Spis treści

W skrócie

Za pomocą tego modułu obliczeniowego można określić potencjalne obszary ciepłownicze na podstawie uproszczonej oceny kosztów dystrybucji i przesyłu ciepła. Dane wejściowe do modułu to mapy zapotrzebowania na ciepło i gęstości powierzchni brutto, koszty rozbudowy sieci, rozwój zapotrzebowania na ciepło i stawki przyłączeniowe, czas amortyzacji, oprocentowanie oraz próg akceptowanych kosztów dystrybucji ciepła. Ponadto oblicza koszty linii przesyłowych między zidentyfikowanymi obszarami ciepłowniczymi.

To Top

Wprowadzenie

Ten moduł obliczeniowy wykorzystuje mapę gęstości ciepła (HDM) i mapę gęstości powierzchni brutto w celu zaproponowania opartej na GIS metody określania potencjalnych obszarów ciepłowniczych, ze szczególnym uwzględnieniem kosztów sieci ciepłowniczej (DH). W przyborniku użytkownik ma możliwość skorzystania z domyślnego zestawu danych dostarczonego przez przybornik, a mianowicie mapy gęstości zapotrzebowania na ciepło i mapy zagęszczenia powierzchni brutto , lub użycia własnych warstw tego samego typu, które są przesyłane na osobiste konto Hotmaps. Obszary ciepłownicze są określane poprzez wykonanie analiz wrażliwości na HDM z uwzględnieniem uprzednio określonej górnej granicy średnich kosztów dystrybucji. Podejście to dodatkowo pozwala na oszacowanie długości i średnicy linii przesyłowych oraz związanych z nimi kosztów. Wynikiem są warstwy GIS, które ilustrują obszary, które są ekonomicznie opłacalne do budowy ciepłownictwa, a także minimalne kosztowo linie przesyłowe łączące te regiony ze sobą. Moduł obliczeniowy może służyć do badania wpływu parametrów, takich jak pułap kosztów sieci i udział w rynku, na potencjał oraz rozbudowę i rozbudowę systemów ciepłowniczych.

To Top

Wejścia i wyjścia

Warstwy i parametry wejściowe, a także warstwy wyjściowe i parametry dla CM są następujące.

Warstwy i parametry wejściowe to:

  • Parametry:
    • Pierwszy rok inwestycji
    • Ostatni rok inwestycji: określa, za ile lat należy osiągnąć docelowy udział w rynku ciepłownictwa.
    • Czas amortyzacji w latach : dłuższy czas amortyzacji obniża całkowity koszt, ponieważ system będzie działał dłużej i służył więcej
    • Skumulowana oszczędność energii: Oczekiwany współczynnik oszczędności energii w ostatnim roku inwestycji w wyniku np. Modernizacji budynków w porównaniu z zapotrzebowaniem na ciepło w pierwszym roku inwestycji . wyższe skumulowane oszczędności energii oznaczają niższe gęstości zapotrzebowania na ciepło i prawdopodobnie doprowadzi to do wyższych kosztów jednostkowych sieci dystrybucyjnej.
    • Udział w rynku ciepłownictwa na początku okresu inwestycyjnego: Pokazuje aktualny stan w wybranym obszarze.
    • Udział w rynku ciepłownictwa na koniec okresu inwestycyjnego: Docelowy udział w rynku, który chcesz osiągnąć.
    • Oprocentowanie
    • Pułap kosztów sieci ciepłowniczej w EUR / MWh : W obszarach potencjalnych ciepłownictwa koszt sieci dystrybucyjnej nie może przekraczać określonego pułapu kosztów sieci dystrybucyjnej.
    • Stały koszt budowy w EUR / m oraz współczynnik kosztu budowy w EUR / m 2
    • Godziny pełnego obciążenia: służy do obliczania obciążenia szczytowego, które jest ważne dla wymiarów rur. Tutaj jest to używane wyłącznie dla siatki transportowej.
    • MIPGap: opcja solvera optymalizacji, dzięki której możesz określić, jak dokładna powinna być Twoja odpowiedź. Zauważ, że mniejsze przerwy prowadzą do większej dokładności kosztem dłuższego czasu procesora.
  • Warstwy:
    • Mapa gęstości ciepła i mapa gęstości powierzchni brutto: mapy domyślne znajdują się w przyborniku; własne przesłane mapy mogą być również używane w CM
      • w formacie rastrowym (* .tif)
      • z rozdzielczością 1 hektara
      • gęstości zapotrzebowania w MWh / ha i zagęszczenia powierzchni brutto wm 2 / ha

Warstwy wyjściowe i parametry to:

  • Parametry:
    • Całkowity popyt w wybranym regionie w pierwszym roku inwestycji w MWh
    • Całkowity popyt w wybranym regionie w ostatnim roku inwestycji w MWh
    • Maksymalny potencjał systemu ciepłowniczego w okresie inwestycyjnym w MWh
    • Energetyczne koszty sieci ciepłowniczej w EUR / MWh
    • Koszty energetyczne sieci dystrybucyjnej ciepłowniczej w EUR / MWh
    • Koszty energetyczne sieci przesyłowej ciepłowniczej w EUR / MWh
    • Specyficzne koszty sieci dystrybucyjnej ciepłowniczej na metr w EUR / m
    • Specyficzne koszty sieci przesyłowej ciepłowniczej na metr w EUR / m
    • Całkowite koszty sieciowe - renta w EUR / rok
    • Całkowite koszty sieci dystrybucyjnej - renta w EUR / rok
    • Całkowite koszty sieci przesyłowej - renta w EUR / rok
    • Całkowita długość wykopu sieci dystrybucyjnej w km
    • Całkowita długość wykopu sieci przesyłowej w km
    • Całkowita liczba spójnych obszarów
    • Liczba spójnych gospodarczo obszarów
  • Warstwy:
    • Gęstość zapotrzebowania na ciepło w ostatnim roku okresu inwestycji (z uwzględnieniem oszczędności energii) w formacie rastrowym
    • Obszary ciepłownicze (zarówno gospodarcze, jak i nieekonomiczne) w formacie shapefile
    • Linie przesyłowe i ich przepustowości w formacie shapefile

To Top

metoda

W tym miejscu przedstawiono krótkie wyjaśnienie metodologii. Pełniejsze wyjaśnienie metodologii i sformułowań można znaleźć w ogólnodostępnym dokumencie opublikowanym na temat tego modułu obliczeniowego [ 1 ].

Celem modułu obliczeniowego jest znalezienie regionów, w których można budować systemy ciepłownicze bez przekraczania określonego przez użytkownika średniego pułapu kosztów jednostkowych w EUR / MWh . Odbywa się to przy następujących założeniach:

  • Ekonomiczny obszar ciepłowniczy z największym zapotrzebowaniem na ciepło jest uważany za jedyne dostępne źródło ciepła. Wytwarza ciepło dla siebie i wszystkich innych spójnych gospodarczo obszarów.
  • pomiędzy dwoma obszarami ciepłowniczymi ciepło może przepływać w jednym kierunku,
  • uważa się, że roczne zapotrzebowanie na ciepło jest stałe po ostatnim roku okresu inwestycyjnego
  • Zdefiniowane udziały w rynku i względne oszczędności energii są takie same we wszystkich komórkach analizowanego obszaru.
  • Model tworzy tylko jeden podłączony system ciepłowniczy. Nie można mieć dwóch lub więcej niezależnych sieci.
  • Parametr wejściowy „pułap kosztu sieci” jest mnożony przez ~ 95% w celu uzyskania pułapu kosztu sieci dystrybucyjnej. Wartość ta jest używana do określenia potencjalnych obszarów ciepłowniczych.

Określenie ekonomicznych obszarów ciepłowniczych odbywa się w trzech krokach. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z dostarczonymi przebiegami testowymi.

KROK 1: Obliczenie kosztów sieci dystrybucyjnej na podstawie zapotrzebowania na ciepło i wskaźnika działki przy użyciu wybranych map gęstości ciepła i powierzchni podłogi

KROK 2: Określenie potencjalnych obszarów ciepłowniczych

KROK 3: Określenie ekonomicznych obszarów ciepłowniczych i przepustowości linii przesyłowych oraz konfiguracji potrzebnej do połączenia tych obszarów ze sobą.

Opcje solvera

Ten moduł obliczeniowy wykorzystuje solver Gurobi do rozwiązania problemu optymalizacji. Aby zapewnić stabilną funkcjonalność modułu obliczeniowego, wprowadziliśmy kilka opcji rozwiązania problemu optymalizacji. Te opcje są następujące:

  • Odstęp między dolną i górną granicą celu jest ustawiony na 0,01 (MIPGap = 1e-2).
    • Mniejsza luka zapewnia zwykle dokładniejszą odpowiedź. Jednak może to być bardzo kosztowne z punktu widzenia czasu procesora.
  • Względną różnicę między wartością pierwotnego i podwójnego celu ustalono na 0,0001 (BarConvTol = 1e-4).
  • Skupienie się na rozwiązaniu jest ustawione na 1, aby znaleźć wykonalne rozwiązania. Tutaj skupienie nie jest ani optymalne, ani związane z celem (MIPFocus = 1).
  • Ograniczyliśmy ilość używanej pamięci RAM do 500 MB, aby nie wchodzić w sytuacje krytyczne w przypadku jednoczesnych uruchomień różnych użytkowników (NodefileStart = 0,5).

To Top

Repozytorium GitHub tego modułu obliczeniowego

Tutaj otrzymujesz najnowocześniejszy rozwój tego modułu obliczeniowego.

To Top

Próbny przebieg

Tutaj uruchamiany jest moduł obliczeniowy dla studium przypadku Wiednia w Austrii. Najpierw użyj paska „Go To Place”, aby przejść do Wiednia i wybrać miasto. Kliknij na przycisk „WARSTWY”, aby otworzyć pasek „WARSTWY”, a następnie kliknij zakładkę „MODUŁ OBLICZENIOWY”. Z listy modułów obliczeniowych należy wybrać „CM - POTENCJAŁ GRZEWCZY ROZDZIELNICZY: OCENA EKONOMICZNA”.

Uruchomienie testowe: domyślne wartości wejściowe dla studium przypadku Wiednia

Podane wartości domyślne w zestawie narzędzi są zasadniczo odpowiednie dla Wiednia, tj. Mogą nie pasować do innych regionów i powinny zostać dostosowane w zależności od studium przypadku. Kalkulacja dotyczy okresu od 2018 do 2030 roku (2018 to rok 0, 2030 to rok 12, a okres inwestycji wyniesie 12 lat). Oczekiwany skumulowany współczynnik oszczędności energii wskazuje na zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło w porównaniu do początku okresu inwestycyjnego (2018 rok). Udział w rynku ciepłownictwa odnosi się do udziału w rynku w obszarach ciepłowniczych. Jego wartość na początku okresu inwestycyjnego (2018 rok) pokazuje rzeczywisty udział w rynku (zwykle znany). Oczekiwany udział w rynku na koniec okresu inwestycyjnego jest tym, czego oczekujesz. Wartość ta pochodzi z map drogowych, scenariuszy, zasad itp. W przypadku domyślnym rozważamy stopę procentową w wysokości 5 procent. Pułap kosztu sieci ciepłowniczej mnoży się przez ~ 95%, aby uzyskać pułap kosztów sieci dystrybucyjnej. Korzystając z tej wartości, uzyskuje się potencjalne obszary ciepłownicze. Na potencjalnych obszarach średni koszt sieci dystrybucyjnej nie może przekraczać pułapu kosztów sieci dystrybucyjnej. Wartość godzin pełnego obciążenia służy do oszacowania obciążenia szczytowego i znalezienia odpowiedniego wymiaru dla sieci przesyłowej.

Stała kosztowa budowy oraz współczynnik kosztu budowy pochodzą z pracy [ 2, 3 ]. Uzyskane regiony są bardzo wrażliwe na te wartości. Dlatego jako ogólny komentarz sugerujemy, aby najpierw obliczyć te wartości i tylko wtedy, gdy uważasz, że te wartości prowadzą do zawyżenia lub niedoszacowania wyników, a następnie je zmodyfikuj.

Domyślnie do obliczeń używana jest mapa gęstości ciepła i mapa gęstości powierzchni brutto, które są dostępne w przyborniku. Do wykonania obliczeń możesz użyć własnych przesłanych warstw. W tym przykładowym uruchomieniu używamy domyślnych warstw.

Teraz naciśnij przycisk „RUN CM” i poczekaj, aż obliczenia zostaną zakończone.

WAŻNA UWAGA : Należy pamiętać, że ten moduł obliczeniowy może zająć kilka minut, aby znaleźć ostateczne rozwiązanie. Jeśli obliczenia trwają bardzo długo (ponad 10 minut), wybierz mniejszy region do obliczeń. Ponadto użycie dowolnych wartości może prowadzić do długiego czasu obliczeń. Dlatego upewnij się, że podane wartości są odpowiednie dla wybranego regionu.

Poniższy rysunek przedstawia uzyskane wyniki dla podanych parametrów wejściowych w Wiedniu. Najważniejsze wskaźniki są pokazane w oknie WYNIKI. Dodatkowo możesz uzyskać niektóre wskaźniki, naciskając każdy pojedynczy potencjalny obszar na mapie.

Figure 1

Warstwy wyjściowe pojawią się na pasku WARSTWY w sekcji modułu Obliczenia.

To Top

Bibliografia

[1] Fallahnejad M., Hartner M., Kranzl L., Fritz S. Wpływ kosztów inwestycji dystrybucyjnych i przesyłowych systemów ciepłowniczych na potencjał ciepłowniczy. Energy Procedia 2018; 149: 141–50. doi: 10.1016 / j.egypro.2018.08.178.

[2] Persson U., Werner S. Dystrybucja ciepła a przyszła konkurencyjność ciepłownictwa. 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 Europa: koszty dystrybucji ciepła. Energy 2019; 176: 604–22. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.03.189.

To Top

Jak cytować

Mostafa Fallahnejad, w Hotmaps-Wiki, CM-District-Heating-Potential-Economic-Assessment (wrzesień 2020)

To Top

Autorzy i recenzenci

Ta strona została napisana przez Mostafę Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

☑ Ta strona została sprawdzona przez Marcul Hummel ( e-think ).

To Top

Licencja

Prawa autorskie © 2016-2020: Mostafa Fallahnejad

Licencja międzynarodowa Creative Commons Attribution 4.0

Ta praca jest objęta licencją Creative Commons CC BY 4.0 International License.

Identyfikator licencji SPDX: CC-BY-4.0

Tekst licencji: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html

To Top

Potwierdzenie

Chcielibyśmy wyrazić nasze najgłębsze uznanie dla projektu Hotmaps programu „Horyzont 2020 (umowa o udzielenie dotacji nr 723677), który zapewnił fundusze na przeprowadzenie obecnego dochodzenia.

To Top

This page was automatically translated. View in another language:

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

* machine translated