CM Stadsverwarming potentiële economische beoordeling

Inhoudsopgave

In een oogopslag

Met deze rekenmodule kunt u potentiële stadsverwarmingsgebieden bepalen op basis van een vereenvoudigde inschatting van de warmtedistributie- en transportkosten. Input voor de module zijn warmtevraag en bruto vloeroppervlak dichtheidskaarten, kosten van netwerkuitbreiding, ontwikkeling van warmtevraag en aansluittarieven, afschrijvingstijd, rentevoet en een drempel voor de geaccepteerde warmtedistributiekosten. Bovendien berekent het de kosten van transmissielijnen tussen geïdentificeerde stadsverwarmingsgebieden.

To Top

Invoering

Deze rekenmodule gebruikt een warmtedichtheidskaart (HDM) en een bruto-vloeroppervlakte-dichtheidskaart om een op GIS gebaseerde methode voor te stellen voor het bepalen van potentiële DH-gebieden met specifieke aandacht voor stadsverwarmingsnetkosten. In de toolbox heeft de gebruiker de mogelijkheid om de standaardgegevensset te gebruiken die door de toolbox wordt geleverd, namelijk warmtevraagdichtheidskaart en de bruto-vloeroppervlakdichtheidskaart , of om eigen lagen van hetzelfde type te gebruiken die worden geüpload naar het persoonlijke Hotmaps-account. De DH-gebieden worden bepaald door het uitvoeren van gevoeligheidsanalyses op de HDM, waarbij rekening wordt gehouden met de vooraf gedefinieerde bovengrens van de gemiddelde distributiekosten. De benadering maakt bovendien de schatting mogelijk van de lengte en diameter van transmissielijnen en hun bijbehorende kosten. De outputs zijn GIS-lagen die gebieden illustreren die economisch levensvatbaar zijn voor de constructie van DH, evenals de kostenminimale transmissielijnen die deze gebieden met elkaar verbinden. De rekenmodule kan worden gebruikt om de impact te bestuderen van parameters zoals het plafond van de netkosten en het marktaandeel op het potentieel en op de uitbreiding en uitbreiding van de DH-systemen.

To Top

Ingangen en uitgangen

De invoerlagen en parameters evenals uitvoerlagen en parameters voor de CM zijn als volgt.

Invoerlagen en parameters zijn:

  • Parameters:
    • Eerste jaar van investering
    • Vorig jaar van investering: bepaalt in hoeveel jaar u het beoogde DH-marktaandeel moet bereiken.
    • Afschrijvingstijd in jaren : een hogere afschrijvingstijd maakt de totale kosten lager, omdat uw systeem langer meegaat en langer meegaat
    • Geaccumuleerde energiebesparing: De verwachte hoeveelheid energie die wordt bespaard in het laatste jaar van de investering door bijvoorbeeld het aanpassen van de gebouwen ten opzichte van de warmtevraag in het eerste jaar van de investering . hogere geaccumuleerde energiebesparingen betekent lagere dichtheden van de warmtevraag en waarschijnlijk zal dit leiden tot hogere specifieke distributienetkosten.
    • DH-marktaandeel aan het begin van de investeringsperiode: toont de huidige staat in het geselecteerde gebied.
    • DH-marktaandeel aan het einde van de investeringsperiode: het beoogde marktaandeel dat u wilt bereiken.
    • Rente
    • DH-netkostenplafond in EUR / MWh : In potentiële DH-gebieden mogen de distributienetkosten dit gedefinieerde distributienetkostenplafond niet overschrijden.
    • Bouwkosten constant EUR / m en bouwkosten coëfficiënt EUR / m2
    • Vollasturen: wordt gebruikt om de piekbelasting te berekenen, wat belangrijk is voor de maatvoering van leidingen. Hier wordt deze uitsluitend gebruikt voor het transportnet.
    • MIPGap: een optimalisatie oplosser optie, waarmee u kunt bepalen hoe nauwkeurig uw antwoord moet zijn. Merk op dat kleinere gaten leiden tot een hogere nauwkeurigheid ten koste van een hogere CPU-tijd.
  • Lagen:
    • Kaart met warmtedichtheid en dichtheid van bruto-vloeroppervlak: standaardkaarten zijn beschikbaar in de toolbox; eigen geüploade kaarten kunnen ook in de CM worden gebruikt
      • in rasterformaat (* .tif)
      • met een resolutie van 1 hectare
      • dichtheden van de vraag in MWh / ha en dichtheden van het bruto vloeroppervlak in m 2 / ha

Uitvoerlagen en parameters zijn:

  • Parameters:
    • Totale vraag in de geselecteerde regio in het eerste jaar van investering in MWh
    • Totale vraag in de geselecteerde regio in het laatste jaar van investering in MWh
    • Maximaal potentieel van DH-systeem gedurende de investeringsperiode in MWh
    • Energetisch specifieke DH-netkosten in EUR / MWh
    • Energetische specifieke DH-distributienetkosten in EUR / MWh
    • Energetische specifieke DH-transmissienetkosten in EUR / MWh
    • Specifieke DH-distributienetkosten per meter in EUR / m
    • Specifieke DH-transmissienetkosten per meter in EUR / m
    • Totale netkosten - annuïteit in EUR / jr
    • Totale kosten van het distributienet - annuïteit in EUR / jr
    • Totale transportnetkosten - annuïteit in EUR / jr
    • Totale geullengte van het distributienet in km
    • Totale sleuflengte van het transmissienet in km
    • Totaal aantal samenhangende gebieden
    • Aantal economisch samenhangende gebieden
  • Lagen:
    • Dichtheid warmtevraag in het laatste jaar van de investeringsperiode (rekening houdend met energiebesparing) in rasterformaat
    • DH-gebieden (zowel economische als niet-economische) in shapefile-formaat
    • Transmissielijnen en hun capaciteiten in shapefile-formaat

To Top

Methode

Hier wordt een korte uitleg van de methodologie gegeven. Voor een meer volledige uitleg van de methodologie en formuleringen verwijzen we naar de open access paper die over deze rekenmodule is gepubliceerd [ 1 ].

Het doel van de rekenmodule is om regio's te vinden waar DH-systemen kunnen worden gebouwd zonder een door de gebruiker gedefinieerd gemiddeld specifiek kostenplafond in EUR / MWh te overschrijden. Dit gebeurt onder de volgende veronderstellingen:

  • De economische DH-zone met de hoogste warmtevraag wordt beschouwd als de enige beschikbare warmtebron. Het produceert de warmte voor zichzelf en alle andere economisch samenhangende gebieden.
  • tussen twee DH-gebieden kan warmte in één richting stromen,
  • de jaarlijkse DH-vraag wordt geacht constant te blijven na het laatste jaar van de investeringsperiode
  • de gedefinieerde marktaandelen en relatieve energiebesparingen zijn in alle cellen van het geanalyseerde gebied gelijk.
  • Het model creëert slechts één aangesloten DH-systeem. Het is niet mogelijk om twee of meer onafhankelijke netwerken te hebben.
  • De invoerparameter "grid kostenplafond" wordt vermenigvuldigd met ~ 95% om het distributienet kostenplafond te verkrijgen. Deze waarde wordt gebruikt voor het bepalen van potentiële DH-gebieden.

Het bepalen van economische DH-gebieden gebeurt in drie stappen. Raadpleeg de meegeleverde testruns voor meer details.

STAP 1: Berekening van distributienetkosten op basis van warmtevraag en plotverhouding met behulp van geselecteerde warmtedichtheid en bruto-vloeroppervlakdichtheidskaarten

STAP 2: Bepaling van potentiële DH-gebieden

STAP 3: Bepaling van economische DH-gebieden en transmissielijncapaciteiten en -configuratie die nodig is om deze gebieden met elkaar te verbinden.

Oplosser opties

Deze rekenmodule gebruikt een Gurobi-oplosser om het optimalisatieprobleem op te lossen. Om een stabiele functionaliteit van de rekenmodule te garanderen, hebben we verschillende opties geïntroduceerd om het optimalisatieprobleem op te lossen. Deze opties zijn als volgt:

  • De kloof tussen de onder- en bovengrens van de doelstelling is ingesteld op 0,01 (MIPGap = 1e-2).
    • Een kleinere tussenruimte geeft meestal een nauwkeuriger antwoord. Dit kan echter erg duur zijn vanuit het perspectief van de CPU-tijd.
  • Het relatieve verschil tussen de primaire en dubbele objectieve waarde werd ingesteld op 0,0001 (BarConvTol = 1e-4).
  • De oplosserfocus is ingesteld op 1 om de haalbare oplossingen te vinden. Hier is de focus noch optimaliteit, noch objectief gebonden (MIPFocus = 1).
  • We hebben de hoeveelheid gebruikte RAM beperkt tot 500 MB om niet in kritieke situaties te komen in het geval van gelijktijdige runs door verschillende gebruikers (NodefileStart = 0,5).

To Top

GitHub repository van deze rekenmodule

Hier krijg je de meest geavanceerde ontwikkeling voor deze rekenmodule.

To Top

Voorbeeldrun

Hier wordt de rekenmodule uitgevoerd voor de case study van Wenen, Oostenrijk. Gebruik eerst de "Go To Place" -balk om naar Wenen te navigeren en de stad te selecteren. Klik op de knop "LAGEN" om de balk "LAGEN" te openen en klik vervolgens op het tabblad "CALCULATION MODULE". Selecteer in de lijst met rekenmodules "CM - STREEKVERWARMINGSPOTENTIEEL: ECONOMISCHE BEOORDELING".

Testrun: standaard invoerwaarden voor de casestudy van Wenen

De opgegeven standaardwaarden in de toolbox zijn in principe geschikt voor Wenen, dwz het is mogelijk niet geschikt voor andere regio's en moeten worden aangepast afhankelijk van uw casestudy. De berekening wordt gedaan voor de periode van 2018 tot 2030 (2018 is het jaar 0 en 2030 is het jaar 12 en de investeringsperiode wordt 12 jaar). De verwachte gecumuleerde energiebesparingsratio toont de afname van de warmtevraag ten opzichte van het begin van de investeringsperiode (jaar 2018). Het DH-marktaandeel verwijst naar het marktaandeel binnen de DH-gebieden. De waarde aan het begin van de investeringsperiode (jaar 2018) geeft het daadwerkelijke marktaandeel weer (meestal bekend). Het verwachte marktaandeel aan het einde van de investeringsperiode is wat u verwacht te bereiken. Deze waarde is afkomstig van wegenkaarten, scenario's, polissen etc. Voor het standaardgeval gaan we uit van de rentevoet van 5 procent. Het DH-netkostenplafond wordt vermenigvuldigd met ~ 95% om een kostenplafond voor het distributienet te verkrijgen. Met behulp van deze waarde worden de potentiële DH-gebieden verkregen. Binnen de potentiële gebieden mogen de gemiddelde kosten van het distributienet niet hoger zijn dan het plafond van de distributienetkosten. De waarde van vollasturen wordt gebruikt om de piekbelasting te schatten en een geschikte dimensie voor het transportnet te vinden.

De bouwkostenconstante en de bouwkostencoëfficiënt zijn afkomstig uit referentie [ 2, 3 ]. De verkregen regio's zijn erg gevoelig voor deze waarden. Daarom raden we als algemene opmerking aan om eerst met deze waarden te berekenen en alleen als u denkt dat deze waarden leiden tot een over- of onderschatting van uw resultaten, ze dan aan te passen.

Standaard worden de warmtedichtheidskaart en de bruto-vloeroppervlakte-dichtheidskaart die door de toolbox worden geleverd, gebruikt voor de berekening. U kunt uw eigen geüploade lagen gebruiken om de berekening uit te voeren. In deze voorbeeldrun gebruiken we standaardlagen.

Druk nu op de knop "RUN CM" en wacht tot de berekening klaar is.

BELANGRIJKE OPMERKING : Houd er rekening mee dat deze rekenmodule enkele minuten kan duren om de definitieve oplossing te vinden. Als uw berekening erg lang duurt (meer dan 10 minuten), selecteert u een kleinere regio voor uw berekening. Ook kan het gebruik van willekeurige waarden tot een lange rekentijd leiden. Zorg er daarom voor dat uw opgegeven waarden geschikt zijn voor de geselecteerde regio.

De volgende afbeelding toont de verkregen resultaten voor de opgegeven invoerparameters in Wenen. De belangrijkste indicatoren worden getoond in het RESULTS-venster. Bovendien kunt u enkele indicatoren krijgen door op elk afzonderlijk potentieel gebied op de kaart te drukken.

Figure 1

De uitvoerlagen verschijnen in de LAGEN-balk onder het gedeelte Berekeningsmodule.

To Top

Referenties

[1] Fallahnejad M., Hartner M., Kranzl L., Fritz S. Impact van de distributie- en transmissie-investeringskosten van stadsverwarmingssystemen op het stadsverwarmingspotentieel. Energy Procedia 2018; 149: 141-50. doi: 10.1016 / j.egypro.2018.08.178.

[2] Persson U., Werner S. Warmtedistributie en het toekomstige concurrentievermogen van stadsverwarming. Appl Energy 2011; 88: 568-76. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.09.020.

[3] Persson U, Wiechers E, Möller B, Werner S. Heat Roadmap Europe: Warmtedistributiekosten. Energie 2019; 176: 604-22. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.03.189.

To Top

Hoe te citeren

Mostafa Fallahnejad, in Hotmaps-Wiki, CM-Stadsverwarming-potentieel-economische-beoordeling (september 2020)

To Top

Auteurs en recensenten

Deze pagina is geschreven door Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

☑ Deze pagina is beoordeeld door Marcul Hummel ( e-think ).

To Top

Licentie

Auteursrecht © 2016-2020: Mostafa Fallahnejad

Creative Commons Attribution 4.0 Internationale licentie

Dit werk is gelicentieerd onder een Creative Commons CC BY 4.0 internationale licentie.

SPDX-licentie-ID: CC-BY-4.0

Licentie-tekst: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html

To Top

Erkenning

We willen onze diepste waardering uitspreken voor het Horizon 2020 Hotmaps-project (subsidieovereenkomst nummer 723677), dat de financiering heeft verstrekt om het huidige onderzoek uit te voeren.

To Top

This page was automatically translated. View in another language:

English (original) Bulgarian* Czech* Danish* German* Greek* Spanish* Estonian* Finnish* French* Irish* Croatian* Hungarian* Italian* Lithuanian* Latvian* Maltese* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Swedish*

* machine translated