Съдържание

С един поглед

С този изчислителен модул можете да определите потенциални зони за централно отопление въз основа на опростена оценка на разходите за разпределение и пренос на топлина. Входните данни за модула са карти на търсенето на топлина и на брутната площ на плътността на подовата площ, разходите за разширяване на мрежата, развитието на нуждите от топлина и темповете на свързване, времето на амортизация, лихвения процент и прага за приетите разходи за разпределение на топлина. Освен това той изчислява разходите за далекопроводи между идентифицираните райони за топлофикация.

To Top

Въведение

Този изчислителен модул използва карта на плътността на топлината (HDM) и карта на плътността на брутната подова площ, за да предложи метод, базиран на ГИС за определяне на потенциални зони за отопление с конкретен фокус върху мрежовите разходи за централно отопление (DH). В кутията с инструменти потребителят има опцията да използва набор от данни по подразбиране, предоставен от кутията с инструменти, а именно карта на плътността на потреблението на топлина и картата на плътността на брутната подова площ или да използва собствени слоеве от същия тип, които се качват в личния акаунт на Hotmaps. DH областите се определят чрез извършване на анализи на чувствителността на HDM, като се вземат предвид предварително дефинираните горни граници на средните разходи за разпределение. Подходът допълнително дава възможност за оценка на дължината и диаметъра на преносните линии и свързаните с тях разходи. Резултатите са GIS слоеве, които илюстрират области, които са икономически жизнеспособни за изграждането на DH, както и минималните разходи за преносните линии, свързващи тези региони помежду си. Модулът за изчисление може да се използва за изследване на въздействието на параметри като таван на мрежовите разходи и пазарен дял върху потенциала и върху разширяването и разширяването на системите за отопление.

To Top

Входове и изходи

Входните слоеве и параметри, както и изходните слоеве и параметри за CM са както следва.

Входните слоеве и параметри са:

  • Параметри:
    • Първа година на инвестиция
    • Последна година на инвестиция: определя след колко години трябва да достигнете целевия пазарен дял за отопление.
    • Време за амортизация в години : по-голямото време за амортизация прави общите разходи по-ниски, тъй като вашата система ще продължи по-дълго и обслужва повече
    • Натрупано енергоспестяване: Очакваното съотношение на енергията, която се спестява през последната година на инвестицията, поради например модернизиране на сградите в сравнение с търсенето на топлина през първата година на инвестицията . по-високи икономии на акумулирана енергия, означава по-ниска плътност на потреблението на топлина и вероятно това ще доведе до по-високи специфични разходи за разпределителната мрежа.
    • Пазарен дял на DH в началото на инвестиционния период: Показва текущото състояние в избраната област.
    • Пазарен дял на DH в края на инвестиционния период: Целевият пазарен дял, който искате да достигнете.
    • Лихвен процент
    • Таван на разходите за мрежата за топлоснабдяване в EUR / MWh : В потенциални зони за отопление цената на разпределителната мрежа не може да надвишава този дефиниран таван на разходите за разпределителна мрежа.
    • Константа на строителните разходи в EUR / m, както и коефициент на строителните разходи в EUR / m 2
    • Часове на пълно натоварване: използва се за изчисляване на върховото натоварване, което е важно за размера на тръбите. Тук това се използва единствено за транспортната мрежа.
    • MIPGap: опция за оптимизатор, с която можете да определите колко точен трябва да бъде отговорът ви. Имайте предвид, че по-малките пропуски водят до по-голяма точност на цената на по-голямо време на процесора.
  • Слоеве:
    • Карта на плътността на топлината и карта на плътността на брутната площ на пода: картите по подразбиране са предоставени в кутията с инструменти; собствени качени карти също могат да се използват в CM
      • в растерния формат (* .tif)
      • с разделителна способност 1 хектар
      • плътност на търсенето в MWh / ha и плътност на брутната подова площ в m 2 / ha

Изходните слоеве и параметри са:

  • Параметри:
    • Общо търсене в избрания регион през първата година на инвестиция в MWh
    • Общо търсене в избрания регион през последната година на инвестиция в MWh
    • Максимален потенциал на системата за отопление през инвестиционния период в MWh
    • Специфични енергийни разходи за мрежата за топлоснабдяване в EUR / MWh
    • Специфични енергийни разходи за разпределителната мрежа в топлоносители в EUR / MWh
    • Специфични енергийни разходи за преносната мрежа на DH в EUR / MWh
    • Специфични разходи за мрежата за разпределение на топлоенергията на метър в EUR / m
    • Специфични разходи за преносна мрежа за пренос на топлоенергия на метър в EUR / m
    • Общи мрежови разходи - анюитет в евро / год
    • Общи разпределителни мрежови разходи - анюитет в евро на година
    • Общи разходи за преносната мрежа - анюитет в евро на година
    • Обща дължина на изкопа на разпределителната мрежа в км
    • Обща дължина на изкопа на преносната мрежа в км
    • Общ брой кохерентни области
    • Брой икономически съгласувани области
  • Слоеве:
    • Плътност на търсенето на топлина през последната година от инвестиционния период (с оглед на икономиите на енергия) в растерния формат
    • Зоните за топлоснабдяване (както икономически, така и неикономически) във формат на файл с форма
    • Предавателните линии и техният капацитет във формат на шейпфайл

To Top

Метод

Тук е дадено кратко обяснение на методологията. За по-пълно обяснение на методологията и формулировки, моля обърнете се към отворен за достъп вестника публикува за това изчисление модул [ 1 ].

Целта на модула за изчисляване е да намери региони, в които могат да се изграждат системи за отопление, без да се надвишава дефиниран от потребителя среден таван на специфичните разходи в EUR / MWh . Това се прави при следните предположения:

  • Икономическият район на ТО с най-голямо потребление на топлина се счита за единствения наличен източник на топлина. Той произвежда топлината за себе си и за всички други икономически съгласувани области.
  • между две области на отопление, топлината може да тече в една посока,
  • счита се, че годишното търсене на топлоенергия остава постоянно след последната година на инвестиционния период
  • определените пазарни дялове и относителните икономии на енергия са еднакви във всички клетки на анализираната област.
  • Моделът създава само една свързана DH система. Не е възможно да има две или повече независими мрежи.
  • Входният параметър "таван на мрежата" се умножава по ~ 95%, за да се получи таванът на разходите за мрежата за разпределение. Тази стойност се използва за определяне на потенциални области на DH.

Определянето на икономическите области на ТХ се извършва в три стъпки. За повече подробности вижте предоставените тестови пробези.

СТЪПКА 1: Изчисляване на разходите за разпределителна мрежа въз основа на търсенето на топлина и съотношението на парцела, като се използват избрани карти на плътността на топлината и брутната площ на пода

СТЪПКА 2: Определяне на потенциалните зони за DH

СТЪПКА 3: Определяне на икономически зони за топлоснабдяване и капацитет на преносната линия и конфигурация, необходими за свързване на тези зони помежду си.

Опции за решаване

Този модул за изчисление използва решаващ инструмент на Gurobi за решаване на проблема с оптимизацията. За да гарантираме стабилна функционалност на изчислителния модул, въведохме няколко опции за решаване на проблема с оптимизацията. Тези опции са както следва:

  • Пропастта между долната и горната граница на обектива е зададена на 0,01 (MIPGap = 1e-2).
    • По-малката разлика обикновено дава по-точен отговор. Това обаче може да бъде много скъпо от гледна точка на процесора.
  • Относителната разлика между първичната и двойната обективна стойност беше зададена на 0,0001 (BarConvTol = 1e-4).
  • Фокусът на решавача е настроен на 1, за да намери възможните решения. Тук фокусът не е нито оптималността, нито целта (MIPFocus = 1).
  • Ограничихме количеството на използваната RAM до 500 MB, за да не влизаме в критични ситуации в случай на едновременно изпълнение от различни потребители (NodefileStart = 0,5).

To Top

Хранилище на GitHub на този модул за изчисление

Тук ще получите най-новата разработка за този модул за изчисление.

To Top

Пробен старт

Тук се използва модулът за изчисление за казуса от Виена, Австрия. Първо използвайте лентата "Go To Place", за да отидете до Виена и да изберете града. Щракнете върху бутона "СЛОЙОВЕ", за да отворите лентата "СЛОЙОВЕ" и след това щракнете върху раздела "МОДУЛ ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ". В списъка с изчислителни модули изберете "CM - РАЙОНЕН ОТОПЛИТЕЛЕН ПОТЕНЦИАЛ: ИКОНОМИЧЕСКА ОЦЕНКА".

Тестово изпълнение: входни стойности по подразбиране за казуса от Виена

Предоставените стойности по подразбиране в кутията с инструменти са основно подходящи за Виена, т.е. може да не са подходящи за други региони и трябва да бъдат адаптирани в зависимост от конкретния случай. Изчисляването се извършва за периода от 2018 до 2030 г. (2018 г. е годината 0, а 2030 г. е година 12, а периодът на инвестиция ще бъде 12 години). Очакваното натрупано съотношение на енергоспестяване показва намаляването на търсенето на топлина в сравнение с началото на инвестиционния период (2018 г.). Пазарният дял на ТЕ се отнася до пазарния дял в зоните на ТЕ. Стойността му в началото на инвестиционния период (2018 г.) показва действителния пазарен дял (обикновено известен). Очакваният пазарен дял в края на инвестиционния период е това, което очаквате да достигнете. Тази стойност идва от пътни карти, сценарии, политики и т.н. За случая по подразбиране ние вземаме предвид лихвения процент от 5%. Таванът на разходите за мрежата за отопление се умножава по ~ 95%, за да се получи таван на разходите за разпределителната мрежа. Използвайки тази стойност, се получават потенциалните области на DH. В рамките на потенциалните области средните разходи за разпределителната мрежа не могат да надвишават тавана на разходите за разпределителна мрежа. Стойността на часовете с пълно натоварване се използва за оценка на върховото натоварване и намиране на подходящ размер за преносната мрежа.

Константата на строителните разходи и коефициентът на строителните разходи произхождат от справка [ 2, 3 ]. Получените региони са много чувствителни към тези стойности. Следователно, като общ коментар, предлагаме първо да изчислите с тези стойности и само ако смятате, че тези стойности водят до надценяване или подценяване на вашите резултати, след това ги променете.

По подразбиране за изчислението се използват картата на плътността на топлината и картата на плътността на брутната площ на пода, предоставени от кутията с инструменти. Можете да използвате свои собствени качени слоеве за стартиране на изчислението. В това примерно изпълнение използваме слоеве по подразбиране.

Сега натиснете бутона "RUN CM" и изчакайте, докато изчислението приключи.

ВАЖНА ЗАБЕЛЕЖКА : Моля, обърнете внимание, че този изчислителен модул може да отнеме няколко минути, за да намери окончателното решение. Ако изчислението ви отнема много дълго (повече от 10 минути), изберете по-малък регион за изчислението си. Също така използването на произволни стойности може да доведе до дълго време за изчисление. Затова се уверете, че предоставените от вас стойности са подходящи за избрания регион.

Следващата фигура показва получените резултати за дадените входни параметри във Виена. Най-важните показатели са демонстрирани в прозореца РЕЗУЛТАТИ. Освен това можете да получите някои показатели, като натиснете върху всяка една потенциална зона на картата.

Figure 1

Изходните слоеве ще се появят в лентата LAYERS в раздела модул за изчисление.

To Top

Препратки

[1] Fallahnejad M., Hartner M., Kranzl L., Fritz S. Въздействие на инвестиционните разходи за разпределение и пренос на централни отоплителни системи върху потенциала за централно отопление. Energy Procedia 2018; 149: 141–50. doi: 10.1016 / j.egypro.2018.08.178.

[2] Persson U., Werner S. Разпределение на топлината и бъдещата конкурентоспособност на централното отопление. 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: Разходи за разпределение на топлината. Енергия 2019; 176: 604–22. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.03.189.

To Top

Как да цитирам

Mostafa Fallahnejad, в Hotmaps-Wiki, CM-District-отопление-потенциал-икономическа оценка (септември 2020 г.)

To Top

Автори и рецензенти

Тази страница е написана от Мостафа Фалахнежад ( EEG - TU Wien ).

Page Тази страница е прегледана от Marcul Hummel ( e-think ).

To Top

Разрешително

Copyright © 2016-2020: Mostafa Fallahnejad

Creative Commons Attribution 4.0 International License

Това произведение е лицензирано под Creative Commons CC BY 4.0 International License.

Идентификатор на SPDX-лиценз: CC-BY-4.0

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

To Top

Признание

Бихме искали да изразим най-дълбоката си благодарност към проекта „Хоризонти 2020“ на „Хоризонт 2020 (Споразумение за безвъзмездна помощ № 723677), който осигури финансирането за извършване на настоящото разследване.

To Top

This page was automatically translated. View in another language:

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

* machine translated