not logged in | [Login]
Ylimääräisen lämmön käyttö kaukolämpöä varten.
Ylimääräisen lämpömoduulin keskeinen elementti on käytetty lähteen pesuallasmalli. Se rakentaa minimipituisen siirtoverkon ja laskee virtauksen jokaisena tunnissa vuodessa asuinlämmityksen kuormitusprofiilien Nuts2-resoluutiolla ja teollisuuden kuormitusprofiilien Nuts0-resoluution perusteella. Koko vuoden keskimääräisten huippuvirtojen perusteella voidaan laskea kustannukset jokaiselle siirtolinjalle ja lämmönvaihtimelle lähteen ja pesualtaan puolella.
Nuts0 ID: n ja teollisuussektorin perusteella jokaiselle lähteelle osoitetaan vuoden mittainen tunnissa erotettu kuormitusprofiili.
Kaukolämmityspotentiaalin laskentamoduulin perusteella luodaan yhtäläisesti tulopisteet yhtenäisille alueille. Kuormitusprofiili määritetään tulopisteiden Nuts2 ID: stä riippuen.
Asetetulla säteellä tarkistetaan, mitkä lähteet ovat etäisyydellä toisistaan, mitkä nieluet ovat etäisyydellä toisistaan ja mitkä nieluet ovat lähdealueella. Tätä voidaan edustaa kuvaajalla, jonka lähteet ja nieluet muodostavat kärkiä ja etäisyyden kärjet yhdistetään reunalla.
Pienin ulottuva puu lasketaan reunojen etäisyyden mukaan painoina. Tämä johtaa siihen, että kuvaaja säilyttää yhteytensä samalla kun reunojen kokonaispituus on minimi. Huomaa, että koherenttien alueiden tulopisteet yhdistetään sisäisesti ilmaiseksi, koska ne muodostavat oman jakeluverkon.
Suurin virtaus lähteistä nieluihin lasketaan vuodessa joka tunti.
Vuoden huipun keskimääräinen virtaus 3 tunnissa määrää voimajohtojen ja lämmönvaihtimien vaadittavan kapasiteetin. Siirtojohtojen kustannukset riippuvat pituudesta ja kapasiteetista, kun taas lämmönvaihtimien kustannuksiin vaikuttaa vain kapasiteetti. Lähteen puolella oletetaan, että ilma-neste-lämmönvaihdin integroidulla pumpulla siirtojohtoon ja pesualtaan puolella on neste-neste-lämmönvaihdin.
Koska jokaisen siirtolinjan kustannukset ja virtaus tunnetaan, voidaan poistaa linjat, joilla on korkein kustannus-virtaussuhde, ja virtaus laskea uudelleen, kunnes haluttu virtauskohtainen hinta on saavutettu.
Kahden pisteen välisen etäisyyden laskemiseksi käytetään pieniä kulma-likiarvoja loksodromin pituuteen. Vaikka ortodromietäisyys on myös toteutettu tarkasti, lisääntyneellä tarkkuudella ei ole todellista hyötyä, koska pienet etäisyydet ovat pääosin alle 20 km ja todellisen siirtojohdon pituuden epävarmuus johtuu monista tekijöistä, kuten topologia. Jos kaksi pistettä on säteen alueella, se tallennetaan vierekkäisten luetteloon. Tällaisten vieressä olevien luetteloiden luominen tapahtuu lähteiden ja lähteiden, nielujen ja nielujen sekä lähteiden ja nielujen välillä. Erotuksen syy on joustavuus lisätä tiettyjä lämpötilavaatimuksia lähteille tai nieluille.
Igraph-kirjastoon perustuen toteutetaan NetworkGraph-luokka kaikilla laskentamoduulin edellyttämillä toiminnoilla. Vaikka igraph on dokumentoitu huonosti, se tarjoaa paljon paremman suorituskyvyn kuin puhtaat python-moduulit, kuten NetworkX, ja laajempi alustatuki Linuxin ulkopuolella, toisin kuin graph-tool. NetworkGraph-luokka kuvaa vain yhden verkon pinnalla, mutta sisältää 3 erilaista kuvaajaa. Ensinnäkin kuvaaja, joka kuvaa verkkoa sellaisena kuin se on määritelty kolmella vierekkäisyysluettelolla. Toiseksi vastaavuusgraafi, joka yhdistää sisäisesti saman koherentin alueen nieluja ja viimeisenä maksimivirtausgraafina, jota käytetään maksimivirtauslaskentaan.
Sisältää vain todelliset lähteet ja vajoaa kärkipisteinä.
Jokainen pesuallas tarvitsee kirjeenvaihtotunnuksen, joka osoittaa, onko se jo olemassa olevan verkon sisäisesti kytketty, kuten johdonmukaisilla alueilla. Altaan, jolla on sama vastaavuustunnus, yhdistetään uuteen kärkipisteeseen, jonka reunat ovat nollapainoisia. Tämä on välttämätöntä minimilaajuisen puun laskemiselle ja syy siihen, miksi vastaavuusgraafia käytetään siihen. Tämä ominaisuus on toteutettu myös lähteille, mutta sitä ei käytetä.
Koska igraph ei tue useita lähteitä ja uppoaa maksimivirtaustoiminnossaan, tarvitaan lisäkuvaaja. Se esittelee äärettömän lähteen ja pesualtaan kärjen. Jokainen todellinen lähde on kytketty äärettömään lähteeseen ja jokainen todellinen pesuallas on kytketty äärettömään uppoon reunalla. Huomaa, että jos pesuallas on kytketty kirjeenvaihtokärkipisteeseen, tämä kärki kytketään itse pesualtaan sijaan.
Vastaavuuskaavion perusteella lasketaan minimilaajuinen puu. Koherentteja nieluja yhdistävien reunojen paino on aina 0, joten ne pysyvät aina osana vähimmäisväylää.
Virtaus reunojen läpi, jotka yhdistävät todelliset lähteet tai nielukset vastaavasti äärettömään lähteeseen tai nieluun, on rajoitettu kunkin lähteen tai nieluksen todelliseen kapasiteettiin. Numeerisista syistä kapasiteetit normalisoidaan siten, että suurin kapasiteetti on 1. Virtaus vastaavuustaulukon sisältämien reunojen alajoukon läpi on rajoitettu arvoon 1000, jonka pitäisi kaikissa intensiivisissä ja tarkoituksissa tarjota rajoittamaton virtaus. Sitten lasketaan suurin virtaus äärettömästä lähteestä äärettömään nieluun ja virtaus mitoitetaan alkuperäiseen kokoonsa. Koska koherentteja nieluja ei ole kytketty suoraan äärettömään pesualtaan kärkeen, mutta vastaavuuspisteen kautta virtaus sen läpi on rajoitettu kaikkien koherenttien nielujen summaan.
Igraph-maksimivirtaustoiminnon toteutus käyttää Push-Rebel-algoritmia. Tämän tyyppinen algoritmi ei ole kustannusherkkä, eikä välttämättä aina löydä lyhintä tapaa reitittää virtausta. Kustannusherkkää algoritmia ei ole saatavana igraphissa, ja suorituskyky olisi todennäköisesti heikko, jotta pystytään ratkaisemaan tuntiperusteinen virtaus ympäri vuoden. Mutta johtuen aikaisemmasta pienentämisestä minimaaliseksi kattavaksi puuksi, tapaukset, joissa valitaan ei-ihanteellinen ratkaisu, ovat hyvin rajalliset ja epätodennäköisiä. Push-rebel-algoritmilla on taipumus myös reitittää virtaus vähiten reunojen läpi. Kuvan toteutus näyttää olevan deterministinen virtauksen allokointijärjestyksessä, jos kuvaajat ovat ainakin automorfismeja, mikä on tärkeää tuntipohjaisen virtauksen laskennalle, koska reunusten välinen keinotekoinen virtauksen värähtely ei ole toivottavaa.
Lämmön lähteet otetaan teollisuustietokannasta. Niiden ylimääräisen lämmön, Nuts0 ID: n ja teollisuussektorin perusteella luodaan jokaiselle kohteelle kuormitusprofiili, joka kattaa vuoden jokaisen tunnin. Sivustojen mukautettu lisäys on suunniteltu.
Jäähdytyselementit perustuvat yhtenäisiin alueisiin, joilla on tunnettu lämmön tarve. Johdonmukaiset alueet muodostavat maskin ruudukolle, jolle yhtäpitävät pisteet asetetaan tulopisteiksi. Valitusta Nuts2 ID: stä riippuen asuntojen lämmitysprofiili osoitetaan nieluille. Suunniteltu tulo- ja nielujen mukautettu lisäys.
Mainitut kuormaprofiilit koostuvat 8760 pisteestä, jotka edustavat kuormaa 365 päivän jokaisen tunnin kohdalla. Lisätietoja kuormitusprofiileista löytyy täältä.
Koska kaukolämpöjärjestelmillä on suuri lämpökapasiteetti, virtaushuippu ei tarkoita siirtojohtojen tarvetta toimittaa tämä lyhyt lämpöpiikki heti. Siksi siirtojohtojen ja lämmönvaihtimien vaadittavat kapasiteetit määritetään keskimääräisen huippukuorman perusteella. Erityisesti numpy-konvoluutiofunktiota käytetään virtauksen keskiarvoistamiseen viimeisen kolmen tunnin aikana konvoluutiossa vakiofunktiolla. Tästä arvosta riippuen seuraavasta taulukosta valitaan siirtojohto.
Käytettyjen siirtojohtojen erityiskustannukset
| Teho MW: ssa Kustannukset euroina / m | Lämpötila ° C: ssa | ------------- |: -------------: | -----: | | 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 |
Lämmönvaihtimen kustannukset lähteen puolella, jonka oletetaan olevan ilmaa nesteeksi, lasketaan
C HSlähde (P) = P- piikki * 15 000 € / MW.
Nesteen ja nesteen lämmönvaihtimen kustannukset pesualtaan puolella määritetään
CHsink (P) = P- piikki * 265 000 € / MW, jos P- piikki <1 MW tai
CHsink (P) = P- piikki * 100 000 € / MW muu.
Pumpun kustannukset seuraavat
C Pump (P) = P- piikki * 240 000 € / MW, jos P- piikki <1 MW tai
C Pump (P) = P- piikki * 90 000 € / MW muu.
Siirtojohtojen kustannusvirta-kynnysarvoilla ne voidaan poistaa, jos se ylitetään, virtaus-kustannussuhteen parantamiseksi. Reunojen poistamisen jälkeen virtaus on laskettava uudelleen, koska virtauksen jatkuvuutta kuvaajassa ei enää taata. Kustannus-virtaussuhde saattaa nousta nyt myös muilla reunoilla, joten tätä prosessia toistetaan, kunnes kaikkien virtausten summa ei muutu enää.
Lämmönlähteet ja nieluja lastataan ensin kuormitusprofiileillaan. Sitten suoritetaan kiinteä sädehaku ja verkko alustetaan. Myöhemmin verkko pienennetään vähimmäisväylään ja maksimivirtaus lasketaan vuodessa joka tunti. Virtauksen perusteella lasketaan jokaisen lämmönvaihtimen, pumpun ja voimajohdon kustannukset. Jos määritetään kynnyskustannus-virtaussuhde, siirtojohdon menettely poistetaan. Loppujen lopuksi verkon kokonaiskustannukset ja kokonaisvirta sekä verkon ulkoasu palautetaan.
Näytteenotto Aalborgissa.
Näytteenotto Aalborgissa. Sininen eera edustaa kaukolämpöä. Oranssi osoittaa lämmönlähdettä ja keltainen osoittavat kaukolämpöverkkoon tulevia kohtia. Kokonaiskustannukset ovat 13,7 miljoonaa euroa ja vuotuinen kokonaisvirta on 185 GWh, mikä johtaa 0,74 ct / kWh kymmenen vuoden sijoituskaudeksi.
Tämän sivun ovat kirjoittaneet Ali Aydemir * ja David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Tekijänoikeudet © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 - kansainvälinen lisenssi Tämä teos on lisensoitu Creative Commons CC BY 4.0: n kansainvälisellä lisenssillä.
SPDX-lisenssitunniste: CC-BY-4.0
Lisenssiteksti: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Haluamme ilmaista syvimmän arvion Horizon 2020 Hotmaps -hankkeelle (avustussopimus nro 723677), joka rahoitti tämän tutkimuksen toteuttamista.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Croatian* Czech* Danish* Dutch* Estonian* French* German* Greek* Hungarian* Irish* Italian* Latvian* Lithuanian* Maltese* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
*: machine translated