not logged in | [Login]
Използването на излишната топлина за централно отопление.
Ключовият елемент на модула за излишък на топлина е използваният модел източник на мивка. Той конструира преносна мрежа с минимална дължина и изчислява потока за всеки час от годината въз основа на профили за натоварване на отопление на жилища с резолюция Nuts2 и профили на натоварване в индустрията с разделителна способност Nuts0. Въз основа на усреднените пикови потоци през цялата година могат да бъдат изчислени разходите за всеки електропровод и топлообменник на източника и мивката.
Въз основа на идентификатора на Nuts0 и индустриалния сектор на всеки източник се приписва ежегодно разрешен профил на натоварване.
Въз основа на модула за изчисляване на потенциала за централно отопление се създават равномерно входни точки в кохерентните зони. В зависимост от идентификатора на Nuts2 на входните точки се присвоява профил на натоварване.
В рамките на зададен радиус се проверява кои източници са в обхват един от друг, кои мивки са в обхват един от друг и кои мивки са в обхват за източници. Това може да бъде представено чрез графика с източници и мивки, образуващи върховете и върховете в обхвата, свързани с ръб.
Минималното обхващащо дърво се изчислява с разстоянието на ръбовете като тежести. Това води до графика, която запазва свързаността си, като същевременно има минимална обща дължина на ръбовете. Обърнете внимание, че входните точки на кохерентните зони са свързани вътрешно безплатно, тъй като те формират собствена мрежа за разпространение.
Максималният поток от източниците към мивките се изчислява за всеки час в годината.
Пиковият поток за годината средно за 3 часа определя необходимия капацитет за електропроводи и топлообменници. Разходите на електропроводите зависят от дължината и капацитета, докато разходите на топлообменниците се влияят само от капацитета. От страна на източника се приема топлообменник въздух към течност с интегрирана помпа за електропровода, а от страната на мивката топлообменник течност към течност.
Тъй като разходите и дебитът на всеки електропровод са известни, линиите с най-високо съотношение цена / дебит могат да бъдат премахнати и дебитът да се преизчисли, докато се постигне желаната цена на потока.
За изчисляване на разстоянието между две точки се използва апроксимация на малък ъгъл на дължината на локсодрома. Въпреки че има и точно изпълнение на разстоянието на ортодрома, увеличената точност няма реална полза поради малките разстояния, най-вече по-ниски от 20 км, и несигурността на реалната дължина на електропровода поради много фактори като топология. Ако две точки са в диапазона на радиуса, тя се съхранява в списък за съседство. Създаването на такива списъци за съседство се извършва между източници и източници, мивки и мивки и източници и мивки. Причината за разделянето се крие в гъвкавостта за добавяне на определени температурни изисквания към източници или мивки.
Въз основа на библиотеката на igraph се реализира клас NetworkGraph с цялата функционалност, необходима за модула за изчисление. Въпреки че igraph е слабо документиран, той предлага много по-добра производителност от чистите модули на python като NetworkX и по-широка поддръжка на платформата извън Linux за разлика от graph-tool. Класът NetworkGraph описва само една мрежа на повърхността, но съдържа 3 различни графики. Първо, графиката, описваща мрежата, както е дефинирана от трите списъка за съседство. На второ място, графиката на съответствие, вътрешно свързваща мивки на една и съща кохерентна област и последна графика за максимален дебит, използвана за изчисляване на максималния дебит.
Съдържа само истинските източници и потъва като върхове.
Всяка мивка се нуждае от идентификатор за кореспонденция, който показва, ако е вътрешно свързан от вече съществуваща мрежа, например в кохерентни области. Мивките с един и същ идентификатор за кореспонденция са свързани с нов връх с ръбове с нулеви тегла. Това е от решаващо значение за изчисляването на минимално обхващащо дърво и причината, за която се използва графиката за съответствие. Тази функция се прилага и за източници, но не се използва.
Тъй като igraph не поддържа множество източници и потъва в своята функция за максимален дебит, е необходима спомагателна графика. Той въвежда безкраен източник и връх на мивката. Всеки реален източник е свързан с безкрайния източник и всеки истински мивка е свързан с безкрайния мивка чрез ръб. Обърнете внимание, че ако мивката е свързана към кореспонденция на върха, тази върха ще бъде свързана, а не самата мивка.
Въз основа на графиката за съответствие се изчислява минималното обхващащо дърво. Краищата, свързващи кохерентните мивки, винаги имат тежест 0, така че те винаги ще останат част от дървото с минимален обхват.
Потокът през краищата, свързващ реалните източници или потъваща съответно до безкрайния източник или мивка, е ограничен до реалния капацитет на всеки източник или мивка. По числови причини капацитетът се нормализира, така че най-големият капацитет е 1. Потокът от подмножеството от ръбове, съдържащи се в графиката за кореспонденция, е ограничен до 1000, което за всички интензивни и цели трябва да предлага неограничен поток. Тогава се изчислява максималният поток от безкрайния източник към безкрайната мивка и потокът се пренасочва до първоначалния си размер. Тъй като кохерентните мивки не са директно свързани с върха на безкрайния потъвател, а чрез връзката на съответствието, потокът през него е ограничен до сумата от всички кохерентни мивки.
Реализацията на функцията за максимален поток igraph използва алгоритъма Push-relabel. Този тип алгоритъм не е чувствителен към разходите и не винаги може да намери най-краткия начин за маршрутизиране на потока. Алгоритъмът, който е чувствителен към разходите, не е наличен в igraph и вероятно е производителността да е ниска, за да може да разреши почасов базиран поток през цялата година. Но поради предварителното намаляване на минимално обхващащо дърво случаите, в които се избира не идеално решение, са много ограничени и малко вероятни. Алгоритъмът Push-relabel също има тенденция да променя потока през най-малкото количество ръбове. Изпълнението на igraph изглежда детерминистично в реда на разпределение на потока, ако графиките са поне автоматизми, което е важно за часовото изчисление на потока, тъй като всяко изкуствено въведено колебание на потока между ръбовете е нежелателно.
Източниците на топлина са взети от индустриалната база данни. Въз основа на излишната им топлина, Nuts0 ID и индустриалния сектор се създава профил на натоварване, покриващ всеки час от годината за всеки обект. Предвижда се добавянето на сайтове по избор.
Топлинните радиатори са базирани на кохерентни зони с известно потребление на топлина. Кохерентните области образуват маска за решетка, върху която се поставят еднакви разстояния като входни точки. В зависимост от избрания идентификатор на Nuts2, на мивките е зададен профил за отопление на жилищата. Предвижда се добавянето на входни точки и мивки по избор.
Споменатите профили за натоварване се състоят от 8760 точки, които представляват натоварването за всеки час от 365 дни. Допълнителна информация за профилите за натоварване можете да намерите тук.
Тъй като системите за централно отопление имат голям топлинен капацитет, пик на потока не означава, че преносните тръбопроводи трябва да доставят този кратък скок на топлина моментално. Следователно, необходимите мощности на електропроводи и топлообменници се определят от средното пиково натоварване. По-конкретно, функцията на конвертиране на numpy се използва за осредняване на потока през последните три часа, като се обръща с постоянна функция. В зависимост от тази стойност се избира предавателна линия от следната таблица.
Специфични разходи за използваните преносни линии
| Мощност в MW | Разходи в евро / м | Температура в ° 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 |
Изчисляват се разходите на топлообменника от страната на източника, която се приема като въздух към течност
C HSource (P) = P пик * 15 000 € / MW.
Разходите на топлообменника течност към течност от страната на мивката се определят с
C HSink (P) = P пик * 265,000 € / MW, ако P пик <1MW или
C HSink (P) = P пик * 100 000 € / MW друго.
Следват разходите на помпата
C помпа (P) = P пик * 240 000 € / MW, ако P пик <1MW или
C помпа (P) = P пик * 90 000 € / MW друго.
С праг за разход на потока за електропроводи те могат да бъдат премахнати, ако го надвишат, за да се подобри съотношението дебит към разходи. След отстраняването на ръбовете, потокът трябва да бъде преизчислен, тъй като непрекъснатостта на потока в графиката вече не е гарантирана. Коефициентът на разходите и потока може да се увеличи и за други краища сега, така че този процес се повтаря, докато сумата от всички потоци вече не се промени.
Първо източниците на топлина и мивките се зареждат с техните натоварващи профили. Тогава се извършва търсене с фиксиран радиус и мрежата се инициализира. След това мрежата е намалена до минималното си обхватно дърво и максималният поток се изчислява за всеки час от годината. Въз основа на дебита се изчисляват разходите за всеки топлообменник, помпа и електропровод. Ако се дефинира прагово съотношение между разходите и потока, се извършва процедура за премахване на електропровода. В крайна сметка се връщат общите разходи и общият поток на мрежата и оформлението на мрежата.
Проба в Олборг.
Проба в Олборг. Сините аери представляват централното отопление. Оранжевата точка на източника на топлина, а жълтата посочва входните точки към топлофикационната мрежа. Общите разходи са 13,7 милиона евро, а общият годишен поток е 185 GWh, което води до 0,74 ct / kWh за инвестиционен период от 10 години.
Тази страница е написана от Али Айдемир * и Дейвид Шилинг *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, ул. Бреслауер 48, 76139 Карлсруе
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 Международен лиценз Това произведение е лицензирано под лиценз на Creative Commons CC BY 4.0 International.
SPDX-идентификатор на лиценз: CC-BY-4.0
Лиценз-текст: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Бихме искали да изразим дълбоката си признателност към проекта за горещи карти на Хоризонт 2020 (Споразумение за безвъзмездна финансова помощ 723677), който осигури финансирането за провеждане на настоящото разследване.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Croatian* Czech* Danish* Dutch* Estonian* Finnish* French* German* Greek* Hungarian* Irish* Italian* Latvian* Lithuanian* Maltese* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
*: machine translated