Εισαγωγή στο Wiki

Σύνολα δεδομένων

Γενικές λειτουργίες & δομή εργαλείων

Ενότητες υπολογισμού (CM)

Τρόπος εφαρμογής της εργαλειοθήκης Hotmaps

Για προγραμματιστές

Λογότυπο Hotmaps

Πίνακας περιεχομένων

Με μια ματιά

Με αυτήν την ενότητα υπολογισμού, μπορείτε να προσδιορίσετε πιθανές περιοχές τηλεθέρμανσης με βάση μια απλοποιημένη εκτίμηση του κόστους διανομής και μετάδοσης θερμότητας. Οι είσοδοι στη μονάδα είναι οι χάρτες ζήτησης θερμότητας και ακαθάριστης επιφάνειας δαπέδου, το κόστος επέκτασης του δικτύου, η ανάπτυξη της ζήτησης θερμότητας και τα ποσοστά σύνδεσης, ο χρόνος απόσβεσης, το επιτόκιο και ένα όριο για το αποδεκτό κόστος διανομής θερμότητας. Επιπλέον, υπολογίζει το κόστος των γραμμών μεταφοράς μεταξύ προσδιορισμένων περιοχών τηλεθέρμανσης.

To Top

Εισαγωγή

Αυτή η ενότητα υπολογισμού χρησιμοποιεί έναν χάρτη πυκνότητας θερμότητας (HDM) και έναν χάρτη πυκνότητας ακαθάριστης επιφάνειας δαπέδου για να προτείνει μια μέθοδο βασισμένη σε GIS για τον προσδιορισμό πιθανών περιοχών DH με ειδική εστίαση στο κόστος δικτύου τηλεθέρμανσης (DH). Στην εργαλειοθήκη, ο χρήστης έχει την επιλογή να χρησιμοποιήσει το προεπιλεγμένο σύνολο δεδομένων που παρέχεται από την εργαλειοθήκη, δηλαδή χάρτη πυκνότητας ζήτησης θερμότητας και χάρτης πυκνότητας ακαθάριστης επιφάνειας δαπέδου ή να χρησιμοποιεί δικά του στρώματα των ίδιων τύπων που μεταφορτώνονται στον προσωπικό λογαριασμό Hotmaps. Οι περιοχές DH καθορίζονται μέσω της εκτέλεσης αναλύσεων ευαισθησίας στο HDM υπό εξέταση προκαθορισμένου ανώτατου ορίου του μέσου κόστους διανομής. Η προσέγγιση επιτρέπει επιπλέον την εκτίμηση του μήκους και της διαμέτρου των γραμμών μεταφοράς και του σχετικού κόστους. Οι έξοδοι είναι στρώματα GIS που απεικονίζουν περιοχές που είναι οικονομικά βιώσιμες για την κατασκευή DH καθώς και τις ελάχιστες τιμές μεταφοράς που συνδέουν αυτές τις περιοχές μεταξύ τους. Η ενότητα υπολογισμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει τον αντίκτυπο παραμέτρων όπως το ανώτατο όριο κόστους πλέγματος και το μερίδιο αγοράς στο δυναμικό και στην επέκταση και επέκταση των συστημάτων DH.

To Top

Είσοδοι και έξοδοι

Τα επίπεδα εισόδου και οι παράμετροι καθώς και τα επίπεδα εξόδου και οι παράμετροι για το CM έχουν ως εξής.

Τα επίπεδα και οι παράμετροι εισόδου είναι:

  • Παράμετροι:
    • Πρώτο έτος επένδυσης
    • Πέρυσι της επένδυσης: καθορίζει πόσα χρόνια πρέπει να φτάσετε στο στοχευμένο μερίδιο αγοράς DH.
    • Χρόνος απόσβεσης σε έτη : ο υψηλότερος χρόνος απόσβεσης καθιστά το συνολικό κόστος χαμηλότερο καθώς το σύστημά σας θα διαρκέσει περισσότερο και εξυπηρετεί περισσότερο
    • Συσσωρευμένη εξοικονόμηση ενέργειας: Η αναμενόμενη αναλογία ενέργειας που εξοικονομείται κατά το τελευταίο έτος της επένδυσης λόγω π.χ. μετασκευής των κτιρίων σε σύγκριση με τη ζήτηση θερμότητας κατά το πρώτο έτος της επένδυσης . υψηλότερη συσσωρευμένη εξοικονόμηση ενέργειας, σημαίνει χαμηλότερες πυκνότητες ζήτησης θερμότητας και πιθανώς αυτό θα οδηγήσει σε υψηλότερο κόστος δικτύου ειδικής διανομής.
    • Μερίδιο αγοράς DH στην αρχή της επενδυτικής περιόδου: Δείχνει την τρέχουσα κατάσταση στην επιλεγμένη περιοχή.
    • Μερίδιο αγοράς DH στο τέλος της επενδυτικής περιόδου: Το μερίδιο αγοράς στόχου που θέλετε να φτάσετε.
    • Επιτόκιο
    • Όριο κόστους δικτύου DH σε EUR / MWh : Σε πιθανές περιοχές DH, το κόστος δικτύου διανομής ενδέχεται να μην υπερβαίνει αυτό το καθορισμένο ανώτατο όριο κόστους δικτύου διανομής.
    • Σταθερό κόστος κατασκευής σε EUR / m καθώς και συντελεστής κόστους κατασκευής σε EUR / m 2
    • Ώρες πλήρους φόρτωσης: χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του μέγιστου φορτίου, το οποίο είναι σημαντικό για τη διάσταση των σωλήνων. Εδώ, χρησιμοποιείται αποκλειστικά για το δίκτυο μεταφοράς.
    • MIPGap: μια επιλογή επίλυσης βελτιστοποίησης, με την οποία μπορείτε να καθορίσετε πόσο ακριβής πρέπει να είναι η απάντησή σας. Σημειώστε ότι τα μικρότερα κενά οδηγούν σε μεγαλύτερη ακρίβεια με κόστος υψηλότερου χρόνου CPU.
  • Επίπεδα:
    • Χάρτης πυκνότητας θερμότητας και χάρτης πυκνότητας μικτής επιφάνειας δαπέδου: οι προεπιλεγμένοι χάρτες παρέχονται στην εργαλειοθήκη. δικοί σας φορτωμένοι χάρτες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στο CM
      • σε μορφή ράστερ (* .tif)
      • με ανάλυση 1 εκταρίου
      • πυκνότητα ζήτησης σε MWh / ha και πυκνότητα ακαθάριστης επιφάνειας δαπέδου σε m 2 / ha

Τα επίπεδα και οι παράμετροι εξόδου είναι:

  • Παράμετροι:
    • Συνολική ζήτηση στην επιλεγμένη περιοχή κατά το πρώτο έτος επένδυσης σε MWh
    • Συνολική ζήτηση στην επιλεγμένη περιοχή κατά το τελευταίο έτος της επένδυσης σε MWh
    • Μέγιστο δυναμικό του συστήματος DH μέσω της επενδυτικής περιόδου σε MWh
    • Ενεργειακό κόστος δικτύου DH σε EUR / MWh
    • Ενεργειακό κόστος δικτύου διανομής DH σε EUR / MWh
    • Ενεργειακό κόστος δικτύου μετάδοσης DH σε EUR / MWh
    • Συγκεκριμένο κόστος δικτύου διανομής DH ανά μέτρο σε EUR / m
    • Συγκεκριμένο κόστος δικτύου μετάδοσης DH ανά μέτρο σε EUR / m
    • Συνολικό κόστος πλέγματος - πρόσοδος σε ευρώ / έτος
    • Συνολικό κόστος πλέγματος διανομής - πρόσοδος σε ευρώ / έτος
    • Συνολικό κόστος δικτύου μετάδοσης - πρόσοδος σε ευρώ / έτος
    • Συνολικό μήκος τάφρου δικτύου διανομής σε km
    • Συνολικό μήκος τάφρου δικτύου σε χιλιόμετρα
    • Συνολικός αριθμός συνεκτικών περιοχών
    • Αριθμός οικονομικών συνεκτικών περιοχών
  • Επίπεδα:
    • Πυκνότητα ζήτησης θερμότητας κατά το τελευταίο έτος της επενδυτικής περιόδου (λαμβάνοντας υπόψη την εξοικονόμηση ενέργειας) σε μορφή ράστερ
    • Περιοχές DH (τόσο οικονομικές όσο και μη οικονομικές) σε μορφή shapefile
    • Γραμμές μετάδοσης και χωρητικότητά τους σε μορφή shapefile

To Top

Μέθοδος

Εδώ, παρέχεται μια σύντομη εξήγηση της μεθοδολογίας. Για μια πληρέστερη εξήγηση της μεθοδολογίας και των διατυπώσεων, ανατρέξτε στο έγγραφο ανοιχτής πρόσβασης που δημοσιεύτηκε σχετικά με αυτήν την ενότητα υπολογισμού [ 1 ].

Ο στόχος της ενότητας υπολογισμού είναι να εντοπίσει περιοχές στις οποίες μπορούν να κατασκευαστούν συστήματα DH χωρίς να ξεπεραστεί το όριο μέσου ειδικού κόστους που καθορίζεται από τον χρήστη σε EUR / MWh . Αυτό γίνεται με τις ακόλουθες παραδοχές:

  • Η οικονομική περιοχή DH με τη μεγαλύτερη ζήτηση θερμότητας θεωρείται ως η μόνη διαθέσιμη πηγή θερμότητας. Παράγει τη θερμότητα για τον εαυτό της και για όλες τις άλλες οικονομικές συνεκτικές περιοχές.
  • μεταξύ δύο περιοχών DH, η θερμότητα μπορεί να ρέει προς μία κατεύθυνση,
  • η ετήσια ζήτηση DH θεωρείται ότι παραμένει σταθερή μετά το τελευταίο έτος της επενδυτικής περιόδου
  • Τα καθορισμένα μερίδια αγοράς και η σχετική εξοικονόμηση ενέργειας είναι τα ίδια σε όλα τα κελιά της περιοχής ανάλυσης.
  • Το μοντέλο δημιουργεί μόνο ένα συνδεδεμένο σύστημα DH. Δεν είναι δυνατόν να έχουμε δύο ή περισσότερα ανεξάρτητα δίκτυα.
  • Η παράμετρος εισαγωγής "ανώτατο όριο κόστους πλέγματος" πολλαπλασιάζεται με ~ 95% για να αποδώσει το ανώτατο όριο κόστους πλέγματος διανομής. Αυτή η τιμή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό πιθανών περιοχών DH.

Ο προσδιορισμός των οικονομικών περιοχών DH πραγματοποιείται σε τρία στάδια. Για περισσότερες λεπτομέρειες ανατρέξτε στις παρεχόμενες δοκιμές.

ΒΗΜΑ 1: Υπολογισμός του κόστους του δικτύου διανομής με βάση τη ζήτηση θερμότητας και την αναλογία οικόπεδου χρησιμοποιώντας επιλεγμένους χάρτες πυκνότητας θερμότητας και μικτής επιφάνειας δαπέδου

ΒΗΜΑ 2: Προσδιορισμός πιθανών περιοχών DH

ΒΗΜΑ 3: Προσδιορισμός των οικονομικών περιοχών DH και χωρητικότητας και διαμόρφωσης γραμμής μετάδοσης που απαιτούνται για τη σύνδεση αυτών των περιοχών μεταξύ τους.

Επιλογές επίλυσης

Αυτή η ενότητα υπολογισμού χρησιμοποιεί ένα πρόγραμμα επίλυσης Gurobi για την επίλυση του προβλήματος βελτιστοποίησης. Προκειμένου να διασφαλιστεί μια σταθερή λειτουργικότητα της μονάδας υπολογισμού, έχουμε εισαγάγει πολλές επιλογές για την επίλυση του προβλήματος βελτιστοποίησης. Αυτές οι επιλογές είναι οι εξής:

  • Το κενό μεταξύ του κάτω και του άνω αντικειμενικού ορίου ορίζεται σε 0,01 (MIPGap = 1e-2).
    • Το μικρότερο κενό παρέχει συνήθως μια πιο ακριβή απάντηση. Ωστόσο, αυτό μπορεί να είναι πολύ ακριβό από την οπτική γωνία της CPU.
  • Η σχετική διαφορά μεταξύ της πρωταρχικής και της διπλής αντικειμενικής τιμής ορίστηκε σε 0,0001 (BarConvTol = 1e-4).
  • Η εστίαση επίλυσης ορίζεται σε 1 για να βρει τις εφικτές λύσεις. Εδώ, η εστίαση δεν είναι ούτε βέλτιστη ούτε αντικειμενική δέσμευση (MIPFocus = 1).
  • Περιορίσαμε την ποσότητα της χρησιμοποιημένης μνήμης RAM στα 500 MB για να μην εισέλθουμε σε κρίσιμες καταστάσεις σε περίπτωση ταυτόχρονης εκτέλεσης από διαφορετικούς χρήστες (NodefileStart = 0,5).

To Top

Αποθήκη GitHub αυτής της λειτουργικής μονάδας υπολογισμού

Εδώ θα βρείτε την ανάπτυξη αιχμής για αυτήν την ενότητα υπολογισμού.

To Top

Δείγμα εκτέλεσης

Εδώ, χρησιμοποιείται η ενότητα υπολογισμού για τη μελέτη περίπτωσης της Βιέννης της Αυστρίας. Αρχικά, χρησιμοποιήστε τη γραμμή "Μετάβαση σε μέρος" για να μεταβείτε στη Βιέννη και να επιλέξετε την πόλη. Κάντε κλικ στο κουμπί "LAYERS" για να ανοίξετε τη γραμμή "LAYERS" και στη συνέχεια κάντε κλικ στην καρτέλα "MODUL CALCULATION MODULE". Στη λίστα των ενοτήτων υπολογισμού, επιλέξτε "CM - ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΕΠΑΡΧΙΑΣ: ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗ"

Test Run: προεπιλεγμένες τιμές εισαγωγής για τη μελέτη περίπτωσης της Βιέννης

Οι παρεχόμενες προεπιλεγμένες τιμές στην εργαλειοθήκη είναι βασικά κατάλληλες για τη Βιέννη, δηλαδή ενδέχεται να μην ταιριάζουν σε άλλες περιοχές και θα πρέπει να προσαρμοστούν ανάλογα με τη μελέτη περίπτωσής σας. Ο υπολογισμός γίνεται για την περίοδο από το 2018 έως το 2030 (το 2018 είναι το έτος 0 και το 2030 είναι το έτος 12 και η περίοδος επένδυσης θα είναι 12 έτη). Ο αναμενόμενος συσσωρευμένος λόγος εξοικονόμησης ενέργειας δείχνει τη μείωση της ζήτησης θερμότητας σε σύγκριση με την αρχή της επενδυτικής περιόδου (έτος 2018). Το μερίδιο αγοράς DH αναφέρεται στο μερίδιο αγοράς εντός των περιοχών DH. Η αξία του στην αρχή της επενδυτικής περιόδου (έτος 2018) δείχνει το πραγματικό μερίδιο αγοράς (συνήθως γνωστό). Το αναμενόμενο μερίδιο αγοράς στο τέλος της επενδυτικής περιόδου είναι αυτό που περιμένετε να επιτύχετε. Αυτή η τιμή προέρχεται από οδικούς χάρτες, σενάρια, πολιτικές κ.λπ. Για την προεπιλεγμένη περίπτωση, θεωρούμε το επιτόκιο 5 τοις εκατό. Το ανώτατο όριο κόστους δικτύου DH πολλαπλασιάζεται με ~ 95% για να αποδώσει ανώτατο όριο κόστους για το δίκτυο διανομής. Χρησιμοποιώντας αυτήν την τιμή, λαμβάνονται οι πιθανές περιοχές DH. Εντός των πιθανών περιοχών, το μέσο κόστος δικτύου διανομής δεν μπορεί να υπερβαίνει το ανώτατο όριο κόστους δικτύου διανομής. Η τιμή των ωρών πλήρους φόρτωσης χρησιμοποιείται για την εκτίμηση του μέγιστου φορτίου και την εύρεση κατάλληλης διάστασης για το δίκτυο μετάδοσης.

Η σταθερά κόστους κατασκευής και ο συντελεστής κόστους κατασκευής προέρχονται από την αναφορά [ 2, 3 ]. Οι ληφθείσες περιοχές είναι πολύ ευαίσθητες σε αυτές τις τιμές. Επομένως, ως γενικό σχόλιο, προτείνουμε να υπολογίσετε πρώτα με αυτές τις τιμές και μόνο εάν πιστεύετε ότι αυτές οι τιμές οδηγούν σε υπερβολική ή υποεκτίμηση των αποτελεσμάτων σας και, στη συνέχεια, τροποποιήστε τις.

Από προεπιλογή, ο χάρτης πυκνότητας θερμότητας και ο χάρτης πυκνότητας ακαθάριστης επιφάνειας δαπέδου που παρέχονται από την εργαλειοθήκη χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα δικά σας μεταφορτωμένα επίπεδα για την εκτέλεση του υπολογισμού. Σε αυτό το δείγμα εκτέλεσης χρησιμοποιούμε προεπιλεγμένα επίπεδα.

Τώρα, πατήστε το κουμπί "RUN CM" και περιμένετε μέχρι να ολοκληρωθεί ο υπολογισμός.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΣΗΜΕΙΩΣΗ : Λάβετε υπόψη ότι αυτή η ενότητα υπολογισμού μπορεί να διαρκέσει αρκετά λεπτά για να βρει την τελική λύση. Εάν ο υπολογισμός σας διαρκεί πολύ (περισσότερο από 10 λεπτά), επιλέξτε μια μικρότερη περιοχή για τον υπολογισμό σας. Επίσης, η χρήση αυθαίρετων τιμών μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλο χρόνο υπολογισμού. Επομένως, βεβαιωθείτε ότι οι παρεχόμενες τιμές σας είναι κατάλληλες για την επιλεγμένη περιοχή.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα ληφθέντα αποτελέσματα για τις δεδομένες παραμέτρους εισόδου στη Βιέννη. Οι πιο σημαντικοί δείκτες εμφανίζονται στο παράθυρο ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ. Επιπλέον, μπορείτε να λάβετε ορισμένους δείκτες πατώντας σε κάθε πιθανή περιοχή του χάρτη.

Figure 1

Τα επίπεδα εξόδου θα εμφανιστούν στη γραμμή LAYERS κάτω από την ενότητα Ενότητα υπολογισμού.

To Top

βιβλιογραφικές αναφορές

[1] Fallahnejad M., Hartner M., Kranzl L., Fritz S. Επιπτώσεις του επενδυτικού κόστους διανομής και μεταφοράς των συστημάτων τηλεθέρμανσης στο δυναμικό τηλεθέρμανσης. Energy Procedia 2018; 149: 141–50. doi: 10.1016 / j.egypro.2018.08.178.

[2] Persson U., Werner S. Διανομή θερμότητας και η μελλοντική ανταγωνιστικότητα της τηλεθέρμανσης. 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: Κόστος διανομής θερμότητας. Ενέργεια 2019; 176: 604–22. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.03.189.

To Top

Πώς να παραθέσω

Mostafa Fallahnejad, στο Hotmaps-Wiki, CM-District-θέρμανση-δυναμικό-οικονομική-αξιολόγηση (Σεπτέμβριος 2020)

To Top

Συγγραφείς και κριτικοί

Αυτή η σελίδα γράφτηκε από τον Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

☑ Αυτή η σελίδα αξιολογήθηκε από τον Marcul Hummel ( e-think ).

To Top

Αδεια

Πνευματικά δικαιώματα © 2016-2020: Mostafa Fallahnejad

Creative Commons Attribution 4.0 Διεθνής άδεια

Αυτό το έργο έχει άδεια βάσει της Creative Commons CC BY 4.0 International License.

SPDX-License-Identifier: CC-BY-4.0

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

To Top

Αναγνώριση

Θα θέλαμε να εκφράσουμε τη βαθύτατη εκτίμησή μας στο Πρόγραμμα Hotmaps «Ορίζοντας 2020 » (Συμφωνία επιχορήγησης αριθμός 723677), το οποίο παρείχε τη χρηματοδότηση για τη διεξαγωγή της παρούσας έρευνας.

To Top

This page was automatically translated. View in another language:

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

* machine translated