not logged in | [Login]
Liigse soojuse kasutamine kaugkütte jaoks.
Liigse soojusmooduli võtmeelemendiks on kasutatud allika valamu mudel. See konstrueerib minimaalse pikkusega ülekandevõrgu ja arvutab voolu igal tunnil aastas, lähtudes elamute küttekoormuse profiilidest Nuts2 eraldusvõimega ja tööstuse koormusprofiilidest Nuts0 eraldusvõimega. Lähtudes aasta keskmistest tippvoogudest, võib arvutada iga ülekandeliini ja soojusvaheti kulud allika ja kraanikausi poolel.
Põhinedes ID-le Nuts0 ja tööstussektorile, omistatakse igale allikale aastase tunnitasuga lahendatud koormusprofiil.
Kaugkütte potentsiaali arvutusmooduli põhjal luuakse koherentses piirkonnas võrdselt sisenemispunktid. Sõltuvalt sisenemispunktide Nuts2 ID-st määratakse koormusprofiil.
Määratud raadiuses kontrollitakse, millised allikad asuvad teineteisest levialas, millised valamud asuvad üksteise vahemikus ja millised valamud on allikate vahemikus. Seda saab esitada graafikuna, mille allikad ja valamud moodustavad tipud ja vahemikus olevad tipud on ühendatud servaga.
Minimaalne kattepuu arvutatakse servade vahekaugusega raskustena. Selle tulemuseks on see, et graafik säilitab oma ühenduvuse, samal ajal kui servade minimaalne kogupikkus on. Pange tähele, et sidusate alade sisenemispunktid on tasuta sisemiselt ühendatud, kuna need moodustavad oma jaotusvõrgu.
Maksimaalne vooluhulk allikatest valamutele arvutatakse aasta iga tunni kohta.
Aastane tippvool, keskmiselt 3 tunni jooksul, määrab ülekandeliinide ja soojusvahetite vajaliku võimsuse. Ülekandeliinide kulud sõltuvad pikkusest ja võimsusest, samas kui soojusvahetite kulusid mõjutab ainult läbilaskevõime. Allika poolel eeldatakse ülekandejoone integreeritud pumbaga õhk-vedelik soojusvahetit ja kraanikausi poolel vedelikku-vedelat soojusvahetit.
Kuna iga ülekandeliini maksumus ja vool on teada, saab kõrgeima kulude ja voolu suhtega liinid eemaldada ja vooluhulk uuesti arvutada, kuni saavutatakse soovitud kulu voolu kohta.
Kahe punkti vahelise kauguse arvutamiseks kasutatakse loksodroomi pikkuse väikese nurga lähendit. Ehkki on olemas ka ortodomeerkauguse täpne rakendamine, pole suuremal täpsusel suurt kasu, kuna väikesed vahemaad on enamasti alla 20 km, ja ülekandeliini tegeliku pikkuse määramatus paljude tegurite, näiteks topoloogia tõttu. Kui raadiuses on kaks punkti, salvestatakse see külgnevusloendisse. Selliste külgnevusloendite koostamine toimub allikate ja allikate, valamute ja valamute ning allikate ja valamute vahel. Eraldamise põhjuseks on paindlikkus allikate või valamute teatud temperatuurinõuete lisamiseks.
Igrafi raamatukogu põhjal rakendatakse NetworkGraph klass koos kõigi arvutusmooduli jaoks vajalike funktsioonidega. Kuigi igraph on halvasti dokumenteeritud, pakub see palju paremat jõudlust kui puhtad python-moodulid nagu NetworkX ja laiem platvormi tugi peale Linuxi erinevalt graafi-tööriistast. Klass NetworkGraph kirjeldab pinnal ainult ühte võrku, kuid sisaldab 3 erinevat graafikut. Esiteks graafik, mis kirjeldab võrku, nagu see on määratletud kolme külgnevusloendi abil. Teiseks, sama koherentsusega ala valamud sisemiselt ühendav vastavusgraafik ja maksimaalse vooluhulga arvutamiseks kasutatud maksimaalse voolu graafik.
Sisaldab ainult tegelikke allikaid ja vajub tippudena.
Iga kraanikauss vajab korrespondentsi ID-d, mis näitab, kas see on juba olemasoleva võrguga sisemiselt ühendatud, näiteks ühtsetes piirkondades. Sama korrespondentsi ID-ga valamud on ühendatud uue tipuga, mille servad on nullkaaluga. See on ülioluline minimaalse katvuspuu arvutamisel ja põhjus, miks selle jaoks kasutatakse vastavusgraafikut. Seda funktsiooni rakendatakse ka allikate jaoks, kuid seda ei kasutata.
Kuna igraph ei toeta mitut allikat ja vajub maksimaalse voolu funktsioonis, on vaja lisagraafikut. See tutvustab lõpmatut allikat ja valamu tippu. Iga tõeline allikas on ühendatud lõpmatu allikaga ja iga tõeline kraanikaas on äärega ühendatud lõpmatu kraanikaussi. Pange tähele, et kui valamu on ühendatud kirjavahetuse tipuga, ühendatakse see tipp, mitte kraanikauss ise.
Vastavusgraafiku põhjal arvutatakse minimaalne katvuspuu. Koherentsed valamud ühendavatel servadel on alati kaal 0, nii et need jäävad alati minimaalse kattepuu osaks.
Vool läbi servade, mis ühendavad tegelikke allikaid või valamusid vastavalt lõpmatu allika või kraanikaussi, on piiratud iga allika või kraanikausi tegeliku mahutavusega. Numbrilistel põhjustel normaliseeritakse läbilaskevõime nii, et suurim läbilaskevõime on 1. Vooluhulk vastavusdiagrammis sisalduvate servade alamhulga kaudu on piiratud 1000-ga, mis peaks kõigil intensiivsetel ja eesmärkidel pakkuma piiramatut voolu. Seejärel arvutatakse maksimaalne vooluhulk lõpmatust allikast lõpmatu kraanikausini ja voolu suurus muudetakse algsesse suurusesse. Kuna koherentsed valamud ei ole otseselt ühendatud lõpmatu valamu tipuga, vaid vastavuse tipu kaudu on vool läbi selle piiratud kõigi koherentsete valamute summaga.
Funktsiooni igraph maksimaalse voo funktsiooni rakendamisel kasutatakse Push-relabel algoritmi. Seda tüüpi algoritm ei ole kulutundlik ja ei pruugi alati leida voo marsruutimiseks lühimat viisi. Kulutundlik algoritm pole igraphis saadaval ja jõudlus oleks tõenäoliselt madal, et saaksime tunnipõhise voo lahendada aastaringselt. Kuid kuna varasemaks vähendamine on jõudnud minimaalse ulatuseni, on mitteideaalse lahenduse valimise juhtumid väga piiratud ja ebatõenäolised. Push-relabel algoritmil on ka kalduvus suunata voolu läbi kõige vähem servi. Kujutise teostus näib olevat voolu jaotuse järjekorras determinantne, kui graafikud on vähemalt automatiseeritud, mis on oluline tunnipõhise voolu arvutamisel, kuna servadevaheline kunstlikult sisse viidud voolu võnkumine on ebasoovitav.
Soojusallikad on võetud tööstuslikust andmebaasist. Nende liigse soojuse, Nuts0 ID ja tööstussektori põhjal luuakse iga saidi jaoks koormusprofiil, mis hõlmab igal tunnil aastas. Kavandatud on saitide kohandatud lisamine.
Jahutusradiaatorid põhinevad teadaoleva soojusvajadusega sidusatel aladel. Sidusad alad moodustavad maski ruudustiku jaoks, millele sisenemispunktidena paigutatakse võrdse vahega punktid. Sõltuvalt valitud Nuts2 ID-st omistatakse valamutele elamute kütteprofiil. Kavas on sisenemispunktide ja kraanikausside kohandatud lisamine.
Mainitud koormusprofiilid koosnevad 8760 punktist, mis tähistavad koormust 365 päeva iga tunni kohta. Lisateavet koormusprofiilide kohta leiate siit.
Kuna kaugküttesüsteemidel on suur soojusmahtuvus, ei tähenda vooluhulga tipp, et ülekandeliinid peavad selle lühikese soojusenergia hetkega kohale tooma. Seetõttu määratakse ülekandeliinide ja soojusvahetite nõutavad võimsused keskmistatud tippkoormuse järgi. Täpsemalt kasutatakse tuima konvolutsioonifunktsiooni, et keskmist voolu viimase kolme tunni jooksul konvolueerida konstantse funktsiooniga. Sõltuvalt sellest väärtusest valitakse järgmisest tabelist ülekandeliin.
Kasutatavate ülekandeliinide erikulud
| Võimsus MW | Kulud eurodes / mln | Temperatuur ° C | | ------------- |: -------------: | -----: | | 0,2 | 195 | <150 | | 0,3 | 206 | <150 | | 0,6 | 220 | <150 | | 1,2 | 240 | <150 | | 1,9 | 261 | <150 | | 3,6 | 288 | <150 | | 6,1 | 323 | <150 | | 9,8 | 357 | <150 | | 20 | 426 | <150 | | 45 | 564 | <150 | | 75 | 701 | <150 | | 125 | 839 | <150 | | 190 | 976 | <150 | | > 190 | 976 | <150 |
Allika poole soojusvaheti kulud, mis eeldatakse, et õhk on vedelik, arvutatakse
CHsallikas (P) = P tipp * 15 000 € / MW.
Vedeliku ja vedela soojusvaheti kulud valamu poolel määratakse kindlaks
CHsink (P) = P piik * 265 000 € / MW, kui P piik <1 MW või
C HSink (P) = P tipp * 100 000 € / MW veel.
Pumba kulud järgnevad
C Pump (P) = P tipp * 240 000 € / MW, kui P tipp <1MW või
C Pump (P) = P tipp * 90 000 € / MW veel.
Ülekandeliinide vooluhulga läve korral saab neid ületada, et seda voolu ja kulude suhte parandamiseks ületada. Pärast servade eemaldamist tuleb vooluhulk uuesti arvutada, kuna voolu järjepidevus graafikus pole enam tagatud. Kulu ja voolu suhe võib nüüd suureneda ka teiste servade puhul, nii et seda protsessi korratakse seni, kuni kõigi voogude summa enam ei muutu.
Esmalt laaditakse soojusallikad ja valamud nende koormusprofiilidega. Seejärel tehakse kindlaksmääratud raadiusega otsing ja võrk lähtestatakse. Pärast seda taandatakse võrk minimaalse ulatusega puule ja maksimaalne vooluhulk arvutatakse igal aastal aastas. Vooluhulga põhjal arvutatakse iga soojusvaheti, pumba ja ülekandeliini kulud. Kui on määratletud künniskulu ja voolu suhe, teostatakse ülekandeliini protseduur. Lõpuks tagastatakse võrgu kogukulu ja kogu voog ning võrgu paigutus.
Proovijooks Aalborgis.
Proovijooks Aalborgis. Sinine aera tähistab kaugkütet. Oranž osutab soojusallikale ja kollane osutab kaugküttevõrku sisenemispunkti. Kogukulud on 13,7 miljonit eurot ja aastane koguvoog on 185 GWh, mille tulemuseks on 10-aastase investeerimisperioodi jooksul 0,74 ct / kWh.
Selle lehe on kirjutanud Ali Aydemir * ja David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Autoriõigused © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 rahvusvaheline litsents Selle teose litsents on Creative Commons CC BY 4.0 rahvusvahelise litsentsi alusel.
SPDX-litsentsi identifikaator: CC-BY-4.0
Litsentsi tekst: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Soovime avaldada oma sügavat tunnustust projektile Horisont 2020 Hotmaps (toetuslepingu number 723677), mis eraldas raha käesoleva uurimise läbiviimiseks.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Croatian* Czech* Danish* Dutch* Finnish* French* German* Greek* Hungarian* Irish* Italian* Latvian* Lithuanian* Maltese* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
*: machine translated