordes con cero pesos. Esto es crucial para el cálculo de un árbol de expansión mínimo y la razón por la cual se utiliza el gráfico de correspondencia. Esta característica también se implementa para fuentes pero no se usa.
Como igraph no admite múltiples fuentes y sumideros en su función de flujo máximo, se necesita un gráfico auxiliar. Introduce una fuente infinita y un vértice de sumidero. Cada fuente real está conectada a la fuente infinita y cada sumidero real está conectado al sumidero infinito por un borde. Tenga en cuenta que si un sumidero está conectado a un vértice de correspondencia, este vértice estará conectado en lugar del sumidero en sí.
Basado en el gráfico de correspondencia, se calcula el árbol de expansión mínimo. Los bordes que conectan los sumideros coherentes siempre tienen el peso 0, por lo que siempre seguirán siendo parte del árbol de expansión mínimo.
El flujo a través de los bordes que conectan las fuentes o sumideros reales con la fuente o sumidero infinito, respectivamente, está limitado a la capacidad real de cada fuente o sumidero. Por razones numéricas, las capacidades se normalizan de modo que la capacidad más grande sea 1. El flujo a través del subconjunto de bordes contenido en el gráfico de correspondencia está limitado a 1000, lo que debería, para todos los propósitos intensos y ofrecer un flujo sin restricciones. Luego, se calcula el flujo máximo desde la fuente infinita hasta el sumidero infinito y el flujo se redimensiona a su tamaño original. Dado que los sumideros coherentes no están conectados directamente al vértice del sumidero infinito, sino por el vértice de correspondencia, el flujo a través de él se limita a la suma de todos los sumideros coherentes.
La implementación de la función de flujo máximo igraph utiliza el algoritmo Push-relabel. Este tipo de algoritmo no es sensible al costo y puede que no siempre encuentre la forma más corta de enrutar el flujo. No hay un algoritmo sensible al costo en igraph y es probable que el rendimiento sea bajo para poder resolver un flujo basado en la hora durante todo el año. Pero debido a la reducción previa a un árbol de expansión mínimo, los casos en los que se elige una solución no ideal son muy limitados e improbables. El algoritmo Push-relabel también tiene tendencia a enrutar el flujo a través de la menor cantidad de bordes. La implementación de igraph parece ser determinista en el orden de asignación del flujo si los gráficos son al menos automorfismos, lo cual es importante para el cálculo del flujo basado en la hora ya que cualquier oscilación de flujo introducida artificialmente entre los bordes es indeseable.
Las fuentes de calor se toman de la base de datos industrial. En función de su exceso de calor, Nuts0 ID y el sector industrial, se crea un perfil de carga que cubre cada hora del año para cada sitio. Se planea la adición personalizada de sitios.
Los disipadores de calor se basan en áreas coherentes con una demanda de calor conocida. Las áreas coherentes forman una máscara para una cuadrícula en la que se colocan puntos equidistantes como puntos de entrada. Dependiendo de la ID Nuts2 seleccionada, se asigna un perfil de calefacción residencial a los sumideros. Se planea la adición personalizada de puntos de entrada y sumideros.
Los perfiles de carga mencionados consisten en 8760 puntos que representan la carga por cada hora de los 365 días. Puede encontrar más información sobre los perfiles de carga aquí.
Dado que los sistemas de calefacción urbana tienen una gran capacidad de calor, un pico en el flujo no significa que las líneas de transmisión necesiten suministrar ese corto pico de calor instantáneamente. Por lo tanto, las capacidades requeridas de las líneas de transmisión y los intercambiadores de calor están determinadas por la carga pico promedio. Específicamente, la función de convolución numpy se usa para promediar el flujo durante las últimas tres horas convolucionando con una función constante. Dependiendo de este valor, se elige una línea de transmisión de la siguiente tabla.
Costos específicos de las líneas de transmisión utilizadas.
El | Potencia en MW | Costos en € / m | Temperatura en ° C | El | ------------- |: -------------: | -----: | El | 0,2 | 195 <150 | El | 0,3 | 206 <150 | El | 0.6 | 220 | <150 | El | 1.2 | 240 <150 | El | 1,9 | 261 | <150 | El | 3,6 | 288 <150 | El | 6.1 | 323 <150 | El | 9,8 | 357 <150 | El | 20 | 426 <150 | El | 45 | 564 <150 | El | 75 | 701 <150 | El | 125 839 <150 | El | 190 976 <150 | El | > 190 | 976 <150 |
Los costos del intercambiador de calor en el lado de la fuente, que se supone como aire a líquido, se calculan con
C HSource (en-P) = P pico * 15,000 € / MW.
Los costos del intercambiador de calor líquido a líquido en el lado del fregadero se determinan con
C HSink (en-P) = P pico * 265,000 € / MW si P pico <1MW o
C HSink (en-P) = P pico * 100,000 € / MW más.
Los costos de la bomba siguen
Bomba C (en-P) = P pico * 240,000 € / MW si P pico <1MW o
Bomba C (en-P) = P pico * 90,000 € / MW más.
Con un umbral de costo a flujo para las líneas de transmisión, se pueden eliminar si se exceden para mejorar la relación flujo a costo. Después de eliminar los bordes, el flujo debe ser recalculado ya que la continuidad del flujo en el gráfico ya no está garantizada. La relación costo / flujo también podría aumentar para otros bordes ahora, por lo que este proceso se repite hasta que la suma de todos los flujos ya no cambie.
Primero, las fuentes de calor y los sumideros se cargan con sus perfiles de carga. Luego se realiza la búsqueda de radio fijo y se inicializa la red. Posteriormente, la red se reduce a su árbol de expansión mínimo y se calcula el flujo máximo para cada hora del año. Según el flujo, se calculan los costos de cada intercambiador de calor, bomba y línea de transmisión. Si se define una relación umbral de costo a flujo, se ejecuta el procedimiento de eliminación de la línea de transmisión. Al final, se devuelve el costo total y el flujo total de la red y el diseño de la red.
El presente CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO está destinado a ayudar al usuario a identificar potenciales de integración para el exceso de calor en las redes de calefacción de distrito. Aunque se proporcionan numerosas funciones de análisis para no restringir al usuario, debe señalarse explícitamente que no se trata de una planificación técnica detallada. Los potenciales se basan en el CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO. Este CM identifica áreas con condiciones favorables para redes de calefacción urbana. El CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO muestra la cantidad de calor que podría cubrir el exceso de calor industrial en estas áreas. Sin embargo, esto no significa que ya exista una red de calefacción urbana en esta región. Por lo tanto, un uso orientado a la aplicación de la herramienta para profesionales podría tener el siguiente aspecto:
Si es necesario, agregue sus propios datos sobre el exceso de calor que proporciona a las empresas de la región con el cm de planta industrial adicional .
Encienda el "exceso de calor en sitios industriales"
Ejecute el CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESO.
El valor
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. muestra cuánto calor podría cubrir el exceso de calor en el área investigada.
Indicadores Inversiones necesarias, costos anuales y costo nivelado de calor muestra los costos específicos de producción de calor para toda la red. Nota: los costos mostrados se han estimado utilizando un enfoque simplificado. Estos costos no se aplican a tuberías individuales. Sin embargo, los costos mostrados pueden usarse como un supuesto inicial simplificado como costos de transporte para la integración del exceso de calor en una red de calefacción urbana posiblemente cercana.
De lo anterior, se podría utilizar la siguiente jerarquía de trabajo:
Compruebe si existe una red de calefacción urbana o si está planificada en la región considerada.
Las tuberías mostradas contienen flujos. Allí puede ver cuánto exceso de calor se transporta desde las fuentes respectivas. Las empresas afectadas ahora podrían ser contactadas. Probablemente primero las empresas con las grandes cantidades.
Línea de transmisión y su flujo Verifique el potencial de CM de DH para adaptar las entradas de modo que se cree un área dh.
Verifique la capa "sitios industriales" en la selección del usuario.
Verifique la advertencia .
Aumentar el radio de búsqueda
Aumentar el umbral de la línea de transmisión.
Verifique el país y el subsector de los sitios industriales cargados.
CM no tiene acceso a los datos del perfil de calefacción residencial que se ejecutarán en esta área.
Ejecución de muestra en PL22 con parámetros predeterminados. Se recomienda activar los sitios de exceso de calor en la pestaña de capas.
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido En este caso, podemos ver que hay mucho más calor en exceso disponible que el utilizado, pero por otro lado, el flujo máximo posible casi se alcanza, ya que el punto naranja es de 1530 GWh por año. En este caso, aumentar el radio de búsqueda puede ayudar a distribuir más exceso de calor. En la ejecución de muestra 2 haremos exactamente eso.
Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Dado que la resolución de tiempo predeterminada se establece en "semana", es constante en este caso. Ejecución de muestra en PL22 con el radio de búsqueda máximo establecido en 40 kms.
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. La red es mucho más grande que en la primera ejecución de muestra.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Se usa más exceso de calor.
Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Podemos ver un mínimo local de costo nivelado de suministro de calor a 4900 GWh por año. Al pasar el cursor sobre la línea verde podemos determinar que esto se logra con un umbral de línea de transmisión de 0.11 ct / kWh. En la ejecución de muestra 3, intentaremos encontrar esta red.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Dado que la resolución de tiempo predeterminada se establece en "semana", es constante en este caso. Ejecución de muestra en PL22 con radio de búsqueda máximo establecido en 40 kms, umbral de línea de transmisión establecido en 0.11ct / kWh y resolución de tiempo establecida en "hora".
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. La red es más pequeña que en la segunda ejecución, pero retiene gran parte del flujo.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Podemos ver que acabamos de alcanzar el mínimo local. La diferencia en los gráficos de aproximación de costos a los indicadores es causada por errores de aproximación. Pero esos errores son en su mayoría sistemáticos y, por lo tanto, no compensan el mínimo, sino que simplemente escalan la curva de una manera diferente. El indicador de costo nivelado ahora muestra 0,84 ct / kWh en lugar de 1,09 ct / kWh en la segunda ejecución.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Esta vez con la resolución de tiempo establecida en "hora", el día promedio se representa correctamente. Esta página está escrita por Ali Aydemir * y David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 International License Este trabajo está licenciado bajo una licencia internacional Creative Commons CC BY 4.0.
Identificador de licencia SPDX: CC-BY-4.0
Texto de la licencia: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Nos gustaría transmitir nuestro más profundo agradecimiento al Proyecto Horizonte 2020 Hotmaps (Acuerdo de subvención número 723677), que proporcionó los fondos para llevar a cabo la presente investigación.
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* machine translated> CM Exceso de potencial de transporte de calor
Este CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESO ayudará al usuario a identificar potenciales de integración para el exceso de calor en las redes de calefacción de distrito. Los potenciales se basan en el CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO. Este CM identifica áreas con condiciones favorables para redes de calefacción urbana. El CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO muestra cuánto calor podría cubrir el exceso de calor industrial en estas áreas. Sin embargo, esto no significa que ya exista una red de calefacción urbana en esta región.
Los siguientes datos y métodos se combinan para la tarea anterior.
Datos:
Requisitos de calefacción para áreas cercanas con condiciones favorables para redes de calefacción de distrito, que se disuelven cada hora (del CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO).
Datos sobre cantidades excesivas de calor de empresas industriales en el área, que también se resuelven cada hora (de la base de datos industrial del conjunto de datos).
Suposiciones sobre los costos de los intercambiadores de calor, bombas y tuberías, así como las pérdidas de calor para las tuberías de calefacción urbana.
Método (simplificado):
El objetivo del método es representar el mayor flujo de calor en exceso posible con no demasiadas tuberías y, por lo tanto, demasiado largas para los posibles usuarios de calefacción urbana mediante la generación de redes con flujos máximos. Sin embargo, las líneas de transporte particularmente ineficientes (con bajos flujos de calor y, por lo tanto, altos costos específicos de transporte de calor) no se consideran en la red final. El usuario puede especificar el umbral para la eficiencia económica de las líneas de transporte individuales (véase el umbral de la línea de transmisión).
El contexto básico del enfoque es el siguiente: si solo hay unas pocas fuentes de exceso de calor, siempre se podría tener en cuenta una sola tubería por fuente para transportar el calor a un área cercana con condiciones favorables para la calefacción urbana. Sin embargo, si hay varias fuentes de calor en exceso que fluirán hacia la misma área, tendría sentido recolectar el calor y transportarlo al área en una tubería común más grande. El enfoque con una tubería por fuente tiende a sobreestimar el esfuerzo de las tuberías.
Para contrarrestar lo anterior, el problema de la planificación de la tubería se aproximó asumiendo un problema de flujo de red. Se utiliza una heurística para resolver el problema, en el que el exceso de calor se puede agrupar y transportar a los posibles usuarios. El diseño metódico concreto de la solución con el enfoque del árbol de extensión mínima se describe en la parte metódica correspondiente. El diseño de la tubería determinado en el contexto anterior, por lo tanto, no representa una planificación detallada o una guía de ruta real, sino que solo se utiliza para la aproximación de los costos para la distribución de las cantidades de calor en exceso en las áreas cercanas con condiciones favorables para las redes de calefacción urbana (ver CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DE DISTRITO, áreas coherentes de palabras clave). Esta aproximación de costos por lo tanto se refiere a toda la red.
Los resultados deben interpretarse primero de la siguiente manera: si las cantidades de calor en exceso registradas se transportaran juntas a las áreas cercanas indicadas, entonces los costos de distribución de calor podrían estar en el orden de magnitud indicado por la herramienta (cf. Costo nivelado de suministro de calor). Como regla general, los valores para toda la red también son un buen indicador de inicio para tuberías individuales. Por lo tanto, el objetivo de los resultados es proporcionar a un desarrollador o planificador de proyectos un orden de magnitud para los posibles costos de distribución.
Áreas de calefacción de distrito (por ahora directamente proporcionadas por el potencial de calefacción de distrito CM)
Base de datos industrial (por defecto proporcionada por la caja de herramientas)
Perfiles de carga para la industria
Perfiles de carga para calefacción residencial y agua caliente sanitaria.
Min. demanda de calor en hectáreas
Ver potencial de DH CM .
Min. demanda de calor en un área de DH
Ver potencial de DH CM .
Radio de búsqueda en km
La longitud máxima de una línea de transmisión de punto a punto.
Vida útil del equipo en años.
Los costos nivelados de calor están en referencia a este período de tiempo.
Tasa de descuento en%
Tasa de interés para el crédito requerido para construir la red.
Factor de costo
Factor para adaptar los costos de red en caso de que los valores predeterminados no representen con precisión los costos. Las inversiones necesarias para la red se multiplican con este factor. Los costos predeterminados se pueden encontrar aquí .
Costos operacionales en%
Costos operativos de red por año. En porcentaje de las inversiones necesarias para la red.
Valor umbral para líneas de transmisión en ct / kWh
El costo máximo nivelado de calor de cada línea de transmisión individual. Este parámetro puede usarse para controlar el costo nivelado del calor para toda la red. Un valor más bajo equivale a un menor costo nivelado de calor, pero también una reducción del exceso de calor utilizado y viceversa.
Resolución de tiempo
Establece el intervalo entre los cálculos de flujo de red durante todo el año. Puede ser uno de estos valores: (hora, día, semana, mes, año)
Resolución espacial en km
Establece la distancia del punto de entrada en dirección de longitud y latitud en áreas dh.
Lineas de transmisión
Archivo de formas que muestra las líneas de transmisión sugeridas con su temperatura, flujo de calor anual y costo. Detalles pueden ser encontrados aqui.
Exceso de calor total en el área seleccionada en GWh
Exceso de calor total disponible de plantas industriales en área seleccionada y proximidad.
Exceso de calor conectado en GWh
Exceso de calor total disponible de plantas industriales conectadas a una red.
Exceso de calor utilizado en GWh
Exceso de calor real utilizado para dh.
Inversiones necesarias para la red en €
Inversión necesaria para construir la red.
Costes anuales de red en € / año
Costos causados por la anualidad y los costos operativos de la red por año.
Costos nivelados de suministro de calor en ct / kWh
Costo nivelado de calor de toda la red.
Potencial de DH y exceso de calor
Gráfico que muestra el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Exceso de calor utilizado e inversión necesaria
Gráfico que muestra el exceso de calor anual entregado a la inversión necesaria para la red. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Exceso de calor utilizado y costo nivelado
Gráfico que muestra el exceso de calor entregado anualmente al costo nivelado para la red y el umbral de línea de transmisión correspondiente Los detalles se pueden encontrar aquí .
Curvas de carga
Gráfico que muestra la demanda de calor mensual y el exceso. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Curvas de carga
Gráfico que muestra la demanda diaria de calor promedio y el exceso. Los detalles se pueden encontrar aquí .
Ejemplo de una línea de transmisión que se muestra en la caja de herramientas Al hacer clic en la línea de transmisión, aparecerá información adicional.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Puede encontrar más información sobre la demanda anual de calor y el potencial de DH aquí . El exceso de calor, el exceso de calor conectado y el exceso de calor usado son los mismos que sus indicadores con el mismo nombre.
Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido El eje x representa el flujo anual y el eje y la inversión necesaria para la red completa. Tenga en cuenta que el eje x no es lineal y puede ser confuso. ¡Compruebe siempre los valores reales! El punto naranja representa la red en el umbral de línea de transmisión establecido actualmente. Las desviaciones del indicador de inversión necesaria son comunes ya que el gráfico se genera con una precisión menor debido a la complejidad computacional. La tendencia y el curso del gráfico representan cómo el umbral de la línea de transmisión afecta a la red y puede ser realmente útil. Especialmente en conjunto con el siguiente gráfico . En el caso de redes pequeñas, es posible que este gráfico no muestre información útil, ya que la red no es lo suficientemente compleja para variaciones.
Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente El eje x representa el flujo anual y el eje y tanto los costos nivelados de calor como el umbral de la línea de transmisión . Los puntos naranjas representan la red en el umbral de línea de transmisión establecido actualmente. Dado que la curva de umbral de la línea de transmisión puede escalar mucho más que los costos nivelados, puede ser útil desactivar la vista de la curva de umbral de la línea de transmisión como se muestra en la imagen a continuación. En el caso de redes pequeñas, es posible que este gráfico no muestre información útil, ya que la red no es lo suficientemente compleja para variaciones.
A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Las desviaciones de los costos nivelados del indicador de calor son comunes ya que el gráfico se genera con una precisión menor debido a la complejidad computacional. La tendencia y el curso del gráfico representan cómo el umbral de la línea de transmisión afecta a la red y puede ser realmente útil. Una vez que se elige un costo de calor nivelado deseado, la curva del umbral de la línea de transmisión se puede volver a habilitar y el umbral de la línea de transmisión correspondiente para el costo nivelado deseado se puede leer al pasar el cursor sobre la curva en este punto. Puede encontrar más detalles sobre cómo usar el gráfico aquí.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. El eje x representa el tiempo y la potencia del eje y. Las curvas azules representan la demanda de calor de las áreas de DH y el rojo el exceso de calor disponible. La intersección de ambas curvas representa el flujo total real de calor. El gráfico superior muestra el flujo durante el año y el inferior el flujo del día promedio. Tenga en cuenta que la resolución de tiempo debe establecerse al menos en "mes" para la parte superior y "hora" para que el gráfico inferior sea representativo.
El elemento clave del módulo de exceso de calor es el modelo de fuente de sumidero utilizado. Construye una red de transmisión de longitud mínima y calcula el flujo para cada hora del año en función de los perfiles de carga de calefacción residencial con resolución Nuts2 y los perfiles de carga de la industria con resolución Nuts0. En función de los flujos máximos promediados durante todo el año, se pueden calcular los costos para cada línea de transmisión e intercambiador de calor en el lado de la fuente y el sumidero.
Según el ID de Nuts0 y el sector industrial, se asigna un perfil de carga resuelto por hora durante un año a cada fuente.
En función del módulo de cálculo del potencial de calefacción urbana, se crean puntos de entrada equidistantes en las áreas coherentes. Dependiendo de la ID Nuts2 de los puntos de entrada, se asigna un perfil de carga.
Dentro de un radio establecido, se verifica qué fuentes están dentro del rango entre sí, qué sumideros están dentro del rango entre sí y qué sumideros están dentro del rango de las fuentes. Esto se puede representar mediante un gráfico con fuentes y sumideros que forman los vértices y los vértices del rango están conectados por un borde.
Un árbol de expansión mínimo se calcula con la distancia de los bordes como pesos. Esto da como resultado un gráfico que retiene su conectividad mientras tiene una longitud total mínima de bordes. Tenga en cuenta que los puntos de entrada de áreas coherentes están conectados internamente de forma gratuita, ya que forman su propia red de distribución.
El flujo máximo de las fuentes a los sumideros se calcula para cada hora del año.
El flujo máximo del año promediado durante 3 horas determina la capacidad requerida para las líneas de transmisión y los intercambiadores de calor. Los costos de las líneas de transmisión dependen de la longitud y la capacidad, mientras que los costos de los intercambiadores de calor solo están influenciados por la capacidad. En el lado de la fuente, se supone un intercambiador de calor de aire a líquido con bomba integrada para la línea de transmisión y en el lado del fregadero un intercambiador de calor de líquido a líquido.
Dado que se conocen el costo y el flujo de cada línea de transmisión, las líneas con la relación costo / flujo más alta se pueden eliminar y se recalcula el flujo hasta que se logre el costo por flujo deseado.
Para el cálculo de la distancia entre dos puntos se utiliza una pequeña aproximación angular de la longitud del loxódromo. Si bien también existe una implementación precisa de la distancia del ortodromo, la mayor precisión no tiene ningún beneficio real debido a las pequeñas distancias en su mayoría inferiores a 20 km y la incertidumbre de la longitud real de la línea de transmisión debido a muchos factores como la topología. Si dos puntos están dentro del rango del radio, se almacena en una lista de adyacencia. La creación de tales listas de adyacencia se realiza entre fuentes y fuentes, sumideros y sumideros, y fuentes y sumideros. La razón de la separación radica en la flexibilidad para agregar ciertos requisitos de temperatura para fuentes o sumideros.
Basado en la biblioteca igraph, se implementa una clase NetworkGraph con toda la funcionalidad necesaria para el módulo de cálculo. Si bien igraph está poco documentado, ofrece un rendimiento mucho mejor que los módulos de python puros como NetworkX y una plataforma más amplia que admite Linux, a diferencia de la herramienta gráfica. La clase NetworkGraph describe solo una red en la superficie pero contiene 3 gráficos diferentes. En primer lugar, el gráfico que describe la red tal como está definida por las tres listas de adyacencia. En segundo lugar, el gráfico de correspondencia conecta internamente los sumideros de la misma área coherente y, por último, el gráfico de flujo máximo utilizado para el cálculo del flujo máximo.
Solo contiene las fuentes reales y se hunde como vértices.
Cada sumidero necesita una identificación de correspondencia, que indica si está conectada internamente por una red ya existente, como en áreas coherentes. Los sumideros con la misma identificación de correspondencia están conectados a un nuevo vértice con bordes con cero pesos. Esto es crucial para el cálculo de un árbol de expansión mínimo y la razón por la cual se utiliza el gráfico de correspondencia. Esta característica también se implementa para fuentes pero no se usa.
Como igraph no admite múltiples fuentes y sumideros en su función de flujo máximo, se necesita un gráfico auxiliar. Introduce una fuente infinita y un vértice de sumidero. Cada fuente real está conectada a la fuente infinita y cada sumidero real está conectado al sumidero infinito por un borde. Tenga en cuenta que si un sumidero está conectado a un vértice de correspondencia, este vértice estará conectado en lugar del sumidero en sí.
Basado en el gráfico de correspondencia, se calcula el árbol de expansión mínimo. Los bordes que conectan los sumideros coherentes siempre tienen el peso 0, por lo que siempre seguirán siendo parte del árbol de expansión mínimo.
El flujo a través de los bordes que conectan las fuentes o sumideros reales con la fuente o sumidero infinito, respectivamente, está limitado a la capacidad real de cada fuente o sumidero. Por razones numéricas, las capacidades se normalizan de modo que la capacidad más grande sea 1. El flujo a través del subconjunto de bordes contenido en el gráfico de correspondencia está limitado a 1000, lo que debería, para todos los propósitos intensos y ofrecer un flujo sin restricciones. Luego, se calcula el flujo máximo desde la fuente infinita hasta el sumidero infinito y el flujo se redimensiona a su tamaño original. Dado que los sumideros coherentes no están conectados directamente al vértice del sumidero infinito, sino por el vértice de correspondencia, el flujo a través de él se limita a la suma de todos los sumideros coherentes.
La implementación de la función de flujo máximo igraph utiliza el algoritmo Push-relabel. Este tipo de algoritmo no es sensible al costo y puede que no siempre encuentre la forma más corta de enrutar el flujo. No hay un algoritmo sensible al costo en igraph y es probable que el rendimiento sea bajo para poder resolver un flujo basado en la hora durante todo el año. Pero debido a la reducción previa a un árbol de expansión mínimo, los casos en los que se elige una solución no ideal son muy limitados e improbables. El algoritmo Push-relabel también tiene tendencia a enrutar el flujo a través de la menor cantidad de bordes. La implementación de igraph parece ser determinista en el orden de asignación del flujo si los gráficos son al menos automorfismos, lo cual es importante para el cálculo del flujo basado en la hora ya que cualquier oscilación de flujo introducida artificialmente entre los bordes es indeseable.
Las fuentes de calor se toman de la base de datos industrial. En función de su exceso de calor, Nuts0 ID y el sector industrial, se crea un perfil de carga que cubre cada hora del año para cada sitio. Se planea la adición personalizada de sitios.
Los disipadores de calor se basan en áreas coherentes con una demanda de calor conocida. Las áreas coherentes forman una máscara para una cuadrícula en la que se colocan puntos equidistantes como puntos de entrada. Dependiendo de la ID Nuts2 seleccionada, se asigna un perfil de calefacción residencial a los sumideros. Se planea la adición personalizada de puntos de entrada y sumideros.
Los perfiles de carga mencionados consisten en 8760 puntos que representan la carga por cada hora de los 365 días. Puede encontrar más información sobre los perfiles de carga aquí.
Dado que los sistemas de calefacción urbana tienen una gran capacidad de calor, un pico en el flujo no significa que las líneas de transmisión necesiten suministrar ese corto pico de calor instantáneamente. Por lo tanto, las capacidades requeridas de las líneas de transmisión y los intercambiadores de calor están determinadas por la carga pico promedio. Específicamente, la función de convolución numpy se usa para promediar el flujo durante las últimas tres horas convolucionando con una función constante. Dependiendo de este valor, se elige una línea de transmisión de la siguiente tabla.
Costos específicos de las líneas de transmisión utilizadas.
El | Potencia en MW | Costos en € / m | Temperatura en ° C | El | ------------- |: -------------: | -----: | El | 0,2 | 195 <150 | El | 0,3 | 206 <150 | El | 0.6 | 220 | <150 | El | 1.2 | 240 <150 | El | 1,9 | 261 | <150 | El | 3,6 | 288 <150 | El | 6.1 | 323 <150 | El | 9,8 | 357 <150 | El | 20 | 426 <150 | El | 45 | 564 <150 | El | 75 | 701 <150 | El | 125 839 <150 | El | 190 976 <150 | El | > 190 | 976 <150 |
Los costos del intercambiador de calor en el lado de la fuente, que se supone como aire a líquido, se calculan con
C HSource (en-P) = P pico * 15,000 € / MW.
Los costos del intercambiador de calor líquido a líquido en el lado del fregadero se determinan con
C HSink (en-P) = P pico * 265,000 € / MW si P pico <1MW o
C HSink (en-P) = P pico * 100,000 € / MW más.
Los costos de la bomba siguen
Bomba C (en-P) = P pico * 240,000 € / MW si P pico <1MW o
Bomba C (en-P) = P pico * 90,000 € / MW más.
Con un umbral de costo a flujo para las líneas de transmisión, se pueden eliminar si se exceden para mejorar la relación flujo a costo. Después de eliminar los bordes, el flujo debe ser recalculado ya que la continuidad del flujo en el gráfico ya no está garantizada. La relación costo / flujo también podría aumentar para otros bordes ahora, por lo que este proceso se repite hasta que la suma de todos los flujos ya no cambie.
Primero, las fuentes de calor y los sumideros se cargan con sus perfiles de carga. Luego se realiza la búsqueda de radio fijo y se inicializa la red. Posteriormente, la red se reduce a su árbol de expansión mínimo y se calcula el flujo máximo para cada hora del año. Según el flujo, se calculan los costos de cada intercambiador de calor, bomba y línea de transmisión. Si se define una relación umbral de costo a flujo, se ejecuta el procedimiento de eliminación de la línea de transmisión. Al final, se devuelve el costo total y el flujo total de la red y el diseño de la red.
El presente CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO está destinado a ayudar al usuario a identificar potenciales de integración para el exceso de calor en las redes de calefacción de distrito. Aunque se proporcionan numerosas funciones de análisis para no restringir al usuario, debe señalarse explícitamente que no se trata de una planificación técnica detallada. Los potenciales se basan en el CM - POTENCIAL DE CALEFACCIÓN DEL DISTRITO. Este CM identifica áreas con condiciones favorables para redes de calefacción urbana. El CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR POR EXCESO muestra la cantidad de calor que podría cubrir el exceso de calor industrial en estas áreas. Sin embargo, esto no significa que ya exista una red de calefacción urbana en esta región. Por lo tanto, un uso orientado a la aplicación de la herramienta para profesionales podría tener el siguiente aspecto:
Si es necesario, agregue sus propios datos sobre el exceso de calor que proporciona a las empresas de la región con el cm de planta industrial adicional .
Encienda el "exceso de calor en sitios industriales"
Ejecute el CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESO.
El valor
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. muestra cuánto calor podría cubrir el exceso de calor en el área investigada.
Indicadores Inversiones necesarias, costos anuales y costo nivelado de calor muestra los costos específicos de producción de calor para toda la red. Nota: los costos mostrados se han estimado utilizando un enfoque simplificado. Estos costos no se aplican a tuberías individuales. Sin embargo, los costos mostrados pueden usarse como un supuesto inicial simplificado como costos de transporte para la integración del exceso de calor en una red de calefacción urbana posiblemente cercana.
De lo anterior, se podría utilizar la siguiente jerarquía de trabajo:
Compruebe si existe una red de calefacción urbana o si está planificada en la región considerada.
Las tuberías mostradas contienen flujos. Allí puede ver cuánto exceso de calor se transporta desde las fuentes respectivas. Las empresas afectadas ahora podrían ser contactadas. Probablemente primero las empresas con las grandes cantidades.
Línea de transmisión y su flujo Verifique el potencial de CM de DH para adaptar las entradas de modo que se cree un área dh.
Verifique la capa "sitios industriales" en la selección del usuario.
Verifique la advertencia .
Aumentar el radio de búsqueda
Aumentar el umbral de la línea de transmisión.
Verifique el país y el subsector de los sitios industriales cargados.
CM no tiene acceso a los datos del perfil de calefacción residencial que se ejecutarán en esta área.
Ejecución de muestra en PL22 con parámetros predeterminados. Se recomienda activar los sitios de exceso de calor en la pestaña de capas.
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido En este caso, podemos ver que hay mucho más calor en exceso disponible que el utilizado, pero por otro lado, el flujo máximo posible casi se alcanza, ya que el punto naranja es de 1530 GWh por año. En este caso, aumentar el radio de búsqueda puede ayudar a distribuir más exceso de calor. En la ejecución de muestra 2 haremos exactamente eso.
Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Dado que la resolución de tiempo predeterminada se establece en "semana", es constante en este caso. Ejecución de muestra en PL22 con el radio de búsqueda máximo establecido en 40 kms.
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. La red es mucho más grande que en la primera ejecución de muestra.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Se usa más exceso de calor.
Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Podemos ver un mínimo local de costo nivelado de suministro de calor a 4900 GWh por año. Al pasar el cursor sobre la línea verde podemos determinar que esto se logra con un umbral de línea de transmisión de 0.11 ct / kWh. En la ejecución de muestra 3, intentaremos encontrar esta red.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Dado que la resolución de tiempo predeterminada se establece en "semana", es constante en este caso. Ejecución de muestra en PL22 con radio de búsqueda máximo establecido en 40 kms, umbral de línea de transmisión establecido en 0.11ct / kWh y resolución de tiempo establecida en "hora".
Ejecución de muestra en PL22. Las zonas rosadas representan la calefacción urbana. El naranja rodea la fuente de calor y el naranja alinea las líneas de transmisión de la red. La red es más pequeña que en la segunda ejecución, pero retiene gran parte del flujo.
Este gráfico compara el potencial de DH, el exceso de calor total, el exceso de calor conectado y el exceso de calor utilizado. Este gráfico traza los costos de la red en comparación con el flujo anual. El punto naranja representa la red actual con su umbral de línea de transmisión establecido Este gráfico traza los costos de calefacción nivelados y el umbral de línea de transmisión necesario para un determinado flujo. Los puntos naranjas representan el valor con el umbral de línea de transmisión establecido actualmente A veces puede ser útil ocultar el umbral de la línea de transmisión en el gráfico para analizar los costos nivelados. Podemos ver que acabamos de alcanzar el mínimo local. La diferencia en los gráficos de aproximación de costos a los indicadores es causada por errores de aproximación. Pero esos errores son en su mayoría sistemáticos y, por lo tanto, no compensan el mínimo, sino que simplemente escalan la curva de una manera diferente. El indicador de costo nivelado ahora muestra 0,84 ct / kWh en lugar de 1,09 ct / kWh en la segunda ejecución.
Este gráfico muestra el flujo total a través de la red durante todo el año. El gráfico inferior representa el día promedio. Esta vez con la resolución de tiempo establecida en "hora", el día promedio se representa correctamente. Esta página está escrita por Ali Aydemir * y David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 International License Este trabajo está licenciado bajo una licencia internacional Creative Commons CC BY 4.0.
Identificador de licencia SPDX: CC-BY-4.0
Texto de la licencia: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Nos gustaría transmitir nuestro más profundo agradecimiento al Proyecto Horizonte 2020 Hotmaps (Acuerdo de subvención número 723677), que proporcionó los fondos para llevar a cabo la presente investigación.
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