Innehållsförteckning

I en blick

Med denna beräkningsmodul kan du bestämma potentiella fjärrvärmeområden baserat på en förenklad bedömning av värmefördelning och transmissionskostnader. Ingångarna till modulen är värmekrav och brutto golvyta kartor, kostnader för nätverksutvidgning, utveckling av värmebehov och anslutningshastigheter, avskrivningstid, ränta och en tröskel för de accepterade värmefördelningskostnaderna. Dessutom beräknar den kostnaderna för överföringsledningar mellan identifierade fjärrvärmeområden.

To Top

Introduktion

Denna beräkningsmodul använder en värmedensitetskarta (HDM) och en brutto golvyta för att föreslå en GIS-baserad metod för att bestämma potentiella DH-områden med specifikt fokus på fjärrvärme (DH) nätkostnader. I verktygslådan har användaren möjlighet att använda standarddatauppsättning som tillhandahålls av verktygslådan, nämligen kartan över värmebehovstäthet och kartläggningen över bruttodelen , eller använda egna lager av samma slag som laddas upp till det personliga Hotmaps-kontot. DH-områdena bestäms genom att utföra känslighetsanalyser på HDM med beaktande av fördefinierade övre gräns för de genomsnittliga distributionskostnaderna. Tillvägagångssättet möjliggör dessutom uppskattning av längd och diameter på överföringsledningar och deras därmed sammanhängande kostnader. Utgångarna är GIS-lager som illustrerar områden som är ekonomiskt lönsamma för byggandet av DH samt de kostnadsminimala överföringsledningarna som förbinder dessa regioner med varandra. Beräkningsmodulen kan användas för att studera inverkan av parametrar som nätkostnadstak och marknadsandel på potential och på expansion och utbyggnad av DH-systemen.

To Top

In- och utgångar

Ingångsskikten och parametrarna samt utgångslager och parametrar för CM är som följer.

Ingångslager och parametrar är:

  • Parametrar:
    • Första investeringsåret
    • Förra året av investering: avgör i hur många år du ska nå den riktade DH-marknadsandelen.
    • Avskrivningstid i år : högre avskrivningstid gör den totala kostnaden lägre eftersom ditt system kommer att vara längre och tjäna mer
    • Ackumulerad energibesparing: Det förväntade förhållandet mellan energi som sparas under det senaste investeringsåret på grund av t.ex. ombyggnad av byggnader jämfört med värmebehovet under det första året av investeringen . högre ackumulerade energibesparingar, innebär lägre värmebehovstätheter och troligen kommer detta att leda till högre specifika distributionskostnader.
    • DH-marknadsandel i början av investeringsperioden: Visar det aktuella läget i det valda området.
    • DH-marknadsandel i slutet av investeringsperioden: Den målmarknadsandel som du vill nå.
    • Ränta
    • Tak för kostnad för DH-nät i EUR / MWh : I potentiella DH-områden får distributionskostnaden inte överstiga detta definierade tak för distributionskostnad.
    • Byggkostnaden konstant i euro / m samt byggkostnaden koefficient i EUR / m 2
    • Fulllasttimmar: används för att beräkna toppbelastningen, vilket är viktigt för rördimensionen. Här används detta enbart för transportnätet.
    • MIPGap: ett optimeringslösningsalternativ, med vilket du kan bestämma hur korrekt ditt svar ska vara. Observera att mindre luckor leder till högre noggrannhet till kostnad för högre CPU-tid.
  • Skikten:
    • Kartor över värmedensitet och golvtäthet: standardkartor finns i verktygslådan; egna uppladdade kartor kan också användas i CM
      • i rasterformat (* .tif)
      • med en hektar upplösning
      • efterfråge densiteter i MWh / ha och brutto golvyta densiteter i m 2 / ha

Utgångslager och parametrar är:

  • Parametrar:
    • Total efterfrågan i den utvalda regionen under det första året av investeringar i MWh
    • Total efterfrågan i den utvalda regionen under det senaste året av investeringar i MWh
    • Maximal potential för DH-systemet genom investeringsperioden i MWh
    • Energispecifika DH-nätkostnader i EUR / MWh
    • Energispecifika DH-distributionsnätkostnader i EUR / MWh
    • Energispecifika DH-överföringsnätkostnader i EUR / MWh
    • Specifika DH-distributionsnätkostnader per meter i EUR / m
    • Specifika DH-överföringsnätkostnader per meter i EUR / m
    • Totala nätkostnader - livränta i EUR / år
    • Totala kostnader för distributionsnät - livränta i EUR / år
    • Totala transmissionsnätkostnader - livränta i EUR / år
    • Total distributionsnätets grävlängd i km
    • Total däcklängd för överföringsnät i km
    • Totalt antal sammanhängande områden
    • Antal ekonomiska sammanhängande områden
  • Skikten:
    • Värmebehovstäthet under sista året av investeringsperioden (med tanke på energibesparingar) i rasterformat
    • DH-områden (både ekonomiska och icke-ekonomiska) i formfilformat
    • Överföringslinjer och deras kapacitet i formfil

To Top

Metod

Här ges en kort förklaring av metoden. För en mer fullständig förklaring av metodiken och formuleringarna, hänvisas till det öppna åtkomstpapper som publicerats om denna beräkningsmodul [ 1 ].

Syftet med beräkningsmodulen är att hitta regioner där DH-system kan byggas utan att ett användardefinierat genomsnittligt specifikt kostnadstak i EUR / MWh överskrids . Detta görs under följande antaganden:

  • Det ekonomiska DH-området med högst värmebehov anses vara den enda tillgängliga värmekällan. Det producerar värmen för sig själv och alla andra ekonomiska sammanhängande områden.
  • mellan två DH-områden kan värme rinna i en riktning,
  • den årliga DH-efterfrågan anses vara konstant efter det sista investeringsperioden
  • de definierade marknadsandelarna och de relativa energibesparingarna är desamma i alla celler i det analyserade området.
  • Modellen skapar endast ett anslutet DH-system. Det är inte möjligt att ha två eller flera oberoende nätverk.
  • Inmatningsparametern "nätkostnadstak" multipliceras med ~ 95% för att ge taket för distributionsnätets kostnad. Detta värde används för bestämning av potentiella DH-områden.

Bestämningen av ekonomiska DH-områden görs i tre steg. Mer information finns i de medföljande testkörningarna.

STEG 1: Beräkning av distributionsnätkostnader baserat på värmebehov och tomtförhållande med hjälp av utvalda värmedensitet och brutto golvyta kartor

STEG 2: Bestämning av potentiella DH-områden

STEG 3: Bestämning av ekonomiska DH-områden och överföringsledningskapacitet och konfiguration som krävs för att ansluta dessa områden till varandra.

Lösningsalternativ

Denna beräkningsmodul använder en Gurobi-lösare för att lösa optimeringsproblemet. För att garantera en stabil funktion i beräkningsmodulen har vi introducerat flera alternativ för att lösa optimeringsproblemet. Dessa alternativ är som följer:

  • Gapet mellan den nedre och övre objektivgränsen är inställd på 0,01 (MIPGap = 1e-2).
    • Mindre gap ger vanligtvis ett mer exakt svar. Detta kan dock vara mycket dyrt ur CPU-tidsperspektiv.
  • Den relativa skillnaden mellan primärt och dubbelt objektivvärde sattes till 0,0001 (BarConvTol = 1e-4).
  • Lösningsfokus är satt till 1 för att hitta möjliga lösningar. Här är fokus varken optimalt eller objektivt bundet (MIPFocus = 1).
  • Vi har begränsat mängden använt RAM-minne till 500 MB för att inte komma in i kritiska situationer vid samtidiga körningar av olika användare (NodefileStart = 0,5).

To Top

GitHub-förvar för denna beräkningsmodul

Här får du banbrytande utveckling för denna beräkningsmodul.

To Top

Provkörning

Här körs beräkningsmodulen för fallstudien i Wien, Österrike. Använd först "Gå till plats" -fältet för att navigera till Wien och välja stad. Klicka på knappen "LAGR" för att öppna fältet "LAGR" och klicka sedan på fliken "BERÄKNINGSMODUL". I listan över beräkningsmoduler väljer du "CM - DISTRICT HEATING POTENTIAL: EKONOMISK BEDÖMNING".

Testkörning: standardinmatningsvärden för fallstudien i Wien

De angivna standardvärdena i verktygslådan är i grunden lämpliga för Wien, dvs det kanske inte passar för andra regioner och bör anpassas beroende på din fallstudie. Beräkningen görs för perioden från 2018 till 2030 (2018 är året 0 och 2030 är året 12 och investeringsperioden kommer att vara 12 år). Det förväntade ackumulerade energibesparingsförhållandet visar minskningen av värmebehovet jämfört med början av investeringsperioden (år 2018). DH-marknadsandelen avser marknadsandelen inom DH-områdena. Dess värde i början av investeringsperioden (år 2018) visar den faktiska marknadsandelen (vanligtvis känd). Den förväntade marknadsandelen i slutet av investeringsperioden är vad du förväntar dig att nå. Detta värde kommer från vägkartor, scenarier, policyer etc. För standardfallet betraktar vi räntan på 5 procent. Kostnadstaket för DH-nätet multipliceras med ~ 95% för att ge ett kostnadstak för distributionsnätet. Med detta värde erhålls de potentiella DH-områdena. Inom de potentiella områdena får den genomsnittliga distributionskostnaden inte överstiga taket för distributionsnätet. Värdet av fullastningstimmar används för att uppskatta toppbelastningen och hitta en lämplig dimension för överföringsnätet.

Konstruktionskostnadskonstanten och byggkostnadskoefficienten härrör från referens [ 2, 3 ]. De erhållna regionerna är mycket känsliga för dessa värden. Som en allmän kommentar föreslår vi därför att du beräknar med dessa värden först och endast om du tror att dessa värden leder till en över- eller underskattning av dina resultat och sedan ändrar dem.

Som standard används kartan för värmedensitet och bruttodiameter för golvytan som tillhandahålls av verktygslådan för beräkningen. Du kan använda dina egna uppladdade lager för att köra beräkningen. I denna provkörning använder vi standardlager.

Tryck nu på "RUN CM" -knappen och vänta tills beräkningen är klar.

VIKTIG OBS : Observera att den här beräkningsmodulen kan ta flera minuter att hitta den slutliga lösningen. Om din beräkning tar mycket lång tid (mer än 10 minuter), välj en mindre region för din beräkning. Användning av godtyckliga värden kan också leda till en lång beräkningstid. Se därför till att dina angivna värden är lämpliga för den valda regionen.

Följande bild visar de erhållna resultaten för de angivna ingångsparametrarna i Wien. De viktigaste indikatorerna visas i fönstret RESULTAT. Dessutom kan du få några indikatorer genom att trycka på varje enskilt potentiellt område på kartan.

Figure 1

Utmatningsskikten visas i LAGER-fältet under avsnittet Beräkningsmodul.

To Top

Referenser

[1] Fallahnejad M., Hartner M., Kranzl L., Fritz S. Effekter av fjärrvärmesystem för distribution och överföring av investeringar på fjärrvärmepotentialen. Energy Procedia 2018; 149: 141–50. doi: 10.1016 / j.egypro.2018.08.178.

[2] Persson U., Werner S. Värmedistribution och fjärrvärmens framtida konkurrenskraft. Appl Energy 2011; 88: 568–76. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.09.020.

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

To Top

Hur man citerar

Mostafa Fallahnejad, i Hotmaps-Wiki, CM-fjärrvärmepotential-ekonomisk-bedömning (september 2020)

To Top

Författare och granskare

Denna sida skrevs av Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

Den här sidan granskades av Marcul Hummel ( e-think ).

To Top

Licens

Copyright © 2016-2020: Mostafa Fallahnejad

Creative Commons Attribution 4.0 internationell licens

Detta arbete är licensierat under en Creative Commons CC BY 4.0 International License.

SPDX-licensidentifierare: CC-BY-4.0

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

To Top

Bekräftelse

Vi vill förmedla vår djupaste uppskattning till Horizon 2020 Hotmaps-projektet (bidragsavtal nummer 723677), som gav finansieringen för att genomföra den nuvarande utredningen.

To Top

This page was automatically translated. View in another language:

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

* machine translated