not logged in | [Login]
Utilizarea căldurii în exces pentru încălzirea în regiune.
Elementul cheie al modulului de căldură în exces este modelul de chiuvetă sursă utilizat. Construiește o rețea de transmisie de lungime minimă și calculează debitul pentru fiecare oră din an pe baza profilelor de încărcare a rezidențialelor de încălzire cu rezoluție Nuts2 și a profilelor de încărcare a industriei cu rezoluție Nuts0. Pe baza fluxurilor medii de vârf pe tot parcursul anului pot fi calculate costuri pentru fiecare linie de transmisie și schimbător de căldură pe sursa și chiuveta.
Pe baza ID-ului Nuts0 și a sectorului industrial, un profil de încărcare pe oră rezolvat pe oră este atribuit fiecărei surse.
Pe baza modulului de calcul al potențialului de încălzire în regiune, în mod echidistant, sunt create puncte de intrare în zonele coerente. În funcție de ID-ul Nuts2 al punctelor de intrare, este atribuit un profil de încărcare.
Într-o rază setată, se verifică ce surse se situează între ele, ce chiuvete se află în raza de acțiune și ce chiuvete se află în raza de acțiune. Acest lucru poate fi reprezentat de un grafic cu surse și chiuvete care formează vertexurile și vârfurile în interval fiind conectate de o margine.
Un arbore de întindere minim este calculat cu distanța marginilor ca greutăți. Rezultă un grafic care își păstrează conectivitatea, având în același timp o lungime minimă totală a muchiilor. Rețineți că punctele de intrare ale zonelor coerente sunt conectate intern gratuit, deoarece formează propria rețea de distribuție.
Fluxul maxim de la surse la chiuvete se calculează pentru fiecare oră din an.
Fluxul maxim al anului în medie pe parcursul a 3 ore determină capacitatea necesară pentru liniile de transmisie și schimbătoarele de căldură. Costurile liniilor de transmisie depind de lungime și capacitate, în timp ce costurile schimbătorilor de căldură sunt influențate doar de capacitate. Pe partea sursei, se presupune un schimbător de căldură aer-lichid cu pompă integrată pentru linia de transmisie, iar pe partea chiuvetei se presupune un schimbător de căldură lichid către lichid.
Deoarece sunt cunoscute costul și fluxul fiecărei linii de transmisie, liniile cu cel mai mare raport cost / debit pot fi îndepărtate și fluxul recompus până la atingerea unui cost per flux dorit.
Pentru calculul distanței dintre două puncte se folosește o aproximare unghiulară mică a lungimii loxodromului. Deși există, de asemenea, o implementare exactă a distanței ortodromului, precizia crescută nu are niciun beneficiu real din cauza distanțelor mici mai ales mai mici de 20 km și a incertitudinii lungimii reale a liniei de transmisie din cauza multor factori precum topologia. Dacă două puncte sunt în raza de acțiune, acesta este stocat într-o listă de adiacență. Crearea unor astfel de liste de adjacență se realizează între surse și surse, chiuvete și chiuvete și surse și chiuvete. Motivul separării constă în flexibilitatea de a adăuga anumite cerințe de temperatură pentru surse sau chiuvete.
Pe baza bibliotecii igraph, o clasă NetworkGraph este implementată cu toate funcționalitățile necesare pentru modulul de calcul. Deși igraph este slab documentat, oferă o performanță mult mai bună decât modulele pure piton precum NetworkX și un suport mai larg de platformă dincolo de Linux, spre deosebire de grafic-tool. Clasa NetworkGraph descrie o singură rețea la suprafață, dar conține 3 grafice diferite. În primul rând, graficul care descrie rețeaua așa cum este definit de cele trei liste de adiacență. În al doilea rând, graficul de corespondență care conectează intern chiuvete din aceeași zonă coerentă și ultima graficul de flux maxim utilizat pentru calculul debitului maxim.
Conține numai sursele reale și se scufundă ca vertexuri.
Fiecare chiuvetă are nevoie de un cod de corespondență, care indică dacă este conectat intern de o rețea deja existentă, precum în zonele coerente. Chiuvete cu același id de corespondență sunt conectate la un nou vertex cu margini cu greutăți zero. Acest lucru este crucial pentru calculul unui arbore de întindere minim și motivul pentru care se folosește graficul corespondenței. Această caracteristică este de asemenea implementată pentru surse, dar nu este utilizată.
Deoarece igraph nu acceptă mai multe surse și se scufundă în funcția sa de debit maxim, este necesar un grafic auxiliar. Introduce o sursă infinită și un vertex de scufundare. Fiecare sursă reală este conectată la sursa infinită și fiecare chiuvetă reală este conectată la o chiuvetă infinită. Rețineți că, dacă o chiuvetă este conectată la un vertex de corespondență, acest vertex va fi conectat mai degrabă decât chiuveta în sine.
Pe baza graficului de corespondență se calculează arborele de acoperire minim. Marginile care leagă chiuvetele coerente au întotdeauna greutatea 0, astfel încât acestea vor rămâne întotdeauna parte din arborele minime.
Fluxul prin marginile care leagă sursele reale sau scufundările la sursa infinită sau respectiv chiuveta este limitat la capacitatea reală a fiecărei surse sau chiuvete. Din motive numerice, capacitățile sunt normalizate, astfel încât capacitatea cea mai mare este 1. Fluxul prin subsetul de margini conținut în graficul corespondenței este limitat la 1000 care ar trebui, pentru toate scopurile intense și cu scop, să nu aibă restricții. Apoi se calculează debitul maxim de la sursa infinită la chiuveta infinită, iar fluxul este redimensionat la dimensiunea inițială. Întrucât chiuvetele coerente nu sunt conectate direct la vertexul infinit al chiuvetei, ci prin vertexul corespondenței, fluxul prin acesta este limitat la suma tuturor chiuvetelor coerente.
Implementarea funcției de flux maxim igraph utilizează algoritmul Push-relbel. Acest tip de algoritm nu este sensibil la costuri și s-ar putea să nu găsească întotdeauna cea mai scurtă cale de dirijare a fluxului. Un algoritm sensibil la costuri nu este disponibil în igraph, iar performanța ar fi probabil scăzută pentru a putea rezolva un flux pe oră pe tot parcursul anului. Dar, din cauza reducerii prealabile la un arbore de întindere minim, cazurile în care este aleasă o soluție non-ideală sunt foarte limitate și puțin probabile. Algoritmul Push-relbel are, de asemenea, tendința de a dirija fluxul prin cea mai mică cantitate de muchii. Implementarea igrafului pare a fi deterministă în ordinea alocării fluxului dacă graficele sunt cel puțin automorfisme, ceea ce este important pentru calculul debitului bazat pe oră, deoarece orice oscilare a fluxului introdus artificial între muchii nu este de dorit.
Sursele de căldură sunt preluate din baza de date industrială. Pe baza căldurii în exces, Nuts0 ID și sectorul industrial se creează un profil de încărcare care acoperă fiecare oră din an pentru fiecare site. Adăugarea personalizată a site-urilor este planificată.
Chiuvetele de căldură se bazează pe zone coerente cu o cerere de căldură cunoscută. Zonele coerente formează o mască pentru o grilă pe care sunt plasate puncte echidistante ca puncte de intrare. În funcție de ID-ul Nuts2 selectat, la chiuvete i se atribuie un profil de încălzire rezidențială. Adăugarea personalizată a punctelor de intrare și a chiuvetelor este planificată.
Profilele de încărcare menționate constau din 8760 de puncte care reprezintă încărcarea pentru fiecare oră din 365 de zile. Mai multe informații despre profilurile de încărcare pot fi găsite aici.
Întrucât sistemele de încălzire în regiune au o capacitate mare de căldură, un nivel maxim al debitului nu înseamnă că liniile de transmisie trebuie să furnizeze acel pic de căldură instantaneu. Prin urmare, capacitățile necesare ale liniilor de transmisie și ale schimbătorilor de căldură sunt determinate de sarcina medie de vârf. Mai exact, funcția de convoluție numpy este utilizată pentru a medie fluxul în ultimele trei ore prin convoluție cu o funcție constantă. În funcție de această valoare, se alege o linie de transmisie din următorul tabel.
Costurile specifice ale liniilor de transmisie utilizate
| Putere în MW | Costuri în € / m | Temperatura în ° 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 |
Se calculează costurile schimbătorului de căldură pe partea sursei care este presupus ca aer la lichid
C HSource (P) = P maxim * 15.000 € / MW.
Costurile schimbătorului de căldură lichid până la lichid sunt determinate cu
C HSink (P) = vârful P * 265.000 € / MW dacă vârful P <1MW sau
C HSink (P) = P maxim * 100.000 € / MW altceva.
Urmează costurile pompei
Pompa C (P) = vârful P * 240.000 € / MW dacă vârful P <1MW sau
Pompa C (P) = vârful P * 90.000 € / MW altceva.
Cu un prag de cost de curgere pentru liniile de transmisie, acestea pot fi eliminate dacă le depășesc pentru a îmbunătăți raportul flux / cost. După îndepărtarea marginilor, debitul trebuie recompensat, deoarece continuitatea fluxului din grafic nu mai este garantată. Raportul cost-flux ar putea crește și pentru alte margini acum, deci acest proces se repetă până când suma tuturor fluxurilor nu se mai modifică.
Mai întâi sursele de căldură și chiuvetele sunt încărcate cu profilurile lor de încărcare. Apoi se efectuează căutarea cu rază fixă și se inițializează rețeaua. După aceea, rețeaua este redusă la arborele de întindere minimă și debitul maxim este calculat pentru fiecare oră din an. Pe baza debitului, sunt calculate costurile pentru fiecare schimbător de căldură, pompă și linie de transmisie. Dacă este definit un raport de cost al fluxului de prag, procedura de eliminare a liniei de transmisie este executată. La final se returnează costul total și fluxul total al rețelei și aspectul rețelei.
Proba rulată în Aalborg.
Proba rulată în Aalborg. Aereele albastre reprezintă termoficare. Portocaliu indică sursa de căldură, iar galbenul indică punctele de intrare în rețeaua de termoficare. Costurile totale sunt de 13,7 M €, iar fluxul total anual este de 185 GWh, ceea ce duce la 0,74 ct / kWh pentru o perioadă de investiție de 10 ani.
Această pagină este scrisă de Ali Aydemir * și David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Atribuire 4.0 licență internațională Această lucrare este licențiată sub licență internațională Creative Commons CC BY 4.0.
SPDX-Identificator de licență: CC-BY-4.0
Licență-text: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Am dori să transmitem aprecierile noastre cele mai profunde proiectului de hărți hot-uri Orizont 2020 (Acordul de finanțare nr. 723677), care a furnizat finanțarea pentru realizarea prezentei anchete.
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* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
*: machine translated