Disclaimer: The explanation provided on this website (Hotmaps Wiki) are indicative and for research purposes only. No responsibility is taken for the accuracy of the provided information, explanations and figures or for using them for unintended purposes.
Data privacy: By clicking OK below, you accept that this website may use cookies.
Dette modul beregner flowet og omkostningerne ved varmetransmission fra potentielle overskydende varmekilder placeret uden for potentielle fjernvarmeområder til fjernvarmeområdet. Indgangene er timebelastningsprofiler for det overskydende varmestrøm og fjernvarmebehovet, placeringen af overskydende varmekilde og det potentielle fjernvarmesystem, investeringsomkostninger i varmevekslere og transmissionsledninger og tærskelværdier for afstands- og transmissionsomkostninger.
Beregningsmodulet "Overskudsvarmetransportpotentiale" hjælper brugeren med at identificere integrationspotentialer for overskydende varme i fjernvarmenet. Potentialerne er baseret på CM - fjernvarmepotentialet . Denne CM identificerer områder med gunstige betingelser for fjernvarmenet og viser, hvor meget varme der potentielt kan være dækket af industriel overskydende varme i disse områder. Dette betyder dog ikke, at der allerede findes et fjernvarmenet i denne region.
Følgende data og metoder kombineres til den tidligere opgave.
Data:
Opvarmningskrav til nærliggende områder med gunstige betingelser for fjernvarmenet, som opløses hver time (fra CM - Fjernvarmepotentiale ).
Data om overskydende varmemængder fra industrielle virksomheder i området, som også løses hver time (fra den datasæt industrielle database).
Antagelser om omkostninger til varmevekslere, pumper og rørledninger samt varmetab for fjernvarmerørledninger.
Metode (forenklet):
Formålet med metoden er at repræsentere den størst mulige overskydende varmestrøm med ikke for mange og dermed for lange rørledninger til de mulige fjernvarmebrugere ved at generere netværk med maksimale strømme. Især ineffektive transportledninger (med lave varmestrømme og dermed høje specifikke varmetransportomkostninger) tages dog ikke med i det endelige netværk. Tærsklen for de enkelte transportliniers økonomiske effektivitet kan specificeres af brugeren (jf. Transmissionslinjetærskel).
Den grundlæggende baggrund for fremgangsmåden er som følger: Hvis der kun er få kilder til overskydende varme, kan der altid tages hensyn til en enkelt rørledning pr. Kilde til transport af varmen til et nærliggende område med gunstige betingelser for fjernvarme. Men hvis der er flere overskydende varmekilder, der skal strømme ind i det samme område, ville det være fornuftigt at samle varmen og transportere den til området i en større fælles rørledning. Tilgangen med et rør pr. Kilde har tendens til at overvurdere indsatsen for rørledningerne.
For at modvirke ovenstående blev problemet med rørledningsplanlægning tilnærmet ved at antage et netværksflowproblem. En heuristisk metode bruges til at løse problemet, hvor overskydende varme kan bundtes og transporteres til de mulige brugere. Den konkrete metodiske udformning af løsningen med tilgangen til minimumspændetræet er beskrevet i den tilsvarende metodiske del. Rørledningsdesignet, der er fastlagt i den foregående sammenhæng, repræsenterer derfor ikke en detaljeret planlægning eller en reel rutevejledning, men bruges kun til en tilnærmelse af omkostningerne til distribution af overskydende varmemængder i de nærliggende områder med gunstige betingelser for fjernvarmenet. (se CM - Fjernvarmepotentiale , nøgleord sammenhængende områder). Denne tilnærmelse af omkostningerne henviser således til hele netværket.
Resultaterne skal derefter først fortolkes som følger: Hvis de registrerede overskydende varmemængder skulle transporteres sammen til de angivne nærliggende områder, kunne omkostningerne til varmefordeling være i størrelsesorden som angivet af værktøjet (jf. Nivellerede omkostninger af varmeforsyning). Som regel er værdierne for hele netværket også en god startindikator for individuelle rørledninger. Formålet med resultaterne er derfor at give en projektudvikler eller planlægger en størrelsesorden for mulige distributionsomkostninger.
Fjernvarmeområder (for øjeblikket direkte leveret af fjernvarmepotentialet CM)
Industriel database (som standard leveret af værktøjskassen)
Belastningsprofiler til industrien
Belastningsprofiler til boligopvarmning og varmt vand til boliger
Min. varmebehov pr. hektar
Min. varmebehov i et DH-område
Levetid for udstyr i år
Udjævnede varmeomkostninger refererer til denne tidsperiode.
Rabat i%
Rentesats for kredit, der kræves for at opbygge netværket.
Omkostningsfaktor
Faktor til tilpasning af netværksomkostninger, hvis standardværdierne ikke nøjagtigt repræsenterer omkostningerne. De nødvendige investeringer til netværket ganges med denne faktor. Standardomkostninger findes i afsnittet Beregning af omkostninger .
Driftsomkostninger i%
Driftsomkostninger for netværk pr. År. I procent af de nødvendige investeringer til netværket.
Tærskelværdi for transmissionslinjer i ct / kWh
De maksimale niveauer for varmeudgifter for hver enkelt transmissionslinje. Denne parameter kan bruges til at kontrollere de niveauerede varmepriser for hele netværket. En lavere værdi er lig med lavere niveauer for varme, men også en reduktion i brugt overskydende varme og omvendt.
Tidsopløsning
Indstiller intervallet mellem netværksflowberegningerne over hele året. Kan være en af disse værdier: (time, dag, uge, måned, år)
Transmissionslinjer
Formfil, der viser de foreslåede transmissionslinjer med deres temperatur, årlige varmestrøm og omkostninger. Detaljer kan findes her.
Samlet overskydende varme i det valgte område i GWh
Samlet overskudsvarme til rådighed for industrianlæg i valgt område og nærhed.
Overskudsvarme tilsluttet i GWh
Samlet overskydende varme tilgængelig for industrianlæg, der er tilsluttet et netværk.
Overskydende varme brugt i GWh
Faktisk overskudsvarme brugt til DH.
Investeringer nødvendige for netværket i €
Investering er nødvendig for at opbygge netværket.
Årlige udgifter til netværket i € / år
Omkostninger forårsaget af annuiteten og driftsomkostningerne for netværket pr. År.
Udjævnede omkostninger til varmeforsyning i ct / kWh
niveauerede varmeomkostninger for det komplette netværk.
DH potentiale og overskydende varme
Grafisk viser DH-potentiale, samlet overskudsvarme, tilsluttet overskydende varme og brugt overskydende varme. Detaljer kan findes her .
Brugt overskydende varme og investering nødvendig
Grafisk viser årlig leveret overskydende varme til den nødvendige investering til netværket. Detaljer kan findes her .
Belastningskurver
Grafisk viser månedlig varmebehov og overskud. Detaljer kan findes her .
Belastningskurver
Grafisk viser det gennemsnitlige daglige varmebehov og overskud. Detaljer kan findes her .
Ved at klikke på transmissionslinjen dukker yderligere oplysninger op.
Denne grafik sammenligner DH-potentialet, samlet overskudsvarme, tilsluttet overskydende varme og brugt overskydende varme.
Flere oplysninger om det årlige varmebehov og DH-potentiale kan findes her . Den overskydende varme tilsluttet overskydende varme og brugt overskydende varme er de samme som deres lige så navngivne indikatorer, i afsnittet Input og Output .
Denne grafik viser den samlede strøm gennem netværket gennem året. Den nederste grafik repræsenterer den gennemsnitlige dag.
X-aksen repræsenterer tid og y-aksens effekt. De blå kurver repræsenterer varmebehovet i DH-områderne og den røde overskydende varme. Skæringspunktet mellem begge kurver repræsenterer den faktiske samlede varmestrøm. Den øverste grafik viser strømmen over året og den nederste strømmen af den gennemsnitlige dag. Bemærk, at tidsopløsningen skal indstilles mindst til "måned" for den øverste og "time" for at den nederste grafik skal være repræsentativ.
Nøgleelementet i overskudsvarmemodulet er den anvendte kilde-vaskemodel. Det konstruerer et transmissionsnetværk med en minimumslængde og beregner flowet for hver time i året baseret på boligvarmebelastningsprofiler med NUTS 2-opløsning og industribelastningsprofiler med NUTS 0-opløsning. Baseret på gennemsnitlige topstrømme gennem året kan der beregnes omkostninger for hver transmissionslinje og varmeveksler på kilde- og vaskesiden.
Baseret på NUTS 0 ID og den industrielle sektor tildeles en kilde, der løses hvert år, hver time.
Baseret på fjernvarmepotentialet beregnes modul, der oprettes lige langt indgangspunkter i de sammenhængende områder. Afhængigt af NUTS 2 ID for indgangspunkterne tildeles en belastningsprofil.
Inden for en forudindstillet radius kontrolleres det, hvilke kilder der er inden for hinanden, hvilke dræn er inden for hinandens rækkevidde, og hvilke dræn er inden for rækkevidde for kilder. Dette kan repræsenteres ved en graf med kilder og dræn, der danner hjørnerne og hjørnerne i området, der er forbundet med en kant.
Et minimum spændende træ beregnes med afstanden mellem kanterne som vægte. Dette resulterer i en graf, der bevarer forbindelsen, mens den har en minimum total længde af kanter. Bemærk, at indgangspunkterne for sammenhængende områder er forbundet internt gratis, da de danner deres eget distributionsnetværk.
Den maksimale strøm fra kilderne til drænene beregnes for hver time af året.
Årets spidsstrøm i gennemsnit over 3 timer bestemmer den krævede kapacitet til transmissionsledninger og varmevekslere. Omkostningerne ved transmissionslinjerne afhænger af længden og kapaciteten, mens omkostningerne til varmevekslerne kun påvirkes af kapaciteten. På kildesiden antages luft til flydende varmeveksler med integreret pumpe til transmissionsledningen og på vaskesiden en væske til flydende varmeveksler.
Da omkostningerne og strømmen for hver transmissionslinje er kendt, kan linjerne med det højeste forhold mellem omkostning og strømning fjernes, og strømmen beregnes igen, indtil de ønskede omkostninger pr.
Til beregning af afstanden mellem to punkter anvendes en lille vinkletilnærmelse af loxodrome-længden. Mens der også er en nøjagtig implementering af ortodrome afstanden, har den øgede nøjagtighed ingen reel fordel på grund af de små afstande, der for det meste er lavere end 20 km, og usikkerheden om den reelle transmissionslinjelængde på grund af mange faktorer som topologi. Hvis to punkter er inden for radiusområdet, gemmes det i en nærhedsliste. Oprettelsen af sådanne nærhedslister udføres mellem kilder og kilder, dræn og dræn og kilder og dræn. Årsagen til adskillelsen ligger i fleksibiliteten til at tilføje visse temperaturkrav til kilder eller dræn.
Baseret på igraph-biblioteket implementeres en NetworkGraph-klasse med alle nødvendige funktioner til beregningsmodulet. Mens igraph er dårligt dokumenteret, tilbyder det meget bedre ydelse end rene python-moduler som NetworkX og bredere platformstøtte ud over Linux, i modsætning til grafværktøj. Klassen NetworkGraph beskriver kun et netværk på overfladen, men indeholder 3 forskellige grafer. For det første grafen, der beskriver netværket, som det er defineret af de tre nærhedslister. For det andet er korrespondancediagrammet, der internt forbinder dræn med det samme sammenhængende område og sidst den maksimale flowgraf, der anvendes til den maksimale flowberegning.
Indeholder kun de rigtige kilder og dræn som hjørner.
Hver vask har brug for en korrespondance-id, som angiver, om den er internt forbundet med et allerede eksisterende netværk som i sammenhængende områder. Vasker med samme korrespondance-id er forbundet til et nyt toppunkt med kanter med nul vægte. Dette er afgørende for beregningen af et minimumspændende træ og årsagen til, at korrespondancegrafen bruges til det. Denne funktion er også implementeret til kilder, men ikke brugt.
Eksempel på en korrespondancegraf. De røde hjørner repræsenterer kilder, og de blå synker. De tre dræn til højre er sammenhængende forbundet med et yderligere større toppunkt
Da igraph ikke understøtter flere kilder og synker i sin maksimale flowfunktion, er der brug for en hjælpegraf. Det introducerer en uendelig kilde og synkehoved. Hver ægte kilde er forbundet med den uendelige kilde, og enhver ægte vask er forbundet med den uendelige vask ved en kant. Bemærk, at hvis en vask er forbundet til et korrespondancepunkt, vil dette toppunkt blive tilsluttet snarere end selve vasken.
Eksempel på en maksimal flowdiagram.
Baseret på korrespondancegrafen beregnes det mindste spændende træ. Kanterne, der forbinder de sammenhængende dræn, har altid vægten 0, så de forbliver altid en del af det minimale spændende træ.
Eksempel på en korrespondancegraf med vægten af hver kant og dens mindst spændende træ.
Strømmen gennem kanterne, der forbinder de rigtige kilder eller dræn til henholdsvis den uendelige kilde eller vask, er begrænset til den reelle kapacitet for hver kilde eller vask. Af numeriske årsager normaliseres kapaciteterne, så den største kapacitet er 1. Strømningen gennem delmængden af kanter indeholdt i korrespondancegrafen er begrænset til 1000, hvilket for alle intense og formål bør tilbyde ubegrænset flow. Derefter beregnes den maksimale strøm fra den uendelige kilde til den uendelige vask, og strømmen skaleres til sin oprindelige størrelse. Da sammenhængende dræn ikke er direkte forbundet med det uendelige synkehoved, men ved korrespondancehovedet, er strømmen gennem det begrænset til summen af alle sammenhængende dræn.
Eksempel på en maksimal flowgraf og kapaciteten for hver kilde og vask. Den højre graf viser den maksimale tilladte strøm gennem hver kant efter normaliseringen. Bemærk, at den maksimale tilladte strøm gennem kanterne med uendeligt symbol faktisk er begrænset til 1000 i implementeringen.
Implementeringen af igraph maksimale flow-funktion bruger algoritmen Push-relabel. Denne type algoritme er ikke omkostningsfølsom og finder måske ikke altid den korteste måde at dirigere strømmen på. En omkostningsfølsom algoritme er ikke tilgængelig i igraph, og ydeevnen vil sandsynligvis være lav for at kunne løse et timebaseret flow gennem året. Men på grund af den forudgående reduktion til et minimum, der spænder over træet, er de tilfælde, hvor en ikke-ideel løsning vælges, meget begrænsede og usandsynlige. Push-relabel-algoritmen har også en tendens til at dirigere strømmen gennem den mindste mængde kanter. Imagrafimplementeringen ser ud til at være deterministisk i rækkefølgen af tildelingen af strømmen, hvis graferne i det mindste er automatiseringer, hvilket er vigtigt for den timebaserede strømningsberegning, da enhver kunstigt indført strømningsoscillation mellem kanter er uønsket.
Varmekilderne er hentet fra den industrielle database. Baseret på deres overskydende varme oprettes Nuts0 ID og den industrielle sektor en belastningsprofil, der dækker hver time om året for hvert sted. Den tilpassede tilføjelse af websteder er planlagt.
Kølelegemerne er baseret på sammenhængende områder med kendt varmebehov. De sammenhængende områder danner en maske til et gitter, hvor lige store punkter er placeret som indgangspunkter. Afhængig af det valgte NUTS 2 ID tildeles drænene en boligopvarmningsprofil. Den tilpassede tilføjelse af indgangspunkter og dræn er planlagt.
De nævnte belastningsprofiler består af 8760 punkter, som repræsenterer belastningen for hver time i 365 dage. Yderligere information om belastningsprofiler kan findes her.
Da fjernvarmesystemer har en stor varmekapacitet, betyder en top i strømmen ikke, at transmissionslinjerne skal levere den korte varmehøjde øjeblikkeligt. Derfor bestemmes de krævede kapaciteter for transmissionsledninger og varmevekslere af den gennemsnitlige spidsbelastning. Specifikt bruges den følelsesløse konvolutionsfunktion til at gennemse flowet i løbet af de sidste tre timer ved at vikle med en konstant funktion. Afhængig af denne værdi vælges en transmissionslinje fra følgende tabel.
Specifikke omkostninger ved anvendte transmissionslinjer
| Effekt i MW | Omkostninger i € / m Temperatur i ° 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 |
Omkostningerne til varmeveksleren på kildesiden, der antages som luft til væske, beregnes med
C HS-kilde (en-P) = P- spids * 15.000 € / MW.
Omkostningerne ved væske til flydende varmeveksler på vaskesiden bestemmes med
C HSink (en-P) = P- spids * 265.000 € / MW hvis P- spids <1MW eller
C HSink (en-P) = P peak * 100.000 € / MW andet.
Med en omkostnings-til-strøm-tærskel for transmissionslinjer kan de fjernes, hvis de overskrider den for at forbedre forholdet mellem strøm og omkostninger. Efter fjernelse af kanter skal strømmen beregnes igen, da kontinuiteten i strømmen i grafen ikke længere er garanteret. Omkostnings-forhold-forholdet kan også stige for andre kanter nu, så denne proces gentages, indtil summen af alle strømme ikke ændres længere.
For det første er varmekilder og dræn fyldt med deres belastningsprofiler. Derefter udføres søgningen med fast radius, og netværket initialiseres. Derefter reduceres netværket til dets minimale spændende træ, og den maksimale strøm beregnes for hver time i året. Baseret på strømmen beregnes omkostningerne for hver varmeveksler, pumpe og transmissionsledning. Hvis der er defineret et tærskelomkostningsforhold-forhold, udføres fjernelsen af transmissionslinjeproceduren. I sidste ende returneres de samlede omkostninger og den samlede strøm af netværket og layoutet af netværket.
Her får du banebrydende udvikling for dette beregningsmodul.
Den nuværende CM - EXCESS HEAT TRANSPORT POTENTIAL er beregnet til at hjælpe brugeren med at identificere integrationspotentialer for overskydende varme i fjernvarmenet. Selvom der gives mange analysefunktioner for ikke at begrænse brugeren, skal det udtrykkeligt påpeges, at dette ikke er detaljeret teknisk planlægning. Potentialerne er baseret på CM - fjernvarmepotentialet . Denne CM identificerer områder med gunstige betingelser for fjernvarmenet. Det viser således, hvor meget varme der kunne dækkes af industriel overskudsvarme i disse områder. Dette betyder dog ikke, at der allerede findes et fjernvarmenet i denne region. En applikationsorienteret brug af værktøjet til praktiserende læger kunne derfor se således ud:
Hvis det er nødvendigt, tilføj dine egne data om overskydende varme, der giver virksomhederne i regionen tilføjningsindustrien CM.
Tænd for "Industrielle steder overskydende varme"
Udfør CM - EXCESS HEAT TRANSPORT POTENTIAL.
Værdien
Denne grafik viser, hvor meget varme der kunne være dækket af overskydende varme i det undersøgte område.
Denne grafik viser de specifikke varmeproduktionsomkostninger for hele netværket. Bemærk: de viste omkostninger er estimeret ved hjælp af en forenklet tilgang. Disse omkostninger gælder ikke for individuelle rørledninger. De viste omkostninger kan dog bruges som en forenklet startantagelse som transportomkostninger til integration af overskydende varme i et muligvis nærliggende fjernvarmenet.
Fra ovenstående kunne følgende arbejdshierarki bruges:
Kontroller, om der findes eller planlægges et fjernvarmenet i den pågældende region.
De viste rør indeholder strømme. Der kan du se, hvor meget overskydende varme der transporteres fra de respektive kilder. De berørte virksomheder kunne nu kontaktes. Sandsynligvis først virksomhederne med store mængder.
Marker DH Potential CM for at tilpasse input, så der oprettes et DH-område.
Kontroller laget "industrianlæg" i brugervalget.
Kontroller advarslen .
Vælg et større område, hvor du finder mindst et industrivirksomhed baseret på det standardindustrielle datasæt, der er tilgængeligt i Hotmaps-værktøjskassen.
Forøg transmissionslinjetærsklen
Kontroller land og undersektor på uploadede industrianlæg.
CM har ikke adgang til boligopvarmningsprofildata, der skal udføres i dette område.
Eksempelkørsel i PL22 med standardparametre. Det anbefales at aktivere overskydende varmeområder i fanen Lag.
Prøvekørsel i PL22. De lyserøde områder repræsenterer fjernvarmen. Den orange cirkler varmekilden, og den orange leder netværkets transmissionslinjer.Ali Aydemir og David Schilling, i Hotmaps Wiki, CM Overskydende varmetransportpotentiale (september 2020)
Denne side er skrevet af Ali Aydemir og David Schilling ( Fraunhofer ISI ).
☑ Denne side blev gennemgået af Tobias Fleiter ( Fraunhofer ISI ).
Ophavsret © 2016-2020: Ali Aydemir og David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 International licens
Dette arbejde er licenseret under en Creative Commons CC BY 4.0 International licens.
SPDX-licensidentifikator: CC-BY-4.0
Licens-tekst: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Vi vil gerne formidle vores dybeste påskønnelse til Horizon 2020 Hotmaps-projektet (tilskudsaftale nummer 723677), som gav finansieringen til at gennemføre den nuværende undersøgelse.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Czech* German* Greek* Spanish* Estonian* Finnish* French* Irish* Croatian* Hungarian* Italian* Lithuanian* Latvian* Maltese* Dutch* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Swedish*
* machine translated
Last edited by web, 2020-09-30 11:29:36