not logged in | [Login]
Pārmērīga siltuma izmantošana centralizētajai apkurei.
Siltuma pārpalikuma moduļa galvenais elements ir izmantotais avota izlietnes modelis. Tas izveido minimālā garuma pārvades tīklu un aprēķina plūsmu katrai gada stundai, pamatojoties uz dzīvojamo māju apkures slodzes profiliem ar Nuts2 izšķirtspēju un nozares slodzes profiliem ar Nuts0 izšķirtspēju. Balstoties uz vidējām maksimālajām plūsmām gada laikā, var aprēķināt izmaksas par katru pārvades līniju un siltummaini avota un izlietnes pusē.
Balstoties uz Nuts0 ID un rūpniecības nozari, katram avotam tiek piešķirts ik gadu izšķirtspējīgs kravas profils.
Balstoties uz centralizētās siltumapgādes potenciāla aprēķināšanas moduli, vienādos apgabalos tiek izveidoti ieejas punkti. Atkarībā no ieejas punktu Nuts2 ID tiek piešķirts slodzes profils.
Noteiktā rādiusā tiek pārbaudīts, kuri avoti atrodas diapazonā viens no otra, kuri izlietnes atrodas viena otra diapazonā un kuri izlietnes ir avotu diapazonā. To var attēlot ar grafiku ar avotiem un izlietnēm, kas veido virsotnes, un diapazonā esošās virsotnes ir savienotas ar malu.
Minimālo aptverošo koku aprēķina ar malu attālumu kā svaru. Rezultātā diagramma saglabā savu savienojamību, vienlaikus iegūstot minimālo kopējo malu garumu. Ņemiet vērā, ka sakarīgu zonu ieejas punkti ir bez maksas savienoti iekšēji, jo tie veido savu izplatīšanas tīklu.
Maksimālo plūsmu no avotiem uz izlietnēm aprēķina par katru gada stundu.
Gada maksimālā plūsma, kas vidēji aprēķināta 3 stundu laikā, nosaka vajadzīgo jaudu pārvades līnijām un siltummaiņiem. Pārvades līniju izmaksas ir atkarīgas no garuma un jaudas, savukārt siltummaiņu izmaksas ietekmē tikai jauda. Avota pusē tiek pieņemts, ka siltummainis ir gaiss-šķidrs ar integrētu pārvades līnijas sūkni, un izlietnes pusē - šķidrums-šķidrums siltummainis.
Tā kā ir zināmas katras pārvades līnijas izmaksas un plūsma, līnijas ar visaugstāko izmaksu un plūsmas attiecību var noņemt un plūsmu pārrēķināt, līdz tiek sasniegtas vēlamās izmaksas par plūsmu.
Lai aprēķinātu attālumu starp diviem punktiem, izmanto nelielu loksodroma garuma leņķa tuvinājumu. Lai gan ir arī precīza ortodroma attāluma ieviešana, paaugstinātai precizitātei nav reāla ieguvuma, jo mazie attālumi lielākoties ir mazāki par 20 km un reālā pārvades līnijas garuma nenoteiktība ir saistīta ar daudziem faktoriem, piemēram, topoloģiju. Ja divi punkti atrodas rādiusa diapazonā, tas tiek saglabāts blakus esošo personu sarakstā. Šādu blakus esošo sarakstu izveidošana notiek starp avotiem un avotiem, izlietnēm un izlietnēm, kā arī avotiem un izlietnēm. Atdalīšanas iemesls ir elastība pievienot noteiktas temperatūras prasības avotiem vai izlietnēm.
Balstoties uz igrāfa bibliotēku, tiek ieviesta NetworkGraph klase ar visām aprēķina modulim nepieciešamajām funkcijām. Kaut arī igraph ir vāji dokumentēts, tas piedāvā daudz labāku veiktspēju nekā tīri python moduļi, piemēram, NetworkX, un plašāks platformas atbalsts ārpus Linux, atšķirībā no grafika rīka. Klase NetworkGraph apraksta tikai vienu tīklu uz virsmas, bet satur 3 dažādus grafikus. Pirmkārt, diagramma, kurā aprakstīts tīkls, kā to nosaka trīs blakus esošie saraksti. Otrkārt, korespondences grafiks, kas iekšēji savieno tā paša koherentā apgabala izlietnes, ir pēdējais maksimālās plūsmas grafiks, kas izmantots maksimālās plūsmas aprēķinam.
Satur tikai reālos avotus un izlietnes kā virsotnes.
Katrai izlietnei ir nepieciešams korespondences ID, kas norāda, vai tas ir iekšēji savienots ar jau esošu tīklu, piemēram, saskaņotās zonās. Izlietnes ar tādu pašu korespondences ID ir savienotas ar jaunu virsotni ar malām ar nulles svaru. Tas ir ļoti svarīgi, lai aprēķinātu minimālo aptverošo koku, un iemesls, kāpēc tam tiek izmantota korespondences diagramma. Šī funkcija tiek ieviesta arī avotiem, bet netiek izmantota.
Tā kā igrāfs neatbalsta vairākus avotus un darbojas maksimālās plūsmas funkcijā, ir nepieciešams papildu grafiks. Tas ievieš bezgalīgu avotu un izlietnes virsotni. Katrs reālais avots ir savienots ar bezgalīgo avotu, un katrs reālais izlietne ir savienots ar bezgalīgo izlietni ar malu. Ņemiet vērā: ja izlietne ir savienota ar sarakstes virsotni, šī virsotne tiks savienota, nevis pati izlietne.
Balstoties uz atbilstības grafiku, tiek aprēķināts minimālais aptverošais koks. Malām, kas savieno koherentās izlietnes, vienmēr ir svars 0, tāpēc tās vienmēr paliks minimālā aptverošā koka sastāvdaļa.
Plūsma caur malām, kas savieno reālos avotus vai izlietnes attiecīgi ar bezgalīgo avotu vai izlietni, tiek ierobežota līdz katra avota vai izlietnes reālajai ietilpībai. Skaitlisku iemeslu dēļ kapacitātes tiek normalizētas tā, lai lielākā ietilpība būtu 1. Plūsma caur korespondences diagrammā esošo malu apakškopu ir ierobežota līdz 1000, kurai visām intensīvajām vajadzībām un mērķiem vajadzētu būt neierobežotai. Tad tiek aprēķināta maksimālā plūsma no bezgalīgā avota uz bezgalīgo izlietni un plūsma mainīta uz sākotnējo izmēru. Tā kā koherentās izlietnes nav tieši savienotas ar bezgalīgo izlietnes virsotni, bet pēc korespondences virsotnes plūsma caur to ir ierobežota ar visu koherento izlietņu summu.
Igrāfa maksimālās plūsmas funkcijas ieviešanai tiek izmantots Push-rebell algoritms. Šāda veida algoritms nav atkarīgs no izmaksām, un tas ne vienmēr var atrast īsāko plūsmas maršrutēšanas veidu. Igraph nav pieejams izmaksu ziņā jutīgs algoritms, un veiktspēja, visticamāk, būs zema, lai visu gadu varētu izšķirt stundu plūsmu. Bet tāpēc, ka iepriekš tika samazināts līdz minimālajam kokam, gadījumi, kad tiek izvēlēts ideāls risinājums, ir ļoti ierobežoti un maz ticami. Push-relabel algoritmam ir tendence arī virzīt plūsmu pa vismazāko malu daudzumu. Šķiet, ka attēla attēlojums ir determinēts plūsmas sadalījuma secībā, ja grafiki ir vismaz automatizēti, kas ir svarīgi stundās balstītas plūsmas aprēķinam, jo nav vēlama mākslīgi ieviesta plūsmas svārstība starp malām.
Siltuma avoti tiek ņemti no rūpniecības datu bāzes. Balstoties uz Nuts0 ID un rūpniecības nozares pārmērīgo siltumu, katrai vietnei tiek izveidots slodzes profils, kas aptver katru gada stundu. Plānota vietņu pievienošana pēc pasūtījuma.
Siltuma izlietnes ir balstītas uz saskaņotām vietām ar zināmu siltuma pieprasījumu. Saskaņotie laukumi veido masku režģim, uz kura vienādus attālumus punkti tiek novietoti kā ieejas punkti. Atkarībā no izvēlētā Nuts2 ID izlietnēm tiek piešķirts dzīvojamo māju apkures profils. Plānots pievienot ieejas punktus un izlietnes pēc pasūtījuma.
Minētie kravas profili sastāv no 8760 punktiem, kas norāda slodzi uz katru stundu 365 dienu laikā. Papildinformāciju par kravas profiliem var atrast šeit.
Tā kā centralizētās siltumapgādes sistēmām ir liela siltuma jauda, plūsmas maksimums nenozīmē, ka elektropārvades līnijām ir nekavējoties jāpiegādā šis īsais siltuma smaile. Tāpēc pārvades līniju un siltummaiņu nepieciešamās jaudas nosaka ar vidējo maksimālo slodzi. Konkrēti, mīksto konvolūcijas funkciju izmanto, lai caurmēra plūsmu pēdējās trīs stundās, veicot konvolūciju ar nemainīgu funkciju. Atkarībā no šīs vērtības tiek izvēlēta pārvades līnija no nākamās tabulas.
Izmantoto pārvades līniju īpašās izmaksas
| Jauda MW | Izmaksas euro / miljoni | Temperatūra ° 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 |
Tiek aprēķinātas izmaksas siltummaiņa avota pusē, ko pieņem kā gaisu šķidrumam
C HS avots (P) = P maksimums * 15 000 € / MW.
Izmaksas no šķidruma līdz šķidram siltummainim izlietnes pusē tiek noteiktas ar
C HSink (P) = P maksimums * 265 000 € / MW, ja P pīķis <1 MW vai
C HSink (P) = P maksimums * 100 000 € / MW cits.
Sūkņa izmaksas seko
C Sūknis (P) = P maksimums * 240 000 € / MW, ja P maksimums <1 MW vai
C Sūknis (P) = P maksimums * 90 000 € / MW cits.
Ar izmaksu un plūsmas slieksni pārvades līnijām tos var noņemt, ja tos pārsniedz, lai uzlabotu plūsmas un izmaksu attiecību. Pēc malu noņemšanas plūsma ir jāpārrēķina, jo vairs nav garantēta plūsmas nepārtrauktība grafikā. Pašlaik izmaksu un plūsmas attiecība var palielināties arī citām malām, tāpēc šo procesu atkārto, līdz visu plūsmu summa vairs nemainās.
Vispirms siltuma avotus un izlietnes noslogo ar to slodzes profiliem. Tad tiek veikta fiksētā rādiusa meklēšana, un tīkls tiek inicializēts. Pēc tam tīkls tiek samazināts līdz tā minimālajam kokam, un maksimālā plūsma tiek aprēķināta par katru gada stundu. Balstoties uz plūsmu, tiek aprēķinātas izmaksas par katru siltummaini, sūkni un pārvades līniju. Ja ir noteikta sliekšņa izmaksu un plūsmas attiecība, tiek veikta pārvades līnijas noņemšana. Noslēgumā tiek atgrieztas kopējās tīkla izmaksas un kopējā plūsma, kā arī tīkla izkārtojums.
Paraugu skrējiens Olborgā.
Paraugu skrējiens Olborgā. Zilās aeras attēlo centrālapkuri. Oranžais punkts norāda siltuma avotu un dzeltenais norāda ievades punktus uz centralizētās siltumapgādes tīklu. Kopējās izmaksas ir 13,7 miljoni euro, un kopējā gada plūsma ir 185 GWh, kā rezultātā 10 gadu investīciju periods ir 0,74 ct / kWh.
Šīs lapas autori ir Ali Aydemir * un David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsrūe
Autortiesības © 2016-2018: Ali Ajdemirs, Deivids Šilings
Creative Commons Attribution 4.0 starptautiskā licence Šis darbs ir licencēts ar Creative Commons CC BY 4.0 starptautisko licenci.
SPDX-licences identifikators: CC-BY-4.0
Licences teksts: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Mēs vēlamies izteikt visdziļāko atzinību Horizon 2020 karsto karšu projektam (dotācijas līguma numurs 723677), kas sniedza finansējumu šīs izmeklēšanas veikšanai.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Croatian* Czech* Danish* Dutch* Estonian* Finnish* French* German* Greek* Hungarian* Irish* Italian* Lithuanian* Maltese* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
*: machine translated