not logged in | [Login]
Ten CM-EXCESS POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA pomoże użytkownikowi zidentyfikować potencjał integracji nadwyżki ciepła w sieciach ciepłowniczych. Potencjały oparte są na POTENCJAŁU OGRZEWANIA CM. W CM określono obszary o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych. POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS pokazuje, ile ciepła może pokryć nadwyżka ciepła w przemyśle w tych obszarach. Nie oznacza to jednak, że sieć ciepłownicza już istnieje w tym regionie.
Następujące dane i metody są łączone dla poprzedniego zadania.
Dane:
Wymagania grzewcze dla pobliskich obszarów z korzystnymi warunkami dla sieci ciepłowniczych, które są rozwiązywane co godzinę (z CM - POTENCJAŁ OGRZEWANIA POTENCJAŁU).
Dane dotyczące nadmiernych ilości ciepła w przedsiębiorstwach przemysłowych w okolicy, które są również rozwiązywane co godzinę (z zestawu danych przemysłowych w bazie danych).
Założenia dotyczące kosztów wymienników ciepła, pomp i rurociągów, a także strat ciepła dla rurociągów ciepłowniczych.
Metoda (uproszczona):
Celem tej metody jest przedstawienie możliwie największego nadmiaru przepływu ciepła przy niezbyt wielu, a tym samym zbyt długich rurociągach do ewentualnych użytkowników ciepłownictwa poprzez generowanie sieci o maksymalnych przepływach. Jednak szczególnie niewydajne linie transportowe (o niskim przepływie ciepła, a zatem o wysokich specyficznych kosztach transportu ciepła) nie są brane pod uwagę w końcowej sieci. Użytkownik może określić próg efektywności ekonomicznej poszczególnych linii transportowych (por. Próg linii przesyłowej).
Podstawowe tło tego podejścia jest następujące: jeśli istnieje tylko kilka źródeł nadmiaru ciepła, zawsze można wziąć pod uwagę pojedynczy rurociąg na źródło w celu transportu ciepła do pobliskiego obszaru o sprzyjających warunkach dla ciepłownictwa komunalnego. Jeśli jednak istnieje kilka nadmiarowych źródeł ciepła, które mają przepływać do tego samego obszaru, sensowne byłoby gromadzenie ciepła i transportowanie go do obszaru większym wspólnym rurociągiem. Podejście z jedną rurą na źródło ma tendencję do przeceniania wysiłku związanego z rurociągami.
Aby temu przeciwdziałać, problem planowania rurociągu został przybliżony, zakładając problem z przepływem sieci. Heurystyka służy do rozwiązania problemu, w którym nadmiar ciepła może być wiązany i transportowany do potencjalnych użytkowników. Konkretny projekt metodyczny rozwiązania z podejściem drzewa o minimalnej rozpiętości opisano w odpowiedniej części metodycznej. Projekt rurociągu określony w poprzednim kontekście nie stanowi zatem szczegółowego planowania ani rzeczywistego prowadzenia do celu, ale służy jedynie do przybliżenia kosztów rozkładu nadwyżek ciepła w pobliskich obszarach o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych (patrz CM - POTENCJAŁ NA OGRZEWANIE, OKREŚLONE OBSZARY). To przybliżenie kosztów dotyczy zatem całej sieci.
Wyniki należy najpierw zinterpretować w następujący sposób: jeżeli zarejestrowane nadwyżki ciepła miałyby zostać przetransportowane razem do wskazanych pobliskich obszarów, wówczas koszty dystrybucji ciepła mogłyby być rzędu wielkości wskazanej przez narzędzie (por. Koszt zrównany zaopatrzenia w ciepło). Z reguły wartości dla całej sieci są również dobrym wskaźnikiem początkowym dla poszczególnych rurociągów. Celem tych wyników jest zatem dostarczenie projektantowi lub planiście projektu rzędu wielkości dla ewentualnych kosztów dystrybucji.
Obszary ciepłownicze (na razie bezpośrednio zapewniane przez potencjał ciepłowniczy CM)
Baza danych przemysłowych (domyślnie dostarczana przez zestaw narzędzi)
Załaduj profile dla przemysłu
Profile obciążeń do ogrzewania domów i ciepłej wody użytkowej
Min. zapotrzebowanie na ciepło w hektarach
Patrz DH Potencjał CM .
Min. zapotrzebowanie na ciepło w strefie DH
Patrz DH Potencjał CM .
Promień wyszukiwania w km
Maksymalna długość linii przesyłowej od punktu do punktu.
Żywotność sprzętu w latach
Ujednolicone koszty ciepła odnoszą się do tego okresu.
Stopa dyskontowa w%
Oprocentowanie kredytu wymagane do budowy sieci.
Współczynnik kosztów
Czynnik do dostosowania kosztów sieci w przypadku, gdy wartości domyślne nie odzwierciedlają dokładnie kosztów. Niezbędne dla sieci inwestycje są mnożone przez ten czynnik. Domyślne koszty można znaleźć tutaj .
Koszty operacyjne w%
Koszty operacyjne sieci rocznie. W procentach inwestycji niezbędnych do sieci.
Wartość progowa dla linii przesyłowych w ct / kWh
Maksymalny wyrównany koszt ciepła każdej indywidualnej linii przesyłowej. Za pomocą tego parametru można kontrolować wyrównany koszt ciepła dla całej sieci. Niższa wartość oznacza niższy poziom kosztów ciepła, ale również zmniejszenie zużycia nadmiaru ciepła i odwrotnie.
Rozdzielczość czasowa
Ustawia interwał między obliczeniami przepływu sieci w ciągu całego roku. Może być jedną z następujących wartości: (godzina, dzień, tydzień, miesiąc, rok)
Rozdzielczość przestrzenna w km
Ustawia odległość punktu wejścia w kierunku długości i szerokości geograficznej w obszarach dh.
Linie przesyłowe
Plik kształtu pokazujący sugerowane linie przesyłowe z ich temperaturą, rocznym przepływem ciepła i kosztem. Szczegóły można znaleźć tutaj.
Całkowite nadwyżki ciepła w wybranym obszarze w GWh
Całkowity nadmiar ciepła dostępny w zakładach przemysłowych na wybranym obszarze i w pobliżu.
Nadmiar ciepła podłączony w GWh
Całkowity nadmiar ciepła dostępny w zakładach przemysłowych podłączonych do sieci.
Nadmiar ciepła wykorzystany w GWh
Rzeczywiste nadwyżki ciepła wykorzystane przez dh.
Niezbędne inwestycje w sieć w EUR
Potrzebne są inwestycje do budowy sieci.
Roczne koszty sieci w EUR / rok
Koszty spowodowane przez rentę roczną i koszty operacyjne sieci rocznie.
Ujednolicone koszty zaopatrzenia w ciepło w ct / kWh
wyrównany koszt ciepła całej sieci.
Potencjał DH i nadmiar ciepła
Grafika przedstawiająca potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Nadmiar zużytego ciepła i konieczność inwestycji
Grafika przedstawiająca roczne dostarczone nadwyżki ciepła do inwestycji niezbędnych dla sieci. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Nadwyżka zużytego ciepła i wyrównany koszt
Grafika przedstawiająca roczne nadwyżki dostarczonego ciepła do wyrównanego kosztu sieci i odpowiedniego progu linii przesyłowej. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Krzywe obciążenia
Grafika przedstawiająca miesięczne zapotrzebowanie na ciepło i nadwyżkę. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Krzywe obciążenia
Wykres przedstawiający średnie dzienne zapotrzebowanie na ciepło i nadwyżkę. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Przykład linii transmisyjnej wyświetlanej w przyborniku Kliknięcie linii transmisyjnej spowoduje wyświetlenie dodatkowych informacji.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Więcej informacji na temat rocznego zapotrzebowania na ciepło i potencjału DH można znaleźć tutaj . Nadwyżka ciepła, połączone nadwyżki ciepła i zużyte nadwyżki ciepła są takie same, jak ich równie nazwane wskaźniki .
Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej Oś X reprezentuje roczny przepływ, a oś Y niezbędną inwestycję dla całej sieci. Zauważ, że oś X nie jest liniowa i może być myląca. Zawsze sprawdzaj rzeczywiste wartości! Pomarańczowy punkt reprezentuje sieć przy aktualnie ustawionym progu linii przesyłowej . Odchylenia od wskaźnika potrzebnej inwestycji są powszechne, ponieważ grafika jest generowana z mniejszą dokładnością z powodu złożoności obliczeniowej. Trend i przebieg wykresu przedstawiają wpływ progu linii przesyłowej na sieć i mogą być naprawdę pomocne. Zwłaszcza w połączeniu z następną grafiką . W przypadku małych sieci ta grafika może nie wyświetlać żadnych użytecznych informacji, ponieważ sieć nie jest wystarczająco złożona, aby wprowadzić zmiany.
Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Oś X reprezentuje roczny przepływ, a oś Y wyrównuje koszty ciepła i próg linii przesyłowej . Pomarańczowe punkty oznaczają sieć przy aktualnie ustawionym progu linii przesyłowej . Ponieważ krzywa progowa linii przesyłowej może być skalowana o wiele wyżej niż koszty ujednolicone, pomocne może być wyłączenie widoku krzywej progowej linii przesyłowej, jak pokazano na poniższym obrazku. W przypadku małych sieci ta grafika może nie wyświetlać żadnych użytecznych informacji, ponieważ sieć nie jest wystarczająco złożona, aby wprowadzić zmiany.
Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Odchylenia od wyrównanych kosztów wskaźnika ciepła są powszechne, ponieważ grafika jest generowana z mniejszą dokładnością z powodu złożoności obliczeniowej. Trend i przebieg wykresu przedstawiają wpływ progu linii przesyłowej na sieć i mogą być naprawdę pomocne. Po wybraniu pożądanego wyrównanego kosztu ciepła można ponownie włączyć krzywą progową linii przesyłowej, a odpowiedni próg linii przesyłowej dla żądanego wyrównanego kosztu można odczytać, przesuwając kursor nad krzywą w tym punkcie. Więcej informacji na temat korzystania z grafiki można znaleźć tutaj.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Oś x reprezentuje czas i moc osi y. Niebieskie krzywe reprezentują zapotrzebowanie na ciepło w obszarach DH, a czerwone - dostępne nadwyżki ciepła. Przecięcie obu krzywych reprezentuje rzeczywisty całkowity przepływ ciepła. Górna grafika pokazuje przepływ w ciągu roku, a dolna przepływ w ciągu dnia. Pamiętaj, że rozdzielczość czasowa musi być ustawiona co najmniej na „miesiąc” dla górnej i „godzinę”, aby dolna grafika była reprezentatywna.
Kluczowym elementem modułu nadmiarowego ciepła jest zastosowany model zlewu źródłowego. Konstruuje sieć przesyłową o minimalnej długości i oblicza przepływ dla każdej godziny roku w oparciu o profile obciążenia ogrzewania mieszkaniowego o rozdzielczości Nuts2 i profile obciążenia przemysłu o rozdzielczości Nuts0. Na podstawie uśrednionych szczytowych przepływów w ciągu roku można obliczyć koszty dla każdej linii przesyłowej i wymiennika ciepła po stronie źródła i zlewu.
Na podstawie identyfikatora Nuts0 i sektora przemysłowego do każdego źródła przypisywany jest całoroczny profil obciążenia co godzinę.
W oparciu o moduł obliczania potencjału ciepłowniczego w równych obszarach tworzone są punkty wejścia w spójnych obszarach. W zależności od identyfikatora Nuts2 punktów wejścia przypisywany jest profil obciążenia.
W obrębie ustalonego promienia sprawdza się, które źródła znajdują się w zasięgu od siebie, które pochłaniacze znajdują się w odległości od siebie, a które pochłaniacze znajdują się w zasięgu źródeł. Może to być reprezentowane przez wykres ze źródłami i opadami tworzącymi wierzchołki, a wierzchołki w zasięgu połączone są krawędzią.
Minimalne drzewo opinające jest obliczane na podstawie odległości krawędzi jako ciężarów. Powoduje to, że wykres zachowuje łączność przy minimalnej całkowitej długości krawędzi. Należy pamiętać, że punkty wejścia do spójnych obszarów są połączone wewnętrznie za darmo, ponieważ tworzą one własną sieć dystrybucji.
Maksymalny przepływ ze źródeł do zlewów jest obliczany dla każdej godziny w roku.
Szczytowy przepływ w ciągu roku uśredniony w ciągu 3 godzin określa wymaganą wydajność linii przesyłowych i wymienników ciepła. Koszty linii przesyłowych zależą od długości i wydajności, a na koszty wymienników ciepła wpływa tylko wydajność. Po stronie źródła zakłada się wymiennik ciepła powietrze-ciecz ze zintegrowaną pompą dla linii przesyłowej, a po stronie zlewu zakłada się wymiennik ciepła ciecz-płyn.
Ponieważ znany jest koszt i przepływ każdej linii przesyłowej, linie o najwyższym stosunku kosztu do przepływu można usunąć, a przepływ ponownie obliczyć, aż do uzyskania pożądanego kosztu na przepływ.
Do obliczenia odległości między dwoma punktami stosuje się przybliżenie małego kąta długości loksodromu. Chociaż istnieje również dokładna realizacja odległości ortodromu, zwiększona dokładność nie przynosi rzeczywistych korzyści z powodu małych odległości przeważnie mniejszych niż 20 km i niepewności rzeczywistej długości linii przesyłowej z powodu wielu czynników, takich jak topologia. Jeśli dwa punkty znajdują się w promieniu, jest on zapisywany na liście sąsiadów. Tworzenie takich list sąsiedztwa odbywa się między źródłami i źródłami, odbiornikami i odbiornikami oraz źródłami i odbiornikami. Przyczyną separacji jest elastyczność dodawania określonych wymagań temperaturowych dla źródeł lub zlewów.
W oparciu o bibliotekę igraph zaimplementowano klasę NetworkGraph ze wszystkimi funkcjami potrzebnymi do modułu obliczeniowego. Chociaż igraph jest słabo udokumentowany, oferuje znacznie lepszą wydajność niż czyste moduły pythonowe, takie jak NetworkX, i obsługuje szerszą platformę poza Linuksem, w przeciwieństwie do graf-narzędzie. Klasa NetworkGraph opisuje tylko jedną sieć na powierzchni, ale zawiera 3 różne wykresy. Po pierwsze, wykres opisujący sieć zdefiniowaną przez trzy listy przyległości. Po drugie, wykres korespondencji łączący wewnętrznie zlewy o tym samym spójnym obszarze i ostatni wykres maksymalnego przepływu zastosowany do obliczenia maksymalnego przepływu.
Zawiera tylko prawdziwe źródła i pochłania jako wierzchołki.
Każdy zlew potrzebuje identyfikatora korespondencji, który wskazuje, czy jest wewnętrznie połączony z już istniejącą siecią, jak w spójnych obszarach. Zlewy o tym samym identyfikatorze korespondencji są połączone z nowym wierzchołkiem z krawędziami o zerowej gramaturze. Ma to kluczowe znaczenie dla obliczenia minimalnego drzewa opinającego i powodu, dla którego jest do niego wykorzystywany wykres korespondencji. Ta funkcja jest również zaimplementowana dla źródeł, ale nie jest używana.
Ponieważ igraph nie obsługuje wielu źródeł i obniża swoją funkcję maksymalnego przepływu, potrzebny jest wykres pomocniczy. Wprowadza nieskończone źródło i zatapia wierzchołek. Każde prawdziwe źródło jest podłączone do źródła nieskończonego, a każdy prawdziwy zlew jest podłączony do nieskończonego zlewu za pomocą krawędzi. Zauważ, że jeśli zlew jest podłączony do odpowiedniego wierzchołka, ten wierzchołek zostanie podłączony zamiast samego zlewu.
Na podstawie wykresu korespondencji obliczane jest minimalne drzewo opinające. Krawędzie łączące spójne zlewozmywaki zawsze mają wagę 0, więc zawsze pozostaną częścią minimalnego drzewa opinającego.
Przepływ przez krawędzie łączące rzeczywiste źródła lub ujścia odpowiednio z nieskończonym źródłem lub ujściem jest ograniczony do rzeczywistej pojemności każdego źródła lub ujścia. Z powodów numerycznych pojemności są znormalizowane, tak że największa pojemność wynosi 1. Przepływ przez podzbiór krawędzi zawarty na wykresie korespondencji jest ograniczony do 1000, co powinno, dla wszystkich intensywnych celów i nieograniczonych przepływów. Następnie obliczany jest maksymalny przepływ ze źródła nieskończonego do nieskończonego pochłaniacza, a przepływ przeskalowuje się do pierwotnego rozmiaru. Ponieważ spójne pochłaniacze nie są bezpośrednio połączone z nieskończonym wierzchołkiem pochłaniacza, ale przez odpowiedni wierzchołek przepływ przez niego jest ograniczony do sumy wszystkich spójnych pochłaniaczy.
Implementacja funkcji maksymalnego przepływu igraph wykorzystuje algorytm push-relabel. Ten typ algorytmu nie jest wrażliwy na koszty i może nie zawsze znaleźć najkrótszy sposób kierowania przepływem. Algorytm wrażliwy na koszty nie jest dostępny w igraph, a wydajność prawdopodobnie będzie niska, aby móc rozwiązać przepływ godzinny w ciągu roku. Jednak z powodu wcześniejszej redukcji do minimalnego drzewa opinającego przypadki, w których wybrano nie idealne rozwiązanie, są bardzo ograniczone i mało prawdopodobne. Algorytm Push-relabel ma również tendencję do kierowania przepływu przez najmniejszą liczbę krawędzi. Implementacja igraph wydaje się deterministyczna w kolejności alokacji przepływu, jeśli wykresy są co najmniej automorfizmami, co jest ważne dla godzinowego obliczania przepływu, ponieważ jakakolwiek sztucznie wprowadzona oscylacja przepływu między krawędziami jest niepożądana.
Źródła ciepła są pobierane z przemysłowej bazy danych. Na podstawie ich nadmiaru ciepła, identyfikatora Nuts0 i sektora przemysłowego tworzony jest profil obciążenia obejmujący każdą godzinę roku dla każdej lokalizacji. Planowane jest niestandardowe dodawanie witryn.
Radiatory oparte są na spójnych obszarach o znanym zapotrzebowaniu na ciepło. Spójne obszary tworzą maskę dla siatki, na której punkty równoodległe są umieszczane jako punkty wejścia. W zależności od wybranego ID Nuts2 profil ogrzewania mieszkaniowego jest przypisany do zlewów. Planowane jest niestandardowe dodanie punktów wejścia i zlewów.
Wspomniane profile obciążeń składają się z 8760 punktów, które reprezentują obciążenie na każdą godzinę z 365 dni. Więcej informacji na temat profili obciążeń można znaleźć tutaj.
Ponieważ systemy ciepłownicze mają dużą pojemność cieplną, szczytowy przepływ nie oznacza, że linie przesyłowe muszą natychmiast dostarczyć ten krótki skok ciepła. Dlatego wymagane pojemności linii przesyłowych i wymienników ciepła są określone przez uśrednione obciążenie szczytowe. W szczególności funkcja splotu numpy jest używana do uśredniania przepływu w ciągu ostatnich trzech godzin poprzez zwijanie ze stałą funkcją. W zależności od tej wartości wybiera się linię przesyłową z poniższej tabeli.
Konkretne koszty wykorzystanych linii przesyłowych
| Moc w MW | Koszty w EUR / m | Temperatura w ° 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 |
Oblicza się koszty wymiennika ciepła po stronie źródła, które przyjmuje się jako powietrze do cieczy
C HSource (en-P) = pik szczytowy * 15 000 € / MW.
Koszty wymiennika ciepła ciecz na ciecz po stronie zlewu określa się za pomocą
C HSink (en-P) = szczyt P * 265,000 € / MW, jeżeli szczyt P <1 MW lub
C HSink (en-P) = szczyt P * 100 000 € / MW.
Następują koszty pompy
C Pompa (en-P) = P szczytowa * 240 000 € / MW, jeżeli P szczytowa <1 MW lub
C Pompa (en-P) = szczyt P * 90 000 € / MW.
Z progiem kosztu przepływu dla linii przesyłowych można je usunąć, jeżeli zostanie przekroczone, aby poprawić stosunek przepływu do kosztu. Po usunięciu krawędzi przepływ należy ponownie obliczyć, ponieważ ciągłość przepływu na wykresie nie jest już gwarantowana. Współczynnik kosztów do przepływu może teraz również wzrosnąć dla innych krawędzi, więc proces ten powtarza się, dopóki suma wszystkich przepływów już się nie zmieni.
Najpierw źródła ciepła i zlewozmywaki są ładowane profilami obciążenia. Następnie przeprowadzane jest wyszukiwanie o stałym promieniu i inicjalizacja sieci. Następnie sieć zostaje zredukowana do minimalnego drzewa opinającego, a maksymalny przepływ jest obliczany dla każdej godziny w roku. Na podstawie przepływu obliczane są koszty dla każdego wymiennika ciepła, pompy i linii przesyłowej. Jeśli zdefiniowany jest progowy stosunek kosztu do przepływu, przeprowadzana jest procedura usuwania linii przesyłowej. Na koniec zwracany jest całkowity koszt i całkowity przepływ sieci oraz układ sieci.
Obecny POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS ma na celu pomóc użytkownikowi zidentyfikować potencjał integracji nadwyżki ciepła w sieciach ciepłowniczych. Chociaż podano wiele funkcji analitycznych, aby nie ograniczać użytkownika, należy wyraźnie zaznaczyć, że nie jest to szczegółowe planowanie techniczne. Potencjały oparte są na POTENCJAŁU OGRZEWANIA CM. W CM określono obszary o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych. POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS pokazuje zatem, ile ciepła można pokryć nadmiarem ciepła przemysłowego w tych obszarach. Nie oznacza to jednak, że sieć ciepłownicza już istnieje w tym regionie. Zorientowane na aplikację wykorzystanie tego narzędzia dla praktyków może zatem wyglądać następująco:
W razie potrzeby dodaj własne dane na temat nadmiaru ciepła, dostarczając firmom w regionie z dodanym zakładem przemysłowym cm.
Włącz „Nadmiar ciepła w obiektach przemysłowych”
Wykonaj POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM.
Wartość
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. pokazuje, ile ciepła można pokryć nadmiarem ciepła w badanym obszarze.
Wskaźniki Niezbędne inwestycje, roczne koszty i wyrównany koszt ciepła pokazuje konkretne koszty produkcji ciepła dla całej sieci. Uwaga: wyświetlane koszty zostały oszacowane przy użyciu uproszczonego podejścia. Koszty te nie dotyczą poszczególnych rurociągów. Wyświetlone koszty można jednak wykorzystać jako uproszczone założenie początkowe jako koszty transportu związane z integracją nadmiaru ciepła z możliwie pobliską siecią ciepłowniczą.
Z powyższego można zastosować następującą hierarchię pracy:
Sprawdź, czy sieć ciepłownicza istnieje lub jest planowana w rozważanym regionie.
Wyświetlane rury zawierają przepływy. Tam możesz zobaczyć, ile nadwyżki ciepła jest transportowane z odpowiednich źródeł. Można było teraz skontaktować się z zainteresowanymi firmami. Prawdopodobnie najpierw firmy o dużych ilościach.
Linia przesyłowa i jej przepływ Sprawdź DH Potencjał CM, aby dostosować wejścia, aby utworzyć obszar dh.
Zaznacz warstwę „witryn przemysłowych” w wyborze użytkownika.
Sprawdź ostrzeżenie .
Zwiększ zasięg wyszukiwania
Zwiększ próg linii przesyłowej
Sprawdź kraj i podsektor przesłanych witryn przemysłowych.
CM nie ma dostępu do danych profilu ogrzewania dla mieszkań, które należy wykonać w tym obszarze.
Próbka uruchomiona w PL22 z domyślnymi parametrami. Zaleca się włączenie miejsc nadmiernego ciepła w zakładce warstw.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowa okrąża źródło ciepła, a pomarańczowa linie przesyłowe sieci. Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. 
Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej W tym przypadku widzimy, że dostępnych jest znacznie więcej nadmiaru ciepła niż zużyte, ale z drugiej strony maksymalny możliwy przepływ jest prawie osiągnięty, ponieważ pomarańczowy punkt wynosi 1530 GWh rocznie. W takim przypadku zwiększenie promienia wyszukiwania może pomóc w rozprowadzeniu większej ilości nadmiaru ciepła. W przykładowym przebiegu 2 zrobimy dokładnie to.
Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej 
Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. 
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Ponieważ domyślna rozdzielczość czasu jest ustawiona na „tydzień”, w tym przypadku jest stała. Przykładowy przebieg w PL22 z maksymalnym promieniem wyszukiwania ustawionym na 40 km.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowy okrąża źródło ciepła, a pomarańczowe linie przesyłowe sieci. Sieć jest znacznie większa niż w pierwszym przebiegu próbnym.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Wykorzystuje się więcej nadmiaru ciepła.
Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej 
Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej 
Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Widzimy lokalne minimalne ujednolicone koszty zaopatrzenia w ciepło na poziomie 4900 GWh rocznie. Ustawiając kursor nad zieloną linią, możemy stwierdzić, że osiąga się to przy progu linii przesyłowej 0,11 ct / kWh. W przykładowym przebiegu 3 spróbujemy znaleźć tę sieć.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Ponieważ domyślna rozdzielczość czasu jest ustawiona na „tydzień”, w tym przypadku jest stała. Przykładowy przebieg w PL22 z maksymalnym promieniem wyszukiwania ustawionym na 40 km, progiem linii przesyłowej ustawionym na 0,11 cta / kWh i rozdzielczością czasową ustawioną na „godzinę”.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowa okrąża źródło ciepła, a pomarańczowa linie przesyłowe sieci. Sieć jest mniejsza niż w drugim przebiegu, ale zachowuje dużą część przepływu.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Widzimy, że właśnie osiągnęliśmy lokalne minimum. Różnica między wykresami aproksymacji kosztów a wskaźnikami wynika z błędów aproksymacji. Ale te błędy są w większości systematyczne i dlatego nie kompensują minimum, ale po prostu skalują krzywą w inny sposób. Wskaźnik wyrównania kosztów pokazuje teraz 0,84 ct / kWh zamiast 1,09 ct / kWh w drugim cyklu.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Tym razem z rozdzielczością czasową ustawioną na „godzinę” średni dzień jest poprawnie reprezentowany. Ta strona została napisana przez Ali Aydemir * i David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Licencja międzynarodowa Ta praca jest licencjonowana na podstawie licencji Creative Commons CC BY 4.0 International.
Identyfikator licencji SPDX: CC-BY-4.0
Licencja-tekst: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Pragniemy przekazać nasze najgłębsze uznanie dla projektu „Hotmaps” programu „Horyzont 2020 ” (umowa o udzielenie dotacji nr 723677), który zapewnił środki finansowe na przeprowadzenie obecnego dochodzenia.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Croatian* Czech* Danish* Dutch* Estonian* Finnish* French* German* Greek* Hungarian* Irish* Italian* Latvian* Lithuanian* Maltese* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
* machine translated1> CM Nadmiar potencjału transportu ciepła
Ten CM-EXCESS POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA pomoże użytkownikowi zidentyfikować potencjał integracji nadwyżki ciepła w sieciach ciepłowniczych. Potencjały oparte są na POTENCJAŁU OGRZEWANIA CM. W CM określono obszary o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych. POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS pokazuje, ile ciepła może pokryć nadwyżka ciepła w przemyśle w tych obszarach. Nie oznacza to jednak, że sieć ciepłownicza już istnieje w tym regionie.
Następujące dane i metody są łączone dla poprzedniego zadania.
Dane:
Wymagania grzewcze dla pobliskich obszarów z korzystnymi warunkami dla sieci ciepłowniczych, które są rozwiązywane co godzinę (z CM - POTENCJAŁ OGRZEWANIA POTENCJAŁU).
Dane dotyczące nadmiernych ilości ciepła w przedsiębiorstwach przemysłowych w okolicy, które są również rozwiązywane co godzinę (z zestawu danych przemysłowych w bazie danych).
Założenia dotyczące kosztów wymienników ciepła, pomp i rurociągów, a także strat ciepła dla rurociągów ciepłowniczych.
Metoda (uproszczona):
Celem tej metody jest przedstawienie możliwie największego nadmiaru przepływu ciepła przy niezbyt wielu, a tym samym zbyt długich rurociągach do ewentualnych użytkowników ciepłownictwa poprzez generowanie sieci o maksymalnych przepływach. Jednak szczególnie niewydajne linie transportowe (o niskim przepływie ciepła, a zatem o wysokich specyficznych kosztach transportu ciepła) nie są brane pod uwagę w końcowej sieci. Użytkownik może określić próg efektywności ekonomicznej poszczególnych linii transportowych (por. Próg linii przesyłowej).
Podstawowe tło tego podejścia jest następujące: jeśli istnieje tylko kilka źródeł nadmiaru ciepła, zawsze można wziąć pod uwagę pojedynczy rurociąg na źródło w celu transportu ciepła do pobliskiego obszaru o sprzyjających warunkach dla ciepłownictwa komunalnego. Jeśli jednak istnieje kilka nadmiarowych źródeł ciepła, które mają przepływać do tego samego obszaru, sensowne byłoby gromadzenie ciepła i transportowanie go do obszaru większym wspólnym rurociągiem. Podejście z jedną rurą na źródło ma tendencję do przeceniania wysiłku związanego z rurociągami.
Aby temu przeciwdziałać, problem planowania rurociągu został przybliżony, zakładając problem z przepływem sieci. Heurystyka służy do rozwiązania problemu, w którym nadmiar ciepła może być wiązany i transportowany do potencjalnych użytkowników. Konkretny projekt metodyczny rozwiązania z podejściem drzewa o minimalnej rozpiętości opisano w odpowiedniej części metodycznej. Projekt rurociągu określony w poprzednim kontekście nie stanowi zatem szczegółowego planowania ani rzeczywistego prowadzenia do celu, ale służy jedynie do przybliżenia kosztów rozkładu nadwyżek ciepła w pobliskich obszarach o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych (patrz CM - POTENCJAŁ NA OGRZEWANIE, OKREŚLONE OBSZARY). To przybliżenie kosztów dotyczy zatem całej sieci.
Wyniki należy najpierw zinterpretować w następujący sposób: jeżeli zarejestrowane nadwyżki ciepła miałyby zostać przetransportowane razem do wskazanych pobliskich obszarów, wówczas koszty dystrybucji ciepła mogłyby być rzędu wielkości wskazanej przez narzędzie (por. Koszt zrównany zaopatrzenia w ciepło). Z reguły wartości dla całej sieci są również dobrym wskaźnikiem początkowym dla poszczególnych rurociągów. Celem tych wyników jest zatem dostarczenie projektantowi lub planiście projektu rzędu wielkości dla ewentualnych kosztów dystrybucji.
Obszary ciepłownicze (na razie bezpośrednio zapewniane przez potencjał ciepłowniczy CM)
Baza danych przemysłowych (domyślnie dostarczana przez zestaw narzędzi)
Załaduj profile dla przemysłu
Profile obciążeń do ogrzewania domów i ciepłej wody użytkowej
Min. zapotrzebowanie na ciepło w hektarach
Patrz DH Potencjał CM .
Min. zapotrzebowanie na ciepło w strefie DH
Patrz DH Potencjał CM .
Promień wyszukiwania w km
Maksymalna długość linii przesyłowej od punktu do punktu.
Żywotność sprzętu w latach
Ujednolicone koszty ciepła odnoszą się do tego okresu.
Stopa dyskontowa w%
Oprocentowanie kredytu wymagane do budowy sieci.
Współczynnik kosztów
Czynnik do dostosowania kosztów sieci w przypadku, gdy wartości domyślne nie odzwierciedlają dokładnie kosztów. Niezbędne dla sieci inwestycje są mnożone przez ten czynnik. Domyślne koszty można znaleźć tutaj .
Koszty operacyjne w%
Koszty operacyjne sieci rocznie. W procentach inwestycji niezbędnych do sieci.
Wartość progowa dla linii przesyłowych w ct / kWh
Maksymalny wyrównany koszt ciepła każdej indywidualnej linii przesyłowej. Za pomocą tego parametru można kontrolować wyrównany koszt ciepła dla całej sieci. Niższa wartość oznacza niższy poziom kosztów ciepła, ale również zmniejszenie zużycia nadmiaru ciepła i odwrotnie.
Rozdzielczość czasowa
Ustawia interwał między obliczeniami przepływu sieci w ciągu całego roku. Może być jedną z następujących wartości: (godzina, dzień, tydzień, miesiąc, rok)
Rozdzielczość przestrzenna w km
Ustawia odległość punktu wejścia w kierunku długości i szerokości geograficznej w obszarach dh.
Linie przesyłowe
Plik kształtu pokazujący sugerowane linie przesyłowe z ich temperaturą, rocznym przepływem ciepła i kosztem. Szczegóły można znaleźć tutaj.
Całkowite nadwyżki ciepła w wybranym obszarze w GWh
Całkowity nadmiar ciepła dostępny w zakładach przemysłowych na wybranym obszarze i w pobliżu.
Nadmiar ciepła podłączony w GWh
Całkowity nadmiar ciepła dostępny w zakładach przemysłowych podłączonych do sieci.
Nadmiar ciepła wykorzystany w GWh
Rzeczywiste nadwyżki ciepła wykorzystane przez dh.
Niezbędne inwestycje w sieć w EUR
Potrzebne są inwestycje do budowy sieci.
Roczne koszty sieci w EUR / rok
Koszty spowodowane przez rentę roczną i koszty operacyjne sieci rocznie.
Ujednolicone koszty zaopatrzenia w ciepło w ct / kWh
wyrównany koszt ciepła całej sieci.
Potencjał DH i nadmiar ciepła
Grafika przedstawiająca potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Nadmiar zużytego ciepła i konieczność inwestycji
Grafika przedstawiająca roczne dostarczone nadwyżki ciepła do inwestycji niezbędnych dla sieci. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Nadwyżka zużytego ciepła i wyrównany koszt
Grafika przedstawiająca roczne nadwyżki dostarczonego ciepła do wyrównanego kosztu sieci i odpowiedniego progu linii przesyłowej. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Krzywe obciążenia
Grafika przedstawiająca miesięczne zapotrzebowanie na ciepło i nadwyżkę. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Krzywe obciążenia
Wykres przedstawiający średnie dzienne zapotrzebowanie na ciepło i nadwyżkę. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Przykład linii transmisyjnej wyświetlanej w przyborniku Kliknięcie linii transmisyjnej spowoduje wyświetlenie dodatkowych informacji.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Więcej informacji na temat rocznego zapotrzebowania na ciepło i potencjału DH można znaleźć tutaj . Nadwyżka ciepła, połączone nadwyżki ciepła i zużyte nadwyżki ciepła są takie same, jak ich równie nazwane wskaźniki .
Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej Oś X reprezentuje roczny przepływ, a oś Y niezbędną inwestycję dla całej sieci. Zauważ, że oś X nie jest liniowa i może być myląca. Zawsze sprawdzaj rzeczywiste wartości! Pomarańczowy punkt reprezentuje sieć przy aktualnie ustawionym progu linii przesyłowej . Odchylenia od wskaźnika potrzebnej inwestycji są powszechne, ponieważ grafika jest generowana z mniejszą dokładnością z powodu złożoności obliczeniowej. Trend i przebieg wykresu przedstawiają wpływ progu linii przesyłowej na sieć i mogą być naprawdę pomocne. Zwłaszcza w połączeniu z następną grafiką . W przypadku małych sieci ta grafika może nie wyświetlać żadnych użytecznych informacji, ponieważ sieć nie jest wystarczająco złożona, aby wprowadzić zmiany.
Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Oś X reprezentuje roczny przepływ, a oś Y wyrównuje koszty ciepła i próg linii przesyłowej . Pomarańczowe punkty oznaczają sieć przy aktualnie ustawionym progu linii przesyłowej . Ponieważ krzywa progowa linii przesyłowej może być skalowana o wiele wyżej niż koszty ujednolicone, pomocne może być wyłączenie widoku krzywej progowej linii przesyłowej, jak pokazano na poniższym obrazku. W przypadku małych sieci ta grafika może nie wyświetlać żadnych użytecznych informacji, ponieważ sieć nie jest wystarczająco złożona, aby wprowadzić zmiany.
Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Odchylenia od wyrównanych kosztów wskaźnika ciepła są powszechne, ponieważ grafika jest generowana z mniejszą dokładnością z powodu złożoności obliczeniowej. Trend i przebieg wykresu przedstawiają wpływ progu linii przesyłowej na sieć i mogą być naprawdę pomocne. Po wybraniu pożądanego wyrównanego kosztu ciepła można ponownie włączyć krzywą progową linii przesyłowej, a odpowiedni próg linii przesyłowej dla żądanego wyrównanego kosztu można odczytać, przesuwając kursor nad krzywą w tym punkcie. Więcej informacji na temat korzystania z grafiki można znaleźć tutaj.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Oś x reprezentuje czas i moc osi y. Niebieskie krzywe reprezentują zapotrzebowanie na ciepło w obszarach DH, a czerwone - dostępne nadwyżki ciepła. Przecięcie obu krzywych reprezentuje rzeczywisty całkowity przepływ ciepła. Górna grafika pokazuje przepływ w ciągu roku, a dolna przepływ w ciągu dnia. Pamiętaj, że rozdzielczość czasowa musi być ustawiona co najmniej na „miesiąc” dla górnej i „godzinę”, aby dolna grafika była reprezentatywna.
Kluczowym elementem modułu nadmiarowego ciepła jest zastosowany model zlewu źródłowego. Konstruuje sieć przesyłową o minimalnej długości i oblicza przepływ dla każdej godziny roku w oparciu o profile obciążenia ogrzewania mieszkaniowego o rozdzielczości Nuts2 i profile obciążenia przemysłu o rozdzielczości Nuts0. Na podstawie uśrednionych szczytowych przepływów w ciągu roku można obliczyć koszty dla każdej linii przesyłowej i wymiennika ciepła po stronie źródła i zlewu.
Na podstawie identyfikatora Nuts0 i sektora przemysłowego do każdego źródła przypisywany jest całoroczny profil obciążenia co godzinę.
W oparciu o moduł obliczania potencjału ciepłowniczego w równych obszarach tworzone są punkty wejścia w spójnych obszarach. W zależności od identyfikatora Nuts2 punktów wejścia przypisywany jest profil obciążenia.
W obrębie ustalonego promienia sprawdza się, które źródła znajdują się w zasięgu od siebie, które pochłaniacze znajdują się w odległości od siebie, a które pochłaniacze znajdują się w zasięgu źródeł. Może to być reprezentowane przez wykres ze źródłami i opadami tworzącymi wierzchołki, a wierzchołki w zasięgu połączone są krawędzią.
Minimalne drzewo opinające jest obliczane na podstawie odległości krawędzi jako ciężarów. Powoduje to, że wykres zachowuje łączność przy minimalnej całkowitej długości krawędzi. Należy pamiętać, że punkty wejścia do spójnych obszarów są połączone wewnętrznie za darmo, ponieważ tworzą one własną sieć dystrybucji.
Maksymalny przepływ ze źródeł do zlewów jest obliczany dla każdej godziny w roku.
Szczytowy przepływ w ciągu roku uśredniony w ciągu 3 godzin określa wymaganą wydajność linii przesyłowych i wymienników ciepła. Koszty linii przesyłowych zależą od długości i wydajności, a na koszty wymienników ciepła wpływa tylko wydajność. Po stronie źródła zakłada się wymiennik ciepła powietrze-ciecz ze zintegrowaną pompą dla linii przesyłowej, a po stronie zlewu zakłada się wymiennik ciepła ciecz-płyn.
Ponieważ znany jest koszt i przepływ każdej linii przesyłowej, linie o najwyższym stosunku kosztu do przepływu można usunąć, a przepływ ponownie obliczyć, aż do uzyskania pożądanego kosztu na przepływ.
Do obliczenia odległości między dwoma punktami stosuje się przybliżenie małego kąta długości loksodromu. Chociaż istnieje również dokładna realizacja odległości ortodromu, zwiększona dokładność nie przynosi rzeczywistych korzyści z powodu małych odległości przeważnie mniejszych niż 20 km i niepewności rzeczywistej długości linii przesyłowej z powodu wielu czynników, takich jak topologia. Jeśli dwa punkty znajdują się w promieniu, jest on zapisywany na liście sąsiadów. Tworzenie takich list sąsiedztwa odbywa się między źródłami i źródłami, odbiornikami i odbiornikami oraz źródłami i odbiornikami. Przyczyną separacji jest elastyczność dodawania określonych wymagań temperaturowych dla źródeł lub zlewów.
W oparciu o bibliotekę igraph zaimplementowano klasę NetworkGraph ze wszystkimi funkcjami potrzebnymi do modułu obliczeniowego. Chociaż igraph jest słabo udokumentowany, oferuje znacznie lepszą wydajność niż czyste moduły pythonowe, takie jak NetworkX, i obsługuje szerszą platformę poza Linuksem, w przeciwieństwie do graf-narzędzie. Klasa NetworkGraph opisuje tylko jedną sieć na powierzchni, ale zawiera 3 różne wykresy. Po pierwsze, wykres opisujący sieć zdefiniowaną przez trzy listy przyległości. Po drugie, wykres korespondencji łączący wewnętrznie zlewy o tym samym spójnym obszarze i ostatni wykres maksymalnego przepływu zastosowany do obliczenia maksymalnego przepływu.
Zawiera tylko prawdziwe źródła i pochłania jako wierzchołki.
Każdy zlew potrzebuje identyfikatora korespondencji, który wskazuje, czy jest wewnętrznie połączony z już istniejącą siecią, jak w spójnych obszarach. Zlewy o tym samym identyfikatorze korespondencji są połączone z nowym wierzchołkiem z krawędziami o zerowej gramaturze. Ma to kluczowe znaczenie dla obliczenia minimalnego drzewa opinającego i powodu, dla którego jest do niego wykorzystywany wykres korespondencji. Ta funkcja jest również zaimplementowana dla źródeł, ale nie jest używana.
Ponieważ igraph nie obsługuje wielu źródeł i obniża swoją funkcję maksymalnego przepływu, potrzebny jest wykres pomocniczy. Wprowadza nieskończone źródło i zatapia wierzchołek. Każde prawdziwe źródło jest podłączone do źródła nieskończonego, a każdy prawdziwy zlew jest podłączony do nieskończonego zlewu za pomocą krawędzi. Zauważ, że jeśli zlew jest podłączony do odpowiedniego wierzchołka, ten wierzchołek zostanie podłączony zamiast samego zlewu.
Na podstawie wykresu korespondencji obliczane jest minimalne drzewo opinające. Krawędzie łączące spójne zlewozmywaki zawsze mają wagę 0, więc zawsze pozostaną częścią minimalnego drzewa opinającego.
Przepływ przez krawędzie łączące rzeczywiste źródła lub ujścia odpowiednio z nieskończonym źródłem lub ujściem jest ograniczony do rzeczywistej pojemności każdego źródła lub ujścia. Z powodów numerycznych pojemności są znormalizowane, tak że największa pojemność wynosi 1. Przepływ przez podzbiór krawędzi zawarty na wykresie korespondencji jest ograniczony do 1000, co powinno, dla wszystkich intensywnych celów i nieograniczonych przepływów. Następnie obliczany jest maksymalny przepływ ze źródła nieskończonego do nieskończonego pochłaniacza, a przepływ przeskalowuje się do pierwotnego rozmiaru. Ponieważ spójne pochłaniacze nie są bezpośrednio połączone z nieskończonym wierzchołkiem pochłaniacza, ale przez odpowiedni wierzchołek przepływ przez niego jest ograniczony do sumy wszystkich spójnych pochłaniaczy.
Implementacja funkcji maksymalnego przepływu igraph wykorzystuje algorytm push-relabel. Ten typ algorytmu nie jest wrażliwy na koszty i może nie zawsze znaleźć najkrótszy sposób kierowania przepływem. Algorytm wrażliwy na koszty nie jest dostępny w igraph, a wydajność prawdopodobnie będzie niska, aby móc rozwiązać przepływ godzinny w ciągu roku. Jednak z powodu wcześniejszej redukcji do minimalnego drzewa opinającego przypadki, w których wybrano nie idealne rozwiązanie, są bardzo ograniczone i mało prawdopodobne. Algorytm Push-relabel ma również tendencję do kierowania przepływu przez najmniejszą liczbę krawędzi. Implementacja igraph wydaje się deterministyczna w kolejności alokacji przepływu, jeśli wykresy są co najmniej automorfizmami, co jest ważne dla godzinowego obliczania przepływu, ponieważ jakakolwiek sztucznie wprowadzona oscylacja przepływu między krawędziami jest niepożądana.
Źródła ciepła są pobierane z przemysłowej bazy danych. Na podstawie ich nadmiaru ciepła, identyfikatora Nuts0 i sektora przemysłowego tworzony jest profil obciążenia obejmujący każdą godzinę roku dla każdej lokalizacji. Planowane jest niestandardowe dodawanie witryn.
Radiatory oparte są na spójnych obszarach o znanym zapotrzebowaniu na ciepło. Spójne obszary tworzą maskę dla siatki, na której punkty równoodległe są umieszczane jako punkty wejścia. W zależności od wybranego ID Nuts2 profil ogrzewania mieszkaniowego jest przypisany do zlewów. Planowane jest niestandardowe dodanie punktów wejścia i zlewów.
Wspomniane profile obciążeń składają się z 8760 punktów, które reprezentują obciążenie na każdą godzinę z 365 dni. Więcej informacji na temat profili obciążeń można znaleźć tutaj.
Ponieważ systemy ciepłownicze mają dużą pojemność cieplną, szczytowy przepływ nie oznacza, że linie przesyłowe muszą natychmiast dostarczyć ten krótki skok ciepła. Dlatego wymagane pojemności linii przesyłowych i wymienników ciepła są określone przez uśrednione obciążenie szczytowe. W szczególności funkcja splotu numpy jest używana do uśredniania przepływu w ciągu ostatnich trzech godzin poprzez zwijanie ze stałą funkcją. W zależności od tej wartości wybiera się linię przesyłową z poniższej tabeli.
Konkretne koszty wykorzystanych linii przesyłowych
| Moc w MW | Koszty w EUR / m | Temperatura w ° 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 |
Oblicza się koszty wymiennika ciepła po stronie źródła, które przyjmuje się jako powietrze do cieczy
C HSource (en-P) = pik szczytowy * 15 000 € / MW.
Koszty wymiennika ciepła ciecz na ciecz po stronie zlewu określa się za pomocą
C HSink (en-P) = szczyt P * 265,000 € / MW, jeżeli szczyt P <1 MW lub
C HSink (en-P) = szczyt P * 100 000 € / MW.
Następują koszty pompy
C Pompa (en-P) = P szczytowa * 240 000 € / MW, jeżeli P szczytowa <1 MW lub
C Pompa (en-P) = szczyt P * 90 000 € / MW.
Z progiem kosztu przepływu dla linii przesyłowych można je usunąć, jeżeli zostanie przekroczone, aby poprawić stosunek przepływu do kosztu. Po usunięciu krawędzi przepływ należy ponownie obliczyć, ponieważ ciągłość przepływu na wykresie nie jest już gwarantowana. Współczynnik kosztów do przepływu może teraz również wzrosnąć dla innych krawędzi, więc proces ten powtarza się, dopóki suma wszystkich przepływów już się nie zmieni.
Najpierw źródła ciepła i zlewozmywaki są ładowane profilami obciążenia. Następnie przeprowadzane jest wyszukiwanie o stałym promieniu i inicjalizacja sieci. Następnie sieć zostaje zredukowana do minimalnego drzewa opinającego, a maksymalny przepływ jest obliczany dla każdej godziny w roku. Na podstawie przepływu obliczane są koszty dla każdego wymiennika ciepła, pompy i linii przesyłowej. Jeśli zdefiniowany jest progowy stosunek kosztu do przepływu, przeprowadzana jest procedura usuwania linii przesyłowej. Na koniec zwracany jest całkowity koszt i całkowity przepływ sieci oraz układ sieci.
Obecny POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS ma na celu pomóc użytkownikowi zidentyfikować potencjał integracji nadwyżki ciepła w sieciach ciepłowniczych. Chociaż podano wiele funkcji analitycznych, aby nie ograniczać użytkownika, należy wyraźnie zaznaczyć, że nie jest to szczegółowe planowanie techniczne. Potencjały oparte są na POTENCJAŁU OGRZEWANIA CM. W CM określono obszary o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych. POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS pokazuje zatem, ile ciepła można pokryć nadmiarem ciepła przemysłowego w tych obszarach. Nie oznacza to jednak, że sieć ciepłownicza już istnieje w tym regionie. Zorientowane na aplikację wykorzystanie tego narzędzia dla praktyków może zatem wyglądać następująco:
W razie potrzeby dodaj własne dane na temat nadmiaru ciepła, dostarczając firmom w regionie z dodanym zakładem przemysłowym cm.
Włącz „Nadmiar ciepła w obiektach przemysłowych”
Wykonaj POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM.
Wartość
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. pokazuje, ile ciepła można pokryć nadmiarem ciepła w badanym obszarze.
Wskaźniki Niezbędne inwestycje, roczne koszty i wyrównany koszt ciepła pokazuje konkretne koszty produkcji ciepła dla całej sieci. Uwaga: wyświetlane koszty zostały oszacowane przy użyciu uproszczonego podejścia. Koszty te nie dotyczą poszczególnych rurociągów. Wyświetlone koszty można jednak wykorzystać jako uproszczone założenie początkowe jako koszty transportu związane z integracją nadmiaru ciepła z możliwie pobliską siecią ciepłowniczą.
Z powyższego można zastosować następującą hierarchię pracy:
Sprawdź, czy sieć ciepłownicza istnieje lub jest planowana w rozważanym regionie.
Wyświetlane rury zawierają przepływy. Tam możesz zobaczyć, ile nadwyżki ciepła jest transportowane z odpowiednich źródeł. Można było teraz skontaktować się z zainteresowanymi firmami. Prawdopodobnie najpierw firmy o dużych ilościach.
Linia przesyłowa i jej przepływ Sprawdź DH Potencjał CM, aby dostosować wejścia, aby utworzyć obszar dh.
Zaznacz warstwę „witryn przemysłowych” w wyborze użytkownika.
Sprawdź ostrzeżenie .
Zwiększ zasięg wyszukiwania
Zwiększ próg linii przesyłowej
Sprawdź kraj i podsektor przesłanych witryn przemysłowych.
CM nie ma dostępu do danych profilu ogrzewania dla mieszkań, które należy wykonać w tym obszarze.
Próbka uruchomiona w PL22 z domyślnymi parametrami. Zaleca się włączenie miejsc nadmiernego ciepła w zakładce warstw.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowa okrąża źródło ciepła, a pomarańczowa linie przesyłowe sieci. Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej W tym przypadku widzimy, że dostępnych jest znacznie więcej nadmiaru ciepła niż zużyte, ale z drugiej strony maksymalny możliwy przepływ jest prawie osiągnięty, ponieważ pomarańczowy punkt wynosi 1530 GWh rocznie. W takim przypadku zwiększenie promienia wyszukiwania może pomóc w rozprowadzeniu większej ilości nadmiaru ciepła. W przykładowym przebiegu 2 zrobimy dokładnie to.
Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Ponieważ domyślna rozdzielczość czasu jest ustawiona na „tydzień”, w tym przypadku jest stała. Przykładowy przebieg w PL22 z maksymalnym promieniem wyszukiwania ustawionym na 40 km.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowy okrąża źródło ciepła, a pomarańczowe linie przesyłowe sieci. Sieć jest znacznie większa niż w pierwszym przebiegu próbnym.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Wykorzystuje się więcej nadmiaru ciepła.
Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Widzimy lokalne minimalne ujednolicone koszty zaopatrzenia w ciepło na poziomie 4900 GWh rocznie. Ustawiając kursor nad zieloną linią, możemy stwierdzić, że osiąga się to przy progu linii przesyłowej 0,11 ct / kWh. W przykładowym przebiegu 3 spróbujemy znaleźć tę sieć.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Ponieważ domyślna rozdzielczość czasu jest ustawiona na „tydzień”, w tym przypadku jest stała. Przykładowy przebieg w PL22 z maksymalnym promieniem wyszukiwania ustawionym na 40 km, progiem linii przesyłowej ustawionym na 0,11 cta / kWh i rozdzielczością czasową ustawioną na „godzinę”.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowa okrąża źródło ciepła, a pomarańczowa linie przesyłowe sieci. Sieć jest mniejsza niż w drugim przebiegu, ale zachowuje dużą część przepływu.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Widzimy, że właśnie osiągnęliśmy lokalne minimum. Różnica między wykresami aproksymacji kosztów a wskaźnikami wynika z błędów aproksymacji. Ale te błędy są w większości systematyczne i dlatego nie kompensują minimum, ale po prostu skalują krzywą w inny sposób. Wskaźnik wyrównania kosztów pokazuje teraz 0,84 ct / kWh zamiast 1,09 ct / kWh w drugim cyklu.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Tym razem z rozdzielczością czasową ustawioną na „godzinę” średni dzień jest poprawnie reprezentowany. Ta strona została napisana przez Ali Aydemir * i David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Licencja międzynarodowa Ta praca jest licencjonowana na podstawie licencji Creative Commons CC BY 4.0 International.
Identyfikator licencji SPDX: CC-BY-4.0
Licencja-tekst: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Pragniemy przekazać nasze najgłębsze uznanie dla projektu „Hotmaps” programu „Horyzont 2020 ” (umowa o udzielenie dotacji nr 723677), który zapewnił środki finansowe na przeprowadzenie obecnego dochodzenia.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Croatian* Czech* Danish* Dutch* Estonian* Finnish* French* German* Greek* Hungarian* Irish* Italian* Latvian* Lithuanian* Maltese* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
* machine translated> CM Nadmiar potencjału transportu ciepła
Ten CM-EXCESS POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA pomoże użytkownikowi zidentyfikować potencjał integracji nadwyżki ciepła w sieciach ciepłowniczych. Potencjały oparte są na POTENCJAŁU OGRZEWANIA CM. W CM określono obszary o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych. POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS pokazuje, ile ciepła może pokryć nadwyżka ciepła w przemyśle w tych obszarach. Nie oznacza to jednak, że sieć ciepłownicza już istnieje w tym regionie.
Następujące dane i metody są łączone dla poprzedniego zadania.
Dane:
Wymagania grzewcze dla pobliskich obszarów z korzystnymi warunkami dla sieci ciepłowniczych, które są rozwiązywane co godzinę (z CM - POTENCJAŁ OGRZEWANIA POTENCJAŁU).
Dane dotyczące nadmiernych ilości ciepła w przedsiębiorstwach przemysłowych w okolicy, które są również rozwiązywane co godzinę (z zestawu danych przemysłowych w bazie danych).
Założenia dotyczące kosztów wymienników ciepła, pomp i rurociągów, a także strat ciepła dla rurociągów ciepłowniczych.
Metoda (uproszczona):
Celem tej metody jest przedstawienie możliwie największego nadmiaru przepływu ciepła przy niezbyt wielu, a tym samym zbyt długich rurociągach do ewentualnych użytkowników ciepłownictwa poprzez generowanie sieci o maksymalnych przepływach. Jednak szczególnie niewydajne linie transportowe (o niskim przepływie ciepła, a zatem o wysokich specyficznych kosztach transportu ciepła) nie są brane pod uwagę w końcowej sieci. Użytkownik może określić próg efektywności ekonomicznej poszczególnych linii transportowych (por. Próg linii przesyłowej).
Podstawowe tło tego podejścia jest następujące: jeśli istnieje tylko kilka źródeł nadmiaru ciepła, zawsze można wziąć pod uwagę pojedynczy rurociąg na źródło w celu transportu ciepła do pobliskiego obszaru o sprzyjających warunkach dla ciepłownictwa komunalnego. Jeśli jednak istnieje kilka nadmiarowych źródeł ciepła, które mają przepływać do tego samego obszaru, sensowne byłoby gromadzenie ciepła i transportowanie go do obszaru większym wspólnym rurociągiem. Podejście z jedną rurą na źródło ma tendencję do przeceniania wysiłku związanego z rurociągami.
Aby temu przeciwdziałać, problem planowania rurociągu został przybliżony, zakładając problem z przepływem sieci. Heurystyka służy do rozwiązania problemu, w którym nadmiar ciepła może być wiązany i transportowany do potencjalnych użytkowników. Konkretny projekt metodyczny rozwiązania z podejściem drzewa o minimalnej rozpiętości opisano w odpowiedniej części metodycznej. Projekt rurociągu określony w poprzednim kontekście nie stanowi zatem szczegółowego planowania ani rzeczywistego prowadzenia do celu, ale służy jedynie do przybliżenia kosztów rozkładu nadwyżek ciepła w pobliskich obszarach o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych (patrz CM - POTENCJAŁ NA OGRZEWANIE, OKREŚLONE OBSZARY). To przybliżenie kosztów dotyczy zatem całej sieci.
Wyniki należy najpierw zinterpretować w następujący sposób: jeżeli zarejestrowane nadwyżki ciepła miałyby zostać przetransportowane razem do wskazanych pobliskich obszarów, wówczas koszty dystrybucji ciepła mogłyby być rzędu wielkości wskazanej przez narzędzie (por. Koszt zrównany zaopatrzenia w ciepło). Z reguły wartości dla całej sieci są również dobrym wskaźnikiem początkowym dla poszczególnych rurociągów. Celem tych wyników jest zatem dostarczenie projektantowi lub planiście projektu rzędu wielkości dla ewentualnych kosztów dystrybucji.
Obszary ciepłownicze (na razie bezpośrednio zapewniane przez potencjał ciepłowniczy CM)
Baza danych przemysłowych (domyślnie dostarczana przez zestaw narzędzi)
Załaduj profile dla przemysłu
Profile obciążeń do ogrzewania domów i ciepłej wody użytkowej
Min. zapotrzebowanie na ciepło w hektarach
Patrz DH Potencjał CM .
Min. zapotrzebowanie na ciepło w strefie DH
Patrz DH Potencjał CM .
Promień wyszukiwania w km
Maksymalna długość linii przesyłowej od punktu do punktu.
Żywotność sprzętu w latach
Ujednolicone koszty ciepła odnoszą się do tego okresu.
Stopa dyskontowa w%
Oprocentowanie kredytu wymagane do budowy sieci.
Współczynnik kosztów
Czynnik do dostosowania kosztów sieci w przypadku, gdy wartości domyślne nie odzwierciedlają dokładnie kosztów. Niezbędne dla sieci inwestycje są mnożone przez ten czynnik. Domyślne koszty można znaleźć tutaj .
Koszty operacyjne w%
Koszty operacyjne sieci rocznie. W procentach inwestycji niezbędnych do sieci.
Wartość progowa dla linii przesyłowych w ct / kWh
Maksymalny wyrównany koszt ciepła każdej indywidualnej linii przesyłowej. Za pomocą tego parametru można kontrolować wyrównany koszt ciepła dla całej sieci. Niższa wartość oznacza niższy poziom kosztów ciepła, ale również zmniejszenie zużycia nadmiaru ciepła i odwrotnie.
Rozdzielczość czasowa
Ustawia interwał między obliczeniami przepływu sieci w ciągu całego roku. Może być jedną z następujących wartości: (godzina, dzień, tydzień, miesiąc, rok)
Rozdzielczość przestrzenna w km
Ustawia odległość punktu wejścia w kierunku długości i szerokości geograficznej w obszarach dh.
Linie przesyłowe
Plik kształtu pokazujący sugerowane linie przesyłowe z ich temperaturą, rocznym przepływem ciepła i kosztem. Szczegóły można znaleźć tutaj.
Całkowite nadwyżki ciepła w wybranym obszarze w GWh
Całkowity nadmiar ciepła dostępny w zakładach przemysłowych na wybranym obszarze i w pobliżu.
Nadmiar ciepła podłączony w GWh
Całkowity nadmiar ciepła dostępny w zakładach przemysłowych podłączonych do sieci.
Nadmiar ciepła wykorzystany w GWh
Rzeczywiste nadwyżki ciepła wykorzystane przez dh.
Niezbędne inwestycje w sieć w EUR
Potrzebne są inwestycje do budowy sieci.
Roczne koszty sieci w EUR / rok
Koszty spowodowane przez rentę roczną i koszty operacyjne sieci rocznie.
Ujednolicone koszty zaopatrzenia w ciepło w ct / kWh
wyrównany koszt ciepła całej sieci.
Potencjał DH i nadmiar ciepła
Grafika przedstawiająca potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Nadmiar zużytego ciepła i konieczność inwestycji
Grafika przedstawiająca roczne dostarczone nadwyżki ciepła do inwestycji niezbędnych dla sieci. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Nadwyżka zużytego ciepła i wyrównany koszt
Grafika przedstawiająca roczne nadwyżki dostarczonego ciepła do wyrównanego kosztu sieci i odpowiedniego progu linii przesyłowej. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Krzywe obciążenia
Grafika przedstawiająca miesięczne zapotrzebowanie na ciepło i nadwyżkę. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Krzywe obciążenia
Wykres przedstawiający średnie dzienne zapotrzebowanie na ciepło i nadwyżkę. Szczegóły można znaleźć tutaj .
Przykład linii transmisyjnej wyświetlanej w przyborniku Kliknięcie linii transmisyjnej spowoduje wyświetlenie dodatkowych informacji.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Więcej informacji na temat rocznego zapotrzebowania na ciepło i potencjału DH można znaleźć tutaj . Nadwyżka ciepła, połączone nadwyżki ciepła i zużyte nadwyżki ciepła są takie same, jak ich równie nazwane wskaźniki .
Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej Oś X reprezentuje roczny przepływ, a oś Y niezbędną inwestycję dla całej sieci. Zauważ, że oś X nie jest liniowa i może być myląca. Zawsze sprawdzaj rzeczywiste wartości! Pomarańczowy punkt reprezentuje sieć przy aktualnie ustawionym progu linii przesyłowej . Odchylenia od wskaźnika potrzebnej inwestycji są powszechne, ponieważ grafika jest generowana z mniejszą dokładnością z powodu złożoności obliczeniowej. Trend i przebieg wykresu przedstawiają wpływ progu linii przesyłowej na sieć i mogą być naprawdę pomocne. Zwłaszcza w połączeniu z następną grafiką . W przypadku małych sieci ta grafika może nie wyświetlać żadnych użytecznych informacji, ponieważ sieć nie jest wystarczająco złożona, aby wprowadzić zmiany.
Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Oś X reprezentuje roczny przepływ, a oś Y wyrównuje koszty ciepła i próg linii przesyłowej . Pomarańczowe punkty oznaczają sieć przy aktualnie ustawionym progu linii przesyłowej . Ponieważ krzywa progowa linii przesyłowej może być skalowana o wiele wyżej niż koszty ujednolicone, pomocne może być wyłączenie widoku krzywej progowej linii przesyłowej, jak pokazano na poniższym obrazku. W przypadku małych sieci ta grafika może nie wyświetlać żadnych użytecznych informacji, ponieważ sieć nie jest wystarczająco złożona, aby wprowadzić zmiany.
Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Odchylenia od wyrównanych kosztów wskaźnika ciepła są powszechne, ponieważ grafika jest generowana z mniejszą dokładnością z powodu złożoności obliczeniowej. Trend i przebieg wykresu przedstawiają wpływ progu linii przesyłowej na sieć i mogą być naprawdę pomocne. Po wybraniu pożądanego wyrównanego kosztu ciepła można ponownie włączyć krzywą progową linii przesyłowej, a odpowiedni próg linii przesyłowej dla żądanego wyrównanego kosztu można odczytać, przesuwając kursor nad krzywą w tym punkcie. Więcej informacji na temat korzystania z grafiki można znaleźć tutaj.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Oś x reprezentuje czas i moc osi y. Niebieskie krzywe reprezentują zapotrzebowanie na ciepło w obszarach DH, a czerwone - dostępne nadwyżki ciepła. Przecięcie obu krzywych reprezentuje rzeczywisty całkowity przepływ ciepła. Górna grafika pokazuje przepływ w ciągu roku, a dolna przepływ w ciągu dnia. Pamiętaj, że rozdzielczość czasowa musi być ustawiona co najmniej na „miesiąc” dla górnej i „godzinę”, aby dolna grafika była reprezentatywna.
Kluczowym elementem modułu nadmiarowego ciepła jest zastosowany model zlewu źródłowego. Konstruuje sieć przesyłową o minimalnej długości i oblicza przepływ dla każdej godziny roku w oparciu o profile obciążenia ogrzewania mieszkaniowego o rozdzielczości Nuts2 i profile obciążenia przemysłu o rozdzielczości Nuts0. Na podstawie uśrednionych szczytowych przepływów w ciągu roku można obliczyć koszty dla każdej linii przesyłowej i wymiennika ciepła po stronie źródła i zlewu.
Na podstawie identyfikatora Nuts0 i sektora przemysłowego do każdego źródła przypisywany jest całoroczny profil obciążenia co godzinę.
W oparciu o moduł obliczania potencjału ciepłowniczego w równych obszarach tworzone są punkty wejścia w spójnych obszarach. W zależności od identyfikatora Nuts2 punktów wejścia przypisywany jest profil obciążenia.
W obrębie ustalonego promienia sprawdza się, które źródła znajdują się w zasięgu od siebie, które pochłaniacze znajdują się w odległości od siebie, a które pochłaniacze znajdują się w zasięgu źródeł. Może to być reprezentowane przez wykres ze źródłami i opadami tworzącymi wierzchołki, a wierzchołki w zasięgu połączone są krawędzią.
Minimalne drzewo opinające jest obliczane na podstawie odległości krawędzi jako ciężarów. Powoduje to, że wykres zachowuje łączność przy minimalnej całkowitej długości krawędzi. Należy pamiętać, że punkty wejścia do spójnych obszarów są połączone wewnętrznie za darmo, ponieważ tworzą one własną sieć dystrybucji.
Maksymalny przepływ ze źródeł do zlewów jest obliczany dla każdej godziny w roku.
Szczytowy przepływ w ciągu roku uśredniony w ciągu 3 godzin określa wymaganą wydajność linii przesyłowych i wymienników ciepła. Koszty linii przesyłowych zależą od długości i wydajności, a na koszty wymienników ciepła wpływa tylko wydajność. Po stronie źródła zakłada się wymiennik ciepła powietrze-ciecz ze zintegrowaną pompą dla linii przesyłowej, a po stronie zlewu zakłada się wymiennik ciepła ciecz-płyn.
Ponieważ znany jest koszt i przepływ każdej linii przesyłowej, linie o najwyższym stosunku kosztu do przepływu można usunąć, a przepływ ponownie obliczyć, aż do uzyskania pożądanego kosztu na przepływ.
Do obliczenia odległości między dwoma punktami stosuje się przybliżenie małego kąta długości loksodromu. Chociaż istnieje również dokładna realizacja odległości ortodromu, zwiększona dokładność nie przynosi rzeczywistych korzyści z powodu małych odległości przeważnie mniejszych niż 20 km i niepewności rzeczywistej długości linii przesyłowej z powodu wielu czynników, takich jak topologia. Jeśli dwa punkty znajdują się w promieniu, jest on zapisywany na liście sąsiadów. Tworzenie takich list sąsiedztwa odbywa się między źródłami i źródłami, odbiornikami i odbiornikami oraz źródłami i odbiornikami. Przyczyną separacji jest elastyczność dodawania określonych wymagań temperaturowych dla źródeł lub zlewów.
W oparciu o bibliotekę igraph zaimplementowano klasę NetworkGraph ze wszystkimi funkcjami potrzebnymi do modułu obliczeniowego. Chociaż igraph jest słabo udokumentowany, oferuje znacznie lepszą wydajność niż czyste moduły pythonowe, takie jak NetworkX, i obsługuje szerszą platformę poza Linuksem, w przeciwieństwie do graf-narzędzie. Klasa NetworkGraph opisuje tylko jedną sieć na powierzchni, ale zawiera 3 różne wykresy. Po pierwsze, wykres opisujący sieć zdefiniowaną przez trzy listy przyległości. Po drugie, wykres korespondencji łączący wewnętrznie zlewy o tym samym spójnym obszarze i ostatni wykres maksymalnego przepływu zastosowany do obliczenia maksymalnego przepływu.
Zawiera tylko prawdziwe źródła i pochłania jako wierzchołki.
Każdy zlew potrzebuje identyfikatora korespondencji, który wskazuje, czy jest wewnętrznie połączony z już istniejącą siecią, jak w spójnych obszarach. Zlewy o tym samym identyfikatorze korespondencji są połączone z nowym wierzchołkiem z krawędziami o zerowej gramaturze. Ma to kluczowe znaczenie dla obliczenia minimalnego drzewa opinającego i powodu, dla którego jest do niego wykorzystywany wykres korespondencji. Ta funkcja jest również zaimplementowana dla źródeł, ale nie jest używana.
Ponieważ igraph nie obsługuje wielu źródeł i obniża swoją funkcję maksymalnego przepływu, potrzebny jest wykres pomocniczy. Wprowadza nieskończone źródło i zatapia wierzchołek. Każde prawdziwe źródło jest podłączone do źródła nieskończonego, a każdy prawdziwy zlew jest podłączony do nieskończonego zlewu za pomocą krawędzi. Zauważ, że jeśli zlew jest podłączony do odpowiedniego wierzchołka, ten wierzchołek zostanie podłączony zamiast samego zlewu.
Na podstawie wykresu korespondencji obliczane jest minimalne drzewo opinające. Krawędzie łączące spójne zlewozmywaki zawsze mają wagę 0, więc zawsze pozostaną częścią minimalnego drzewa opinającego.
Przepływ przez krawędzie łączące rzeczywiste źródła lub ujścia odpowiednio z nieskończonym źródłem lub ujściem jest ograniczony do rzeczywistej pojemności każdego źródła lub ujścia. Z powodów numerycznych pojemności są znormalizowane, tak że największa pojemność wynosi 1. Przepływ przez podzbiór krawędzi zawarty na wykresie korespondencji jest ograniczony do 1000, co powinno, dla wszystkich intensywnych celów i nieograniczonych przepływów. Następnie obliczany jest maksymalny przepływ ze źródła nieskończonego do nieskończonego pochłaniacza, a przepływ przeskalowuje się do pierwotnego rozmiaru. Ponieważ spójne pochłaniacze nie są bezpośrednio połączone z nieskończonym wierzchołkiem pochłaniacza, ale przez odpowiedni wierzchołek przepływ przez niego jest ograniczony do sumy wszystkich spójnych pochłaniaczy.
Implementacja funkcji maksymalnego przepływu igraph wykorzystuje algorytm push-relabel. Ten typ algorytmu nie jest wrażliwy na koszty i może nie zawsze znaleźć najkrótszy sposób kierowania przepływem. Algorytm wrażliwy na koszty nie jest dostępny w igraph, a wydajność prawdopodobnie będzie niska, aby móc rozwiązać przepływ godzinny w ciągu roku. Jednak z powodu wcześniejszej redukcji do minimalnego drzewa opinającego przypadki, w których wybrano nie idealne rozwiązanie, są bardzo ograniczone i mało prawdopodobne. Algorytm Push-relabel ma również tendencję do kierowania przepływu przez najmniejszą liczbę krawędzi. Implementacja igraph wydaje się deterministyczna w kolejności alokacji przepływu, jeśli wykresy są co najmniej automorfizmami, co jest ważne dla godzinowego obliczania przepływu, ponieważ jakakolwiek sztucznie wprowadzona oscylacja przepływu między krawędziami jest niepożądana.
Źródła ciepła są pobierane z przemysłowej bazy danych. Na podstawie ich nadmiaru ciepła, identyfikatora Nuts0 i sektora przemysłowego tworzony jest profil obciążenia obejmujący każdą godzinę roku dla każdej lokalizacji. Planowane jest niestandardowe dodawanie witryn.
Radiatory oparte są na spójnych obszarach o znanym zapotrzebowaniu na ciepło. Spójne obszary tworzą maskę dla siatki, na której punkty równoodległe są umieszczane jako punkty wejścia. W zależności od wybranego ID Nuts2 profil ogrzewania mieszkaniowego jest przypisany do zlewów. Planowane jest niestandardowe dodanie punktów wejścia i zlewów.
Wspomniane profile obciążeń składają się z 8760 punktów, które reprezentują obciążenie na każdą godzinę z 365 dni. Więcej informacji na temat profili obciążeń można znaleźć tutaj.
Ponieważ systemy ciepłownicze mają dużą pojemność cieplną, szczytowy przepływ nie oznacza, że linie przesyłowe muszą natychmiast dostarczyć ten krótki skok ciepła. Dlatego wymagane pojemności linii przesyłowych i wymienników ciepła są określone przez uśrednione obciążenie szczytowe. W szczególności funkcja splotu numpy jest używana do uśredniania przepływu w ciągu ostatnich trzech godzin poprzez zwijanie ze stałą funkcją. W zależności od tej wartości wybiera się linię przesyłową z poniższej tabeli.
Konkretne koszty wykorzystanych linii przesyłowych
| Moc w MW | Koszty w EUR / m | Temperatura w ° 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 |
Oblicza się koszty wymiennika ciepła po stronie źródła, które przyjmuje się jako powietrze do cieczy
C HSource (en-P) = pik szczytowy * 15 000 € / MW.
Koszty wymiennika ciepła ciecz na ciecz po stronie zlewu określa się za pomocą
C HSink (en-P) = szczyt P * 265,000 € / MW, jeżeli szczyt P <1 MW lub
C HSink (en-P) = szczyt P * 100 000 € / MW.
Następują koszty pompy
C Pompa (en-P) = P szczytowa * 240 000 € / MW, jeżeli P szczytowa <1 MW lub
C Pompa (en-P) = szczyt P * 90 000 € / MW.
Z progiem kosztu przepływu dla linii przesyłowych można je usunąć, jeżeli zostanie przekroczone, aby poprawić stosunek przepływu do kosztu. Po usunięciu krawędzi przepływ należy ponownie obliczyć, ponieważ ciągłość przepływu na wykresie nie jest już gwarantowana. Współczynnik kosztów do przepływu może teraz również wzrosnąć dla innych krawędzi, więc proces ten powtarza się, dopóki suma wszystkich przepływów już się nie zmieni.
Najpierw źródła ciepła i zlewozmywaki są ładowane profilami obciążenia. Następnie przeprowadzane jest wyszukiwanie o stałym promieniu i inicjalizacja sieci. Następnie sieć zostaje zredukowana do minimalnego drzewa opinającego, a maksymalny przepływ jest obliczany dla każdej godziny w roku. Na podstawie przepływu obliczane są koszty dla każdego wymiennika ciepła, pompy i linii przesyłowej. Jeśli zdefiniowany jest progowy stosunek kosztu do przepływu, przeprowadzana jest procedura usuwania linii przesyłowej. Na koniec zwracany jest całkowity koszt i całkowity przepływ sieci oraz układ sieci.
Obecny POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS ma na celu pomóc użytkownikowi zidentyfikować potencjał integracji nadwyżki ciepła w sieciach ciepłowniczych. Chociaż podano wiele funkcji analitycznych, aby nie ograniczać użytkownika, należy wyraźnie zaznaczyć, że nie jest to szczegółowe planowanie techniczne. Potencjały oparte są na POTENCJAŁU OGRZEWANIA CM. W CM określono obszary o korzystnych warunkach dla sieci ciepłowniczych. POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM - EXCESS pokazuje zatem, ile ciepła można pokryć nadmiarem ciepła przemysłowego w tych obszarach. Nie oznacza to jednak, że sieć ciepłownicza już istnieje w tym regionie. Zorientowane na aplikację wykorzystanie tego narzędzia dla praktyków może zatem wyglądać następująco:
W razie potrzeby dodaj własne dane na temat nadmiaru ciepła, dostarczając firmom w regionie z dodanym zakładem przemysłowym cm.
Włącz „Nadmiar ciepła w obiektach przemysłowych”
Wykonaj POTENCJAŁ TRANSPORTU CIEPŁA CM.
Wartość
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. pokazuje, ile ciepła można pokryć nadmiarem ciepła w badanym obszarze.
Wskaźniki Niezbędne inwestycje, roczne koszty i wyrównany koszt ciepła pokazuje konkretne koszty produkcji ciepła dla całej sieci. Uwaga: wyświetlane koszty zostały oszacowane przy użyciu uproszczonego podejścia. Koszty te nie dotyczą poszczególnych rurociągów. Wyświetlone koszty można jednak wykorzystać jako uproszczone założenie początkowe jako koszty transportu związane z integracją nadmiaru ciepła z możliwie pobliską siecią ciepłowniczą.
Z powyższego można zastosować następującą hierarchię pracy:
Sprawdź, czy sieć ciepłownicza istnieje lub jest planowana w rozważanym regionie.
Wyświetlane rury zawierają przepływy. Tam możesz zobaczyć, ile nadwyżki ciepła jest transportowane z odpowiednich źródeł. Można było teraz skontaktować się z zainteresowanymi firmami. Prawdopodobnie najpierw firmy o dużych ilościach.
Linia przesyłowa i jej przepływ Sprawdź DH Potencjał CM, aby dostosować wejścia, aby utworzyć obszar dh.
Zaznacz warstwę „witryn przemysłowych” w wyborze użytkownika.
Sprawdź ostrzeżenie .
Zwiększ zasięg wyszukiwania
Zwiększ próg linii przesyłowej
Sprawdź kraj i podsektor przesłanych witryn przemysłowych.
CM nie ma dostępu do danych profilu ogrzewania dla mieszkań, które należy wykonać w tym obszarze.
Próbka uruchomiona w PL22 z domyślnymi parametrami. Zaleca się włączenie miejsc nadmiernego ciepła w zakładce warstw.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowa okrąża źródło ciepła, a pomarańczowa linie przesyłowe sieci. Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej W tym przypadku widzimy, że dostępnych jest znacznie więcej nadmiaru ciepła niż zużyte, ale z drugiej strony maksymalny możliwy przepływ jest prawie osiągnięty, ponieważ pomarańczowy punkt wynosi 1530 GWh rocznie. W takim przypadku zwiększenie promienia wyszukiwania może pomóc w rozprowadzeniu większej ilości nadmiaru ciepła. W przykładowym przebiegu 2 zrobimy dokładnie to.
Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Ponieważ domyślna rozdzielczość czasu jest ustawiona na „tydzień”, w tym przypadku jest stała. Przykładowy przebieg w PL22 z maksymalnym promieniem wyszukiwania ustawionym na 40 km.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowy okrąża źródło ciepła, a pomarańczowe linie przesyłowe sieci. Sieć jest znacznie większa niż w pierwszym przebiegu próbnym.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Wykorzystuje się więcej nadmiaru ciepła.
Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Widzimy lokalne minimalne ujednolicone koszty zaopatrzenia w ciepło na poziomie 4900 GWh rocznie. Ustawiając kursor nad zieloną linią, możemy stwierdzić, że osiąga się to przy progu linii przesyłowej 0,11 ct / kWh. W przykładowym przebiegu 3 spróbujemy znaleźć tę sieć.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Ponieważ domyślna rozdzielczość czasu jest ustawiona na „tydzień”, w tym przypadku jest stała. Przykładowy przebieg w PL22 z maksymalnym promieniem wyszukiwania ustawionym na 40 km, progiem linii przesyłowej ustawionym na 0,11 cta / kWh i rozdzielczością czasową ustawioną na „godzinę”.
Przykładowy przebieg w PL22. Różowe obszary reprezentują ciepłownictwo. Pomarańczowa okrąża źródło ciepła, a pomarańczowa linie przesyłowe sieci. Sieć jest mniejsza niż w drugim przebiegu, ale zachowuje dużą część przepływu.
Ta grafika porównuje potencjał DH, całkowite nadwyżki ciepła, połączone nadwyżki ciepła i wykorzystane nadwyżki ciepła. Ta grafika przedstawia koszty sieci w porównaniu do rocznego przepływu. Pomarańczowy punkt reprezentuje bieżącą sieć z ustawionym progiem linii przesyłowej Ta grafika przedstawia wyrównane koszty ogrzewania i niezbędny próg linii przesyłowej dla określonego przepływu. Pomarańczowe punkty reprezentują wartość z aktualnie ustawionym progiem linii przesyłowej Czasami pomocne może być ukrycie progu linii przesyłowej na grafice w celu analizy wyrównanych kosztów. Widzimy, że właśnie osiągnęliśmy lokalne minimum. Różnica między wykresami aproksymacji kosztów a wskaźnikami wynika z błędów aproksymacji. Ale te błędy są w większości systematyczne i dlatego nie kompensują minimum, ale po prostu skalują krzywą w inny sposób. Wskaźnik wyrównania kosztów pokazuje teraz 0,84 ct / kWh zamiast 1,09 ct / kWh w drugim cyklu.
Ta grafika pokazuje całkowity przepływ przez sieć w ciągu roku. Niższa grafika przedstawia średni dzień. Tym razem z rozdzielczością czasową ustawioną na „godzinę” średni dzień jest poprawnie reprezentowany. Ta strona została napisana przez Ali Aydemir * i David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Licencja międzynarodowa Ta praca jest licencjonowana na podstawie licencji Creative Commons CC BY 4.0 International.
Identyfikator licencji SPDX: CC-BY-4.0
Licencja-tekst: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Pragniemy przekazać nasze najgłębsze uznanie dla projektu „Hotmaps” programu „Horyzont 2020 ” (umowa o udzielenie dotacji nr 723677), który zapewnił środki finansowe na przeprowadzenie obecnego dochodzenia.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Croatian* Czech* Danish* Dutch* Estonian* Finnish* French* German* Greek* Hungarian* Irish* Italian* Latvian* Lithuanian* Maltese* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
* machine translated