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Este CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO ajudará o usuário a identificar potenciais de integração para excesso de calor em redes de aquecimento urbano. Os potenciais são baseados no POTENCIAL DE AQUECIMENTO DO DISTRITO CM. Este CM identifica áreas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano. O CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO mostra quanto calor poderia ser coberto pelo excesso industrial de calor nessas áreas. No entanto, isso não significa que já exista uma rede de aquecimento urbano nessa região.
Os seguintes dados e métodos são combinados para a tarefa anterior.
Dados:
Requisitos de aquecimento para áreas próximas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano, que são dissolvidas a cada hora (do CM - POTENCIAL DE AQUECIMENTO DISTRITO).
Dados sobre quantidades excessivas de calor de empresas industriais na área, que também são resolvidas a cada hora (a partir do banco de dados industrial do conjunto de dados).
Pressupostos sobre custos de trocadores de calor, bombas e tubulações, bem como perdas de calor para tubulações de aquecimento urbano.
Método (simplificado):
O objetivo do método é representar o maior excesso de fluxo de calor possível com oleodutos em excesso e, portanto, muito longos para os possíveis usuários de aquecimento urbano, gerando redes com vazões máximas. No entanto, linhas de transporte particularmente ineficientes (com baixos fluxos de calor e, portanto, altos custos específicos de transporte de calor) não são consideradas na rede final. O limite para a eficiência econômica de linhas de transporte individuais pode ser especificado pelo usuário (consulte Limite da linha de transmissão).
Os antecedentes básicos da abordagem são os seguintes: se houver apenas algumas fontes de excesso de calor, um único oleoduto por fonte sempre poderá ser levado em consideração para transportar o calor para uma área próxima, com condições favoráveis para o aquecimento urbano. No entanto, se houver várias fontes de calor em excesso que devem fluir para a mesma área, faria sentido coletar o calor e transportá-lo para a área em uma tubulação comum maior. A abordagem com um tubo por fonte tende a superestimar o esforço dos oleodutos.
Para neutralizar o exposto, o problema do planejamento de pipeline foi aproximado assumindo um problema de fluxo de rede. Uma heurística é usada para resolver o problema, no qual o excesso de calor pode ser agrupado e transportado para os possíveis usuários. O projeto metódico concreto da solução com a abordagem da árvore de extensão mínima é descrito na parte metódica correspondente. O projeto de tubulação determinado no contexto anterior, portanto, não representa um planejamento detalhado ou orientação real da rota, mas é usado apenas para a aproximação de custos para a distribuição das quantidades excedentes de calor nas áreas próximas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano (consulte CM - POTENCIAL DE AQUECIMENTO DISTRITO, áreas coerentes das palavras-chave). Essa aproximação de custos refere-se, assim, a toda a rede.
Os resultados devem então ser interpretados da seguinte maneira: se as quantidades de calor em excesso registradas forem transportadas juntas para as áreas próximas indicadas, os custos de distribuição de calor poderão ser da ordem de magnitude conforme indicado pela ferramenta (cf. Custo nivelado fornecimento de calor). Como regra, os valores para toda a rede também são um bom indicador inicial para pipelines individuais. O objetivo dos resultados é, portanto, fornecer ao desenvolvedor ou planejador do projeto uma ordem de grandeza para possíveis custos de distribuição.
Áreas de aquecimento urbano (por enquanto fornecidas diretamente pelo potencial de aquecimento urbano CM)
Banco de dados industrial (por padrão, fornecido pela caixa de ferramentas)
Perfis de carga para a indústria
Perfis de carga para aquecimento residencial e água quente sanitária
Min. demanda de calor em hectare
Consulte DH Potencial CM .
Min. demanda de calor em uma área de DH
Consulte DH Potencial CM .
Raio de pesquisa em km
O comprimento máximo de uma linha de transmissão de ponto a ponto.
Vida útil do equipamento em anos
Os custos nivelados de calor são referentes a esse período de tempo.
Taxa de desconto em%
Taxa de juros do crédito necessário para construir a rede.
Fator de custo
Fator para adaptar os custos da rede, caso os valores padrão não representem com precisão os custos. Os investimentos necessários para a rede são multiplicados por esse fator. Os custos padrão podem ser encontrados aqui .
Custos operacionais em%
Custos operacionais da rede por ano. Em porcentagem de investimentos necessários para a rede.
Valor limite para linhas de transmissão em ct / kWh
O custo máximo nivelado de calor de cada linha de transmissão individual. Este parâmetro pode ser usado para controlar o custo nivelado de calor para toda a rede. Um valor mais baixo é igual ao menor custo nivelado de calor, mas também uma redução no excesso de calor usado e vice-versa.
Resolução de tempo
Define o intervalo entre os cálculos de fluxo de rede durante o ano inteiro. Pode ser um destes valores: (hora, dia, semana, mês, ano)
Resolução espacial em km
Define a distância do ponto de entrada na direção da longitude e latitude nas áreas dh.
Linhas de transmissão
Arquivo de forma mostrando as linhas de transmissão sugeridas com temperatura, fluxo de calor anual e custo. detalhes podem ser encontrados aqui.
Excesso total de calor na área selecionada em GWh
Excesso total de calor disponível de plantas industriais na área selecionada e na proximidade.
Excesso de calor conectado em GWh
Excesso total de calor disponível de plantas industriais conectadas a uma rede.
Excesso de calor usado em GWh
Excesso de calor real usado para dh.
Investimentos necessários para a rede em €
Investimento necessário para construir a rede.
Custos anuais da rede em € / ano
Custos causados pela anuidade e custos operacionais da rede por ano.
Custos nivelados do suprimento de calor em ct / kWh
custo nivelado de calor de toda a rede.
Potencial DH e excesso de calor
Gráfico mostrando o potencial DH, excesso de calor total, excesso de calor conectado e excesso de calor usado. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Excesso de calor usado e investimento necessário
Gráfico mostrando o excesso anual de calor fornecido ao investimento necessário para a rede. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Excesso de calor usado e custo nivelado
Gráfico que mostra o excesso anual de calor fornecido para o custo nivelado da rede e o limite da linha de transmissão correspondente Detalhes podem ser encontrados aqui .
Curvas de carga
Gráfico mostrando a demanda mensal de calor e excesso. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Curvas de carga
Gráfico mostrando a demanda média diária de calor e excesso. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Exemplo de uma linha de transmissão exibida na caixa de ferramentas Ao clicar na linha de transmissão, informações adicionais serão exibidas.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Mais informações sobre a demanda anual de calor e o potencial DH podem ser encontradas aqui . O excesso de calor, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado são os mesmos de seus indicadores igualmente nomeados.
Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido O eixo x representa o fluxo anual e o eixo y o investimento necessário para a rede completa. Observe que o eixo x não é linear e pode ser confuso. Sempre verifique os valores reais! O ponto laranja representa a rede no limite da linha de transmissão atualmente definido. Desvios do indicador de investimento necessário são comuns, pois o gráfico é gerado com uma precisão menor devido à complexidade computacional. A tendência e o curso do gráfico representam como o limite da linha de transmissão afeta a rede e pode ser realmente útil. Especialmente em conjunto com o próximo gráfico . No caso de redes pequenas, esse gráfico pode não exibir informações úteis, pois a rede não é complexa o suficiente para variações.
Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido O eixo x representa o fluxo anual e o eixo y, ambos os custos nivelados de calor e o limiar da linha de transmissão . Os pontos laranja representam a rede no limite da linha de transmissão atualmente definido. Como a curva de limiar da linha de transmissão pode ser muito maior do que os custos nivelados, pode ser útil desativar a visualização da curva de limiar da linha de transmissão, como mostrado na figura abaixo. No caso de redes pequenas, esse gráfico pode não exibir informações úteis, pois a rede não é complexa o suficiente para variações.
Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Os desvios dos custos nivelados do indicador de calor são comuns, pois o gráfico é gerado com uma precisão menor devido à complexidade computacional. A tendência e o curso do gráfico representam como o limite da linha de transmissão afeta a rede e pode ser realmente útil. Uma vez escolhido o custo nivelado desejado do calor, a curva do limiar da linha de transmissão pode ser reativada e o limiar correspondente da linha de transmissão para o custo nivelado desejado pode ser lido passando o mouse sobre a curva neste ponto. Mais detalhes sobre como usar o gráfico podem ser encontrados aqui.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. O eixo x representa o tempo e a potência do eixo y. As curvas azuis representam a demanda de calor das áreas DH e o vermelho o excesso de calor disponível. A interseção de ambas as curvas representa o fluxo total real de calor. O gráfico superior mostra o fluxo ao longo do ano e o inferior o fluxo do dia médio. Observe que a resolução do tempo precisa ser definida pelo menos como "mês" para a parte superior e "hora" para o gráfico inferior ser representativo.
O elemento chave do módulo de excesso de calor é o modelo de coletor de origem usado. Constrói uma rede de transmissão de comprimento mínimo e calcula o fluxo para cada hora do ano com base em perfis de carga de aquecimento residencial com resolução Nuts2 e perfis de carga do setor com resolução Nuts0. Com base nos fluxos de pico médios ao longo do ano, é possível calcular os custos de cada linha de transmissão e trocador de calor no lado da fonte e do dissipador.
Com base no ID Nuts0 e no setor industrial, um perfil de carga resolvido a cada ano é atribuído a todas as fontes.
Com base no módulo de cálculo do potencial de aquecimento urbano, são criados pontos de entrada equidistantes nas áreas coerentes. Dependendo do ID Nuts2 dos pontos de entrada, um perfil de carga é atribuído.
Dentro de um raio definido, é verificado quais fontes estão dentro do alcance uma da outra, quais pias estão dentro do alcance uma da outra e quais pias estão dentro do alcance das fontes. Isso pode ser representado por um gráfico com fontes e pias formando os vértices e os vértices no intervalo sendo conectados por uma aresta.
Uma árvore de abrangência mínima é calculada com a distância das arestas como pesos. Isso resulta em um gráfico mantendo sua conectividade enquanto possui um comprimento total mínimo de arestas. Observe que os pontos de entrada de áreas coerentes são conectados internamente gratuitamente, pois formam sua própria rede de distribuição.
O fluxo máximo das fontes para os sumidouros é calculado para cada hora do ano.
O pico de fluxo do ano, calculado em média por 3 horas, determina a capacidade necessária para as linhas de transmissão e trocadores de calor. Os custos das linhas de transmissão dependem do comprimento e da capacidade, enquanto os custos dos trocadores de calor são influenciados apenas pela capacidade. No lado da fonte, é assumido um trocador de calor ar / líquido com bomba integrada para a linha de transmissão e, no lado da pia, um trocador de calor líquido / líquido.
Como o custo e o fluxo de cada linha de transmissão são conhecidos, as linhas com a maior relação custo / fluxo podem ser removidas e o fluxo recalculado até que seja alcançado o custo por fluxo desejado.
Para o cálculo da distância entre dois pontos, é utilizada uma pequena aproximação do ângulo do comprimento do loxódromo. Embora exista também uma implementação precisa da distância do ortodromo, a maior precisão não tem nenhum benefício real, devido às pequenas distâncias em sua maioria inferiores a 20 km e à incerteza do comprimento real da linha de transmissão devido a muitos fatores, como topologia. Se dois pontos estiverem dentro do alcance do raio, ele será armazenado em uma lista de adjacências. A criação dessas listas de adjacência é realizada entre fontes e fontes, sumidouros e sumidouros e fontes e sumidouros. O motivo da separação está na flexibilidade de adicionar certos requisitos de temperatura para fontes ou sumidouros.
Com base na biblioteca igraph, uma classe NetworkGraph é implementada com todas as funcionalidades necessárias para o módulo de cálculo. Embora o igraph esteja mal documentado, oferece um desempenho muito melhor do que os módulos python puros como o NetworkX e um suporte mais amplo à plataforma além do Linux, diferentemente da ferramenta gráfica. A classe NetworkGraph descreve apenas uma rede na superfície, mas contém 3 gráficos diferentes. Primeiramente, o gráfico que descreve a rede como é definido pelas três listas de adjacência. Em segundo lugar, o gráfico de correspondência que conecta internamente pias da mesma área coerente e dura o gráfico de fluxo máximo usado para o cálculo do fluxo máximo.
Contém apenas as fontes reais e sumidouros como vértices.
Cada coletor precisa de um ID de correspondência, que indique se está conectado internamente por uma rede já existente, como em áreas coerentes. Pias com o mesmo ID de correspondência são conectadas a um novo vértice com arestas com pesos zero. Isso é crucial para o cálculo de uma árvore de abrangência mínima e a razão pela qual o gráfico de correspondência é usado para ela. Esse recurso também é implementado para fontes, mas não usado.
Como o igraph não suporta múltiplas fontes e afunda em sua função de fluxo máximo, é necessário um gráfico auxiliar. Introduz uma fonte infinita e um vértice de coletor. Toda fonte real é conectada à fonte infinita e todo coletor real é conectado ao coletor infinito por uma borda. Observe que se um coletor estiver conectado a um vértice de correspondência, esse vértice será conectado em vez do próprio coletor.
Com base no gráfico de correspondência, a árvore de abrangência mínima é calculada. As arestas que conectam os dissipadores coerentes sempre têm o peso 0, portanto sempre permanecerão parte da árvore de abrangência mínima.
O fluxo através das bordas que conectam as fontes reais ou sumidouros à fonte ou coletor infinito, respectivamente, é limitado à capacidade real de cada fonte ou coletor. Por razões numéricas, as capacidades são normalizadas, de modo que a maior capacidade seja 1. O fluxo através do subconjunto de arestas contido no gráfico de correspondência é limitado a 1000, o que deve, para todos os propósitos intensos, oferecer fluxo irrestrito. Em seguida, o fluxo máximo da fonte infinita para o coletor infinito é calculado e o fluxo redimensionado para seu tamanho original. Como os coletores coerentes não estão diretamente conectados ao vértice de coletor infinito, mas pelo vértice de correspondência, o fluxo através dele é limitado à soma de todos os coletores coerentes.
A implementação da função de fluxo máximo do igraph usa o algoritmo Push-re-label. Esse tipo de algoritmo não é sensível ao custo e nem sempre pode encontrar a maneira mais curta de rotear o fluxo. Um algoritmo sensível ao custo não está disponível no igraph e o desempenho provavelmente será baixo para poder resolver um fluxo com base horária ao longo do ano. Porém, devido à redução prévia a uma extensão mínima, os casos em que uma solução não ideal é escolhida são muito limitados e improváveis. O algoritmo Push-re-label também tem tendência para rotear o fluxo pela menor quantidade de arestas. A implementação do igraph parece ser determinística na ordem de alocação do fluxo se os gráficos são pelo menos automorfismos, o que é importante para o cálculo de fluxo baseado em uma hora, uma vez que qualquer oscilação de fluxo introduzida artificialmente entre as bordas é indesejável.
As fontes de calor são retiradas do banco de dados industrial. Com base no excesso de calor, o Nuts0 ID e o setor industrial criam um perfil de carga que cobre cada hora do ano para cada local. A adição personalizada de sites está planejada.
Os dissipadores de calor são baseados em áreas coerentes com uma demanda de calor conhecida. As áreas coerentes formam uma máscara para uma grade na qual pontos equidistantes são colocados como pontos de entrada. Dependendo do ID Nuts2 selecionado, um perfil de aquecimento residencial é atribuído às pias. A adição personalizada de pontos de entrada e pias é planejada.
Os perfis de carga mencionados consistem em 8760 pontos que representam a carga para cada hora dos 365 dias. Mais informações sobre os perfis de carga podem ser encontradas aqui.
Como os sistemas de aquecimento urbano têm uma grande capacidade de aquecimento, um pico no fluxo não significa que as linhas de transmissão precisam fornecer instantaneamente esse curto pico de calor. Portanto, as capacidades exigidas das linhas de transmissão e trocadores de calor são determinadas pelo pico de carga médio. Especificamente, a função de convolução numpy é usada para calcular a média do fluxo nas últimas três horas, convoluindo com uma função constante. Dependendo desse valor, uma linha de transmissão da tabela a seguir é escolhida.
Custos específicos das linhas de transmissão utilizadas
| Potência em MW | Custos em € / m | Temperatura em ° 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
Os custos do trocador de calor no lado da fonte, que é assumido como ar para líquido, são computados com
C HSource (en-P) = P pico * 15.000 € / MW.
Os custos do trocador de calor líquido para líquido no lado da pia são determinados com
C HSink (en-P) = P pico * 265.000 € / MW se P pico <1MW ou
C HSink (en-P) = P pico * 100.000 € / MW mais.
Os custos da bomba seguem
Bomba C (en-P) = P pico * 240.000 € / MW se P pico <1MW ou
Bomba C (en-P) = P pico * 90.000 € / MW, caso contrário.
Com um limite de custo para fluxo para linhas de transmissão, eles podem ser removidos se excederem para melhorar a relação fluxo / custo. Após a remoção das arestas, o fluxo deve ser recalculado, pois a continuidade do fluxo no gráfico não é mais garantida. A relação custo / fluxo também pode aumentar para outras arestas agora, portanto, esse processo é repetido até que a soma de todos os fluxos não seja mais alterada.
Primeiro, as fontes de calor e os dissipadores são carregados com seus perfis de carga. Em seguida, a busca por raio fixo é realizada e a rede inicializada. Posteriormente, a rede é reduzida à sua árvore de abrangência mínima e o fluxo máximo é calculado para cada hora do ano. Com base no fluxo, são calculados os custos para cada trocador de calor, bomba e linha de transmissão. Se uma relação de custo-limite for definida, o procedimento de remoção da linha de transmissão é executado. No final, o custo total e o fluxo total da rede e o layout da rede são retornados.
O presente POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR DE EXCESSO DE CM destina-se a ajudar o usuário a identificar potenciais de integração para excesso de calor em redes de aquecimento urbano. Embora inúmeras funções de análise sejam fornecidas para não restringir o usuário, é preciso ressaltar explicitamente que esse não é um planejamento técnico detalhado. Os potenciais são baseados no POTENCIAL DE AQUECIMENTO DO DISTRITO CM. Este CM identifica áreas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano. O CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO mostra, portanto, quanto calor poderia ser coberto pelo excesso de calor industrial nessas áreas. No entanto, isso não significa que já exista uma rede de aquecimento urbano nessa região. Um uso orientado a aplicativos da ferramenta para profissionais pode, portanto, ter a seguinte aparência:
Se necessário, adicione seus próprios dados sobre o excesso de calor, fornecendo às empresas da região o acréscimo da planta da indústria cm.
Ative o "Excesso de calor em locais industriais"
Execute o potencial de transporte de calor CM - EXCESSO.
O valor que
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. mostra quanto calor poderia ser coberto pelo excesso de calor na área investigada.
Indicadores Investimentos necessários, custos anuais e custo nivelado de calor mostra os custos específicos de produção de calor para toda a rede. Nota: os custos exibidos foram estimados usando uma abordagem simplificada. Esses custos não se aplicam a pipelines individuais. No entanto, os custos exibidos podem ser usados como uma suposição inicial simplificada como custos de transporte para a integração de excesso de calor em uma rede de aquecimento urbano possivelmente próxima.
Pelo exposto, a seguinte hierarquia de trabalho pode ser usada:
Verifique se existe ou está planejada uma rede de aquecimento urbano na região em questão.
Os tubos exibidos contêm fluxos. Lá você pode ver quanto excesso de calor é transportado das respectivas fontes. As empresas afetadas agora podem ser contatadas. Provavelmente primeiro as empresas com grandes quantidades.
Linha de transmissão e seu fluxo Verifique o DH Potential CM para adaptar as entradas para que uma área dh seja criada.
Marque a camada "sites industriais" na seleção do usuário.
Verifique o aviso .
Aumentar o raio de pesquisa
Aumentar o limite da linha de transmissão
Verifique o país e o subsetor dos sites industriais carregados.
O CM não tem acesso aos dados do perfil de aquecimento residencial a serem executados nesta área.
Amostra executada no PL22 com parâmetros padrão. É recomendável ativar locais de excesso de calor na guia Camadas.
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. 
Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido Nesse caso, podemos ver que há muito mais excesso de calor disponível do que o usado, mas, por outro lado, o fluxo máximo possível é quase alcançado, já que o ponto laranja é de 1530 GWh por ano. Nesse caso, aumentar o raio de pesquisa pode ajudar a distribuir mais excesso de calor. Na amostra 2, faremos exatamente isso.
Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido 
Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. 
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Como a resolução de tempo padrão é definida como "semana", é constante neste caso. Amostra executada no PL22 com o raio máximo de busca definido para 40 kms.
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. A rede é muito maior do que na primeira amostra.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Mais calor em excesso é usado.
Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido 
Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido 
Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Podemos ver um mínimo local de custo nivelado de fornecimento de calor em 4900 GWh por ano. Ao passar o mouse sobre a linha verde, podemos determinar que isso é alcançado com um limite de linha de transmissão de 0,11 ct / kWh. Na amostra 3, tentaremos encontrar essa rede.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Como a resolução de tempo padrão é definida como "semana", é constante neste caso. Amostra executada no PL22 com o raio máximo de busca definido para 40 kms, o limite da linha de transmissão definido como 0,11ct / kWh e a resolução de tempo definida como "hora".
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. A rede é menor do que na segunda execução, mas retém grande parte do fluxo.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Podemos ver que atingimos o mínimo local. A diferença nos gráficos de aproximação de custo para os indicadores é causada por erros de aproximação. Mas esses erros são principalmente sistemáticos e, portanto, não compensam o mínimo, mas apenas escalam a curva de uma maneira diferente. O indicador de custo nivelado agora mostra 0,84 ct / kWh em vez de 1,09 ct / kWh na segunda execução.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Desta vez, com a resolução de tempo definida como "hora", o dia médio é representado corretamente. Esta página foi escrita por Ali Aydemir * e David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Licença Internacional Creative Commons Attribution 4.0 Este trabalho está licenciado sob uma Licença Internacional Creative Commons CC BY 4.0.
Identificador de licença SPDX: CC-BY-4.0
Texto da licença: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Gostaríamos de expressar nossa profunda gratidão ao Projeto Horizonte Hotmaps 2020 (Contrato de Doação número 723677), que forneceu o financiamento para a realização da presente investigação.
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* machine translated1> CM Excesso de potencial de transporte de calor
Este CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO ajudará o usuário a identificar potenciais de integração para excesso de calor em redes de aquecimento urbano. Os potenciais são baseados no POTENCIAL DE AQUECIMENTO DO DISTRITO CM. Este CM identifica áreas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano. O CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO mostra quanto calor poderia ser coberto pelo excesso industrial de calor nessas áreas. No entanto, isso não significa que já exista uma rede de aquecimento urbano nessa região.
Os seguintes dados e métodos são combinados para a tarefa anterior.
Dados:
Requisitos de aquecimento para áreas próximas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano, que são dissolvidas a cada hora (do CM - POTENCIAL DE AQUECIMENTO DISTRITO).
Dados sobre quantidades excessivas de calor de empresas industriais na área, que também são resolvidas a cada hora (a partir do banco de dados industrial do conjunto de dados).
Pressupostos sobre custos de trocadores de calor, bombas e tubulações, bem como perdas de calor para tubulações de aquecimento urbano.
Método (simplificado):
O objetivo do método é representar o maior excesso de fluxo de calor possível com oleodutos em excesso e, portanto, muito longos para os possíveis usuários de aquecimento urbano, gerando redes com vazões máximas. No entanto, linhas de transporte particularmente ineficientes (com baixos fluxos de calor e, portanto, altos custos específicos de transporte de calor) não são consideradas na rede final. O limite para a eficiência econômica de linhas de transporte individuais pode ser especificado pelo usuário (consulte Limite da linha de transmissão).
Os antecedentes básicos da abordagem são os seguintes: se houver apenas algumas fontes de excesso de calor, um único oleoduto por fonte sempre poderá ser levado em consideração para transportar o calor para uma área próxima, com condições favoráveis para o aquecimento urbano. No entanto, se houver várias fontes de calor em excesso que devem fluir para a mesma área, faria sentido coletar o calor e transportá-lo para a área em uma tubulação comum maior. A abordagem com um tubo por fonte tende a superestimar o esforço dos oleodutos.
Para neutralizar o exposto, o problema do planejamento de pipeline foi aproximado assumindo um problema de fluxo de rede. Uma heurística é usada para resolver o problema, no qual o excesso de calor pode ser agrupado e transportado para os possíveis usuários. O projeto metódico concreto da solução com a abordagem da árvore de extensão mínima é descrito na parte metódica correspondente. O projeto de tubulação determinado no contexto anterior, portanto, não representa um planejamento detalhado ou orientação real da rota, mas é usado apenas para a aproximação de custos para a distribuição das quantidades excedentes de calor nas áreas próximas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano (consulte CM - POTENCIAL DE AQUECIMENTO DISTRITO, áreas coerentes das palavras-chave). Essa aproximação de custos refere-se, assim, a toda a rede.
Os resultados devem então ser interpretados da seguinte maneira: se as quantidades de calor em excesso registradas forem transportadas juntas para as áreas próximas indicadas, os custos de distribuição de calor poderão ser da ordem de magnitude conforme indicado pela ferramenta (cf. Custo nivelado fornecimento de calor). Como regra, os valores para toda a rede também são um bom indicador inicial para pipelines individuais. O objetivo dos resultados é, portanto, fornecer ao desenvolvedor ou planejador do projeto uma ordem de grandeza para possíveis custos de distribuição.
Áreas de aquecimento urbano (por enquanto fornecidas diretamente pelo potencial de aquecimento urbano CM)
Banco de dados industrial (por padrão, fornecido pela caixa de ferramentas)
Perfis de carga para a indústria
Perfis de carga para aquecimento residencial e água quente sanitária
Min. demanda de calor em hectare
Consulte DH Potencial CM .
Min. demanda de calor em uma área de DH
Consulte DH Potencial CM .
Raio de pesquisa em km
O comprimento máximo de uma linha de transmissão de ponto a ponto.
Vida útil do equipamento em anos
Os custos nivelados de calor são referentes a esse período de tempo.
Taxa de desconto em%
Taxa de juros do crédito necessário para construir a rede.
Fator de custo
Fator para adaptar os custos da rede, caso os valores padrão não representem com precisão os custos. Os investimentos necessários para a rede são multiplicados por esse fator. Os custos padrão podem ser encontrados aqui .
Custos operacionais em%
Custos operacionais da rede por ano. Em porcentagem de investimentos necessários para a rede.
Valor limite para linhas de transmissão em ct / kWh
O custo máximo nivelado de calor de cada linha de transmissão individual. Este parâmetro pode ser usado para controlar o custo nivelado de calor para toda a rede. Um valor mais baixo é igual ao menor custo nivelado de calor, mas também uma redução no excesso de calor usado e vice-versa.
Resolução de tempo
Define o intervalo entre os cálculos de fluxo de rede durante o ano inteiro. Pode ser um destes valores: (hora, dia, semana, mês, ano)
Resolução espacial em km
Define a distância do ponto de entrada na direção da longitude e latitude nas áreas dh.
Linhas de transmissão
Arquivo de forma mostrando as linhas de transmissão sugeridas com temperatura, fluxo de calor anual e custo. detalhes podem ser encontrados aqui.
Excesso total de calor na área selecionada em GWh
Excesso total de calor disponível de plantas industriais na área selecionada e na proximidade.
Excesso de calor conectado em GWh
Excesso total de calor disponível de plantas industriais conectadas a uma rede.
Excesso de calor usado em GWh
Excesso de calor real usado para dh.
Investimentos necessários para a rede em €
Investimento necessário para construir a rede.
Custos anuais da rede em € / ano
Custos causados pela anuidade e custos operacionais da rede por ano.
Custos nivelados do suprimento de calor em ct / kWh
custo nivelado de calor de toda a rede.
Potencial DH e excesso de calor
Gráfico mostrando o potencial DH, excesso de calor total, excesso de calor conectado e excesso de calor usado. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Excesso de calor usado e investimento necessário
Gráfico mostrando o excesso anual de calor fornecido ao investimento necessário para a rede. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Excesso de calor usado e custo nivelado
Gráfico que mostra o excesso anual de calor fornecido para o custo nivelado da rede e o limite da linha de transmissão correspondente Detalhes podem ser encontrados aqui .
Curvas de carga
Gráfico mostrando a demanda mensal de calor e excesso. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Curvas de carga
Gráfico mostrando a demanda média diária de calor e excesso. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Exemplo de uma linha de transmissão exibida na caixa de ferramentas Ao clicar na linha de transmissão, informações adicionais serão exibidas.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Mais informações sobre a demanda anual de calor e o potencial DH podem ser encontradas aqui . O excesso de calor, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado são os mesmos de seus indicadores igualmente nomeados.
Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido O eixo x representa o fluxo anual e o eixo y o investimento necessário para a rede completa. Observe que o eixo x não é linear e pode ser confuso. Sempre verifique os valores reais! O ponto laranja representa a rede no limite da linha de transmissão atualmente definido. Desvios do indicador de investimento necessário são comuns, pois o gráfico é gerado com uma precisão menor devido à complexidade computacional. A tendência e o curso do gráfico representam como o limite da linha de transmissão afeta a rede e pode ser realmente útil. Especialmente em conjunto com o próximo gráfico . No caso de redes pequenas, esse gráfico pode não exibir informações úteis, pois a rede não é complexa o suficiente para variações.
Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido O eixo x representa o fluxo anual e o eixo y, ambos os custos nivelados de calor e o limiar da linha de transmissão . Os pontos laranja representam a rede no limite da linha de transmissão atualmente definido. Como a curva de limiar da linha de transmissão pode ser muito maior do que os custos nivelados, pode ser útil desativar a visualização da curva de limiar da linha de transmissão, como mostrado na figura abaixo. No caso de redes pequenas, esse gráfico pode não exibir informações úteis, pois a rede não é complexa o suficiente para variações.
Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Os desvios dos custos nivelados do indicador de calor são comuns, pois o gráfico é gerado com uma precisão menor devido à complexidade computacional. A tendência e o curso do gráfico representam como o limite da linha de transmissão afeta a rede e pode ser realmente útil. Uma vez escolhido o custo nivelado desejado do calor, a curva do limiar da linha de transmissão pode ser reativada e o limiar correspondente da linha de transmissão para o custo nivelado desejado pode ser lido passando o mouse sobre a curva neste ponto. Mais detalhes sobre como usar o gráfico podem ser encontrados aqui.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. O eixo x representa o tempo e a potência do eixo y. As curvas azuis representam a demanda de calor das áreas DH e o vermelho o excesso de calor disponível. A interseção de ambas as curvas representa o fluxo total real de calor. O gráfico superior mostra o fluxo ao longo do ano e o inferior o fluxo do dia médio. Observe que a resolução do tempo precisa ser definida pelo menos como "mês" para a parte superior e "hora" para o gráfico inferior ser representativo.
O elemento chave do módulo de excesso de calor é o modelo de coletor de origem usado. Constrói uma rede de transmissão de comprimento mínimo e calcula o fluxo para cada hora do ano com base em perfis de carga de aquecimento residencial com resolução Nuts2 e perfis de carga do setor com resolução Nuts0. Com base nos fluxos de pico médios ao longo do ano, é possível calcular os custos de cada linha de transmissão e trocador de calor no lado da fonte e do dissipador.
Com base no ID Nuts0 e no setor industrial, um perfil de carga resolvido a cada ano é atribuído a todas as fontes.
Com base no módulo de cálculo do potencial de aquecimento urbano, são criados pontos de entrada equidistantes nas áreas coerentes. Dependendo do ID Nuts2 dos pontos de entrada, um perfil de carga é atribuído.
Dentro de um raio definido, é verificado quais fontes estão dentro do alcance uma da outra, quais pias estão dentro do alcance uma da outra e quais pias estão dentro do alcance das fontes. Isso pode ser representado por um gráfico com fontes e pias formando os vértices e os vértices no intervalo sendo conectados por uma aresta.
Uma árvore de abrangência mínima é calculada com a distância das arestas como pesos. Isso resulta em um gráfico mantendo sua conectividade enquanto possui um comprimento total mínimo de arestas. Observe que os pontos de entrada de áreas coerentes são conectados internamente gratuitamente, pois formam sua própria rede de distribuição.
O fluxo máximo das fontes para os sumidouros é calculado para cada hora do ano.
O pico de fluxo do ano, calculado em média por 3 horas, determina a capacidade necessária para as linhas de transmissão e trocadores de calor. Os custos das linhas de transmissão dependem do comprimento e da capacidade, enquanto os custos dos trocadores de calor são influenciados apenas pela capacidade. No lado da fonte, é assumido um trocador de calor ar / líquido com bomba integrada para a linha de transmissão e, no lado da pia, um trocador de calor líquido / líquido.
Como o custo e o fluxo de cada linha de transmissão são conhecidos, as linhas com a maior relação custo / fluxo podem ser removidas e o fluxo recalculado até que seja alcançado o custo por fluxo desejado.
Para o cálculo da distância entre dois pontos, é utilizada uma pequena aproximação do ângulo do comprimento do loxódromo. Embora exista também uma implementação precisa da distância do ortodromo, a maior precisão não tem nenhum benefício real, devido às pequenas distâncias em sua maioria inferiores a 20 km e à incerteza do comprimento real da linha de transmissão devido a muitos fatores, como topologia. Se dois pontos estiverem dentro do alcance do raio, ele será armazenado em uma lista de adjacências. A criação dessas listas de adjacência é realizada entre fontes e fontes, sumidouros e sumidouros e fontes e sumidouros. O motivo da separação está na flexibilidade de adicionar certos requisitos de temperatura para fontes ou sumidouros.
Com base na biblioteca igraph, uma classe NetworkGraph é implementada com todas as funcionalidades necessárias para o módulo de cálculo. Embora o igraph esteja mal documentado, oferece um desempenho muito melhor do que os módulos python puros como o NetworkX e um suporte mais amplo à plataforma além do Linux, diferentemente da ferramenta gráfica. A classe NetworkGraph descreve apenas uma rede na superfície, mas contém 3 gráficos diferentes. Primeiramente, o gráfico que descreve a rede como é definido pelas três listas de adjacência. Em segundo lugar, o gráfico de correspondência que conecta internamente pias da mesma área coerente e dura o gráfico de fluxo máximo usado para o cálculo do fluxo máximo.
Contém apenas as fontes reais e sumidouros como vértices.
Cada coletor precisa de um ID de correspondência, que indique se está conectado internamente por uma rede já existente, como em áreas coerentes. Pias com o mesmo ID de correspondência são conectadas a um novo vértice com arestas com pesos zero. Isso é crucial para o cálculo de uma árvore de abrangência mínima e a razão pela qual o gráfico de correspondência é usado para ela. Esse recurso também é implementado para fontes, mas não usado.
Como o igraph não suporta múltiplas fontes e afunda em sua função de fluxo máximo, é necessário um gráfico auxiliar. Introduz uma fonte infinita e um vértice de coletor. Toda fonte real é conectada à fonte infinita e todo coletor real é conectado ao coletor infinito por uma borda. Observe que se um coletor estiver conectado a um vértice de correspondência, esse vértice será conectado em vez do próprio coletor.
Com base no gráfico de correspondência, a árvore de abrangência mínima é calculada. As arestas que conectam os dissipadores coerentes sempre têm o peso 0, portanto sempre permanecerão parte da árvore de abrangência mínima.
O fluxo através das bordas que conectam as fontes reais ou sumidouros à fonte ou coletor infinito, respectivamente, é limitado à capacidade real de cada fonte ou coletor. Por razões numéricas, as capacidades são normalizadas, de modo que a maior capacidade seja 1. O fluxo através do subconjunto de arestas contido no gráfico de correspondência é limitado a 1000, o que deve, para todos os propósitos intensos, oferecer fluxo irrestrito. Em seguida, o fluxo máximo da fonte infinita para o coletor infinito é calculado e o fluxo redimensionado para seu tamanho original. Como os coletores coerentes não estão diretamente conectados ao vértice de coletor infinito, mas pelo vértice de correspondência, o fluxo através dele é limitado à soma de todos os coletores coerentes.
A implementação da função de fluxo máximo do igraph usa o algoritmo Push-re-label. Esse tipo de algoritmo não é sensível ao custo e nem sempre pode encontrar a maneira mais curta de rotear o fluxo. Um algoritmo sensível ao custo não está disponível no igraph e o desempenho provavelmente será baixo para poder resolver um fluxo com base horária ao longo do ano. Porém, devido à redução prévia a uma extensão mínima, os casos em que uma solução não ideal é escolhida são muito limitados e improváveis. O algoritmo Push-re-label também tem tendência para rotear o fluxo pela menor quantidade de arestas. A implementação do igraph parece ser determinística na ordem de alocação do fluxo se os gráficos são pelo menos automorfismos, o que é importante para o cálculo de fluxo baseado em uma hora, uma vez que qualquer oscilação de fluxo introduzida artificialmente entre as bordas é indesejável.
As fontes de calor são retiradas do banco de dados industrial. Com base no excesso de calor, o Nuts0 ID e o setor industrial criam um perfil de carga que cobre cada hora do ano para cada local. A adição personalizada de sites está planejada.
Os dissipadores de calor são baseados em áreas coerentes com uma demanda de calor conhecida. As áreas coerentes formam uma máscara para uma grade na qual pontos equidistantes são colocados como pontos de entrada. Dependendo do ID Nuts2 selecionado, um perfil de aquecimento residencial é atribuído às pias. A adição personalizada de pontos de entrada e pias é planejada.
Os perfis de carga mencionados consistem em 8760 pontos que representam a carga para cada hora dos 365 dias. Mais informações sobre os perfis de carga podem ser encontradas aqui.
Como os sistemas de aquecimento urbano têm uma grande capacidade de aquecimento, um pico no fluxo não significa que as linhas de transmissão precisam fornecer instantaneamente esse curto pico de calor. Portanto, as capacidades exigidas das linhas de transmissão e trocadores de calor são determinadas pelo pico de carga médio. Especificamente, a função de convolução numpy é usada para calcular a média do fluxo nas últimas três horas, convoluindo com uma função constante. Dependendo desse valor, uma linha de transmissão da tabela a seguir é escolhida.
Custos específicos das linhas de transmissão utilizadas
| Potência em MW | Custos em € / m | Temperatura em ° 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
Os custos do trocador de calor no lado da fonte, que é assumido como ar para líquido, são computados com
C HSource (en-P) = P pico * 15.000 € / MW.
Os custos do trocador de calor líquido para líquido no lado da pia são determinados com
C HSink (en-P) = P pico * 265.000 € / MW se P pico <1MW ou
C HSink (en-P) = P pico * 100.000 € / MW mais.
Os custos da bomba seguem
Bomba C (en-P) = P pico * 240.000 € / MW se P pico <1MW ou
Bomba C (en-P) = P pico * 90.000 € / MW, caso contrário.
Com um limite de custo para fluxo para linhas de transmissão, eles podem ser removidos se excederem para melhorar a relação fluxo / custo. Após a remoção das arestas, o fluxo deve ser recalculado, pois a continuidade do fluxo no gráfico não é mais garantida. A relação custo / fluxo também pode aumentar para outras arestas agora, portanto, esse processo é repetido até que a soma de todos os fluxos não seja mais alterada.
Primeiro, as fontes de calor e os dissipadores são carregados com seus perfis de carga. Em seguida, a busca por raio fixo é realizada e a rede inicializada. Posteriormente, a rede é reduzida à sua árvore de abrangência mínima e o fluxo máximo é calculado para cada hora do ano. Com base no fluxo, são calculados os custos para cada trocador de calor, bomba e linha de transmissão. Se uma relação de custo-limite for definida, o procedimento de remoção da linha de transmissão é executado. No final, o custo total e o fluxo total da rede e o layout da rede são retornados.
O presente POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR DE EXCESSO DE CM destina-se a ajudar o usuário a identificar potenciais de integração para excesso de calor em redes de aquecimento urbano. Embora inúmeras funções de análise sejam fornecidas para não restringir o usuário, é preciso ressaltar explicitamente que esse não é um planejamento técnico detalhado. Os potenciais são baseados no POTENCIAL DE AQUECIMENTO DO DISTRITO CM. Este CM identifica áreas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano. O CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO mostra, portanto, quanto calor poderia ser coberto pelo excesso de calor industrial nessas áreas. No entanto, isso não significa que já exista uma rede de aquecimento urbano nessa região. Um uso orientado a aplicativos da ferramenta para profissionais pode, portanto, ter a seguinte aparência:
Se necessário, adicione seus próprios dados sobre o excesso de calor, fornecendo às empresas da região o acréscimo da planta da indústria cm.
Ative o "Excesso de calor em locais industriais"
Execute o potencial de transporte de calor CM - EXCESSO.
O valor que
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. mostra quanto calor poderia ser coberto pelo excesso de calor na área investigada.
Indicadores Investimentos necessários, custos anuais e custo nivelado de calor mostra os custos específicos de produção de calor para toda a rede. Nota: os custos exibidos foram estimados usando uma abordagem simplificada. Esses custos não se aplicam a pipelines individuais. No entanto, os custos exibidos podem ser usados como uma suposição inicial simplificada como custos de transporte para a integração de excesso de calor em uma rede de aquecimento urbano possivelmente próxima.
Pelo exposto, a seguinte hierarquia de trabalho pode ser usada:
Verifique se existe ou está planejada uma rede de aquecimento urbano na região em questão.
Os tubos exibidos contêm fluxos. Lá você pode ver quanto excesso de calor é transportado das respectivas fontes. As empresas afetadas agora podem ser contatadas. Provavelmente primeiro as empresas com grandes quantidades.
Linha de transmissão e seu fluxo Verifique o DH Potential CM para adaptar as entradas para que uma área dh seja criada.
Marque a camada "sites industriais" na seleção do usuário.
Verifique o aviso .
Aumentar o raio de pesquisa
Aumentar o limite da linha de transmissão
Verifique o país e o subsetor dos sites industriais carregados.
O CM não tem acesso aos dados do perfil de aquecimento residencial a serem executados nesta área.
Amostra executada no PL22 com parâmetros padrão. É recomendável ativar locais de excesso de calor na guia Camadas.
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido Nesse caso, podemos ver que há muito mais excesso de calor disponível do que o usado, mas, por outro lado, o fluxo máximo possível é quase alcançado, já que o ponto laranja é de 1530 GWh por ano. Nesse caso, aumentar o raio de pesquisa pode ajudar a distribuir mais excesso de calor. Na amostra 2, faremos exatamente isso.
Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Como a resolução de tempo padrão é definida como "semana", é constante neste caso. Amostra executada no PL22 com o raio máximo de busca definido para 40 kms.
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. A rede é muito maior do que na primeira amostra.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Mais calor em excesso é usado.
Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Podemos ver um mínimo local de custo nivelado de fornecimento de calor em 4900 GWh por ano. Ao passar o mouse sobre a linha verde, podemos determinar que isso é alcançado com um limite de linha de transmissão de 0,11 ct / kWh. Na amostra 3, tentaremos encontrar essa rede.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Como a resolução de tempo padrão é definida como "semana", é constante neste caso. Amostra executada no PL22 com o raio máximo de busca definido para 40 kms, o limite da linha de transmissão definido como 0,11ct / kWh e a resolução de tempo definida como "hora".
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. A rede é menor do que na segunda execução, mas retém grande parte do fluxo.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Podemos ver que atingimos o mínimo local. A diferença nos gráficos de aproximação de custo para os indicadores é causada por erros de aproximação. Mas esses erros são principalmente sistemáticos e, portanto, não compensam o mínimo, mas apenas escalam a curva de uma maneira diferente. O indicador de custo nivelado agora mostra 0,84 ct / kWh em vez de 1,09 ct / kWh na segunda execução.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Desta vez, com a resolução de tempo definida como "hora", o dia médio é representado corretamente. Esta página foi escrita por Ali Aydemir * e David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Licença Internacional Creative Commons Attribution 4.0 Este trabalho está licenciado sob uma Licença Internacional Creative Commons CC BY 4.0.
Identificador de licença SPDX: CC-BY-4.0
Texto da licença: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Gostaríamos de expressar nossa profunda gratidão ao Projeto Horizonte Hotmaps 2020 (Contrato de Doação número 723677), que forneceu o financiamento para a realização da presente investigação.
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* machine translated> CM Excesso de potencial de transporte de calor
Este CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO ajudará o usuário a identificar potenciais de integração para excesso de calor em redes de aquecimento urbano. Os potenciais são baseados no POTENCIAL DE AQUECIMENTO DO DISTRITO CM. Este CM identifica áreas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano. O CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO mostra quanto calor poderia ser coberto pelo excesso industrial de calor nessas áreas. No entanto, isso não significa que já exista uma rede de aquecimento urbano nessa região.
Os seguintes dados e métodos são combinados para a tarefa anterior.
Dados:
Requisitos de aquecimento para áreas próximas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano, que são dissolvidas a cada hora (do CM - POTENCIAL DE AQUECIMENTO DISTRITO).
Dados sobre quantidades excessivas de calor de empresas industriais na área, que também são resolvidas a cada hora (a partir do banco de dados industrial do conjunto de dados).
Pressupostos sobre custos de trocadores de calor, bombas e tubulações, bem como perdas de calor para tubulações de aquecimento urbano.
Método (simplificado):
O objetivo do método é representar o maior excesso de fluxo de calor possível com oleodutos em excesso e, portanto, muito longos para os possíveis usuários de aquecimento urbano, gerando redes com vazões máximas. No entanto, linhas de transporte particularmente ineficientes (com baixos fluxos de calor e, portanto, altos custos específicos de transporte de calor) não são consideradas na rede final. O limite para a eficiência econômica de linhas de transporte individuais pode ser especificado pelo usuário (consulte Limite da linha de transmissão).
Os antecedentes básicos da abordagem são os seguintes: se houver apenas algumas fontes de excesso de calor, um único oleoduto por fonte sempre poderá ser levado em consideração para transportar o calor para uma área próxima, com condições favoráveis para o aquecimento urbano. No entanto, se houver várias fontes de calor em excesso que devem fluir para a mesma área, faria sentido coletar o calor e transportá-lo para a área em uma tubulação comum maior. A abordagem com um tubo por fonte tende a superestimar o esforço dos oleodutos.
Para neutralizar o exposto, o problema do planejamento de pipeline foi aproximado assumindo um problema de fluxo de rede. Uma heurística é usada para resolver o problema, no qual o excesso de calor pode ser agrupado e transportado para os possíveis usuários. O projeto metódico concreto da solução com a abordagem da árvore de extensão mínima é descrito na parte metódica correspondente. O projeto de tubulação determinado no contexto anterior, portanto, não representa um planejamento detalhado ou orientação real da rota, mas é usado apenas para a aproximação de custos para a distribuição das quantidades excedentes de calor nas áreas próximas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano (consulte CM - POTENCIAL DE AQUECIMENTO DISTRITO, áreas coerentes das palavras-chave). Essa aproximação de custos refere-se, assim, a toda a rede.
Os resultados devem então ser interpretados da seguinte maneira: se as quantidades de calor em excesso registradas forem transportadas juntas para as áreas próximas indicadas, os custos de distribuição de calor poderão ser da ordem de magnitude conforme indicado pela ferramenta (cf. Custo nivelado fornecimento de calor). Como regra, os valores para toda a rede também são um bom indicador inicial para pipelines individuais. O objetivo dos resultados é, portanto, fornecer ao desenvolvedor ou planejador do projeto uma ordem de grandeza para possíveis custos de distribuição.
Áreas de aquecimento urbano (por enquanto fornecidas diretamente pelo potencial de aquecimento urbano CM)
Banco de dados industrial (por padrão, fornecido pela caixa de ferramentas)
Perfis de carga para a indústria
Perfis de carga para aquecimento residencial e água quente sanitária
Min. demanda de calor em hectare
Consulte DH Potencial CM .
Min. demanda de calor em uma área de DH
Consulte DH Potencial CM .
Raio de pesquisa em km
O comprimento máximo de uma linha de transmissão de ponto a ponto.
Vida útil do equipamento em anos
Os custos nivelados de calor são referentes a esse período de tempo.
Taxa de desconto em%
Taxa de juros do crédito necessário para construir a rede.
Fator de custo
Fator para adaptar os custos da rede, caso os valores padrão não representem com precisão os custos. Os investimentos necessários para a rede são multiplicados por esse fator. Os custos padrão podem ser encontrados aqui .
Custos operacionais em%
Custos operacionais da rede por ano. Em porcentagem de investimentos necessários para a rede.
Valor limite para linhas de transmissão em ct / kWh
O custo máximo nivelado de calor de cada linha de transmissão individual. Este parâmetro pode ser usado para controlar o custo nivelado de calor para toda a rede. Um valor mais baixo é igual ao menor custo nivelado de calor, mas também uma redução no excesso de calor usado e vice-versa.
Resolução de tempo
Define o intervalo entre os cálculos de fluxo de rede durante o ano inteiro. Pode ser um destes valores: (hora, dia, semana, mês, ano)
Resolução espacial em km
Define a distância do ponto de entrada na direção da longitude e latitude nas áreas dh.
Linhas de transmissão
Arquivo de forma mostrando as linhas de transmissão sugeridas com temperatura, fluxo de calor anual e custo. detalhes podem ser encontrados aqui.
Excesso total de calor na área selecionada em GWh
Excesso total de calor disponível de plantas industriais na área selecionada e na proximidade.
Excesso de calor conectado em GWh
Excesso total de calor disponível de plantas industriais conectadas a uma rede.
Excesso de calor usado em GWh
Excesso de calor real usado para dh.
Investimentos necessários para a rede em €
Investimento necessário para construir a rede.
Custos anuais da rede em € / ano
Custos causados pela anuidade e custos operacionais da rede por ano.
Custos nivelados do suprimento de calor em ct / kWh
custo nivelado de calor de toda a rede.
Potencial DH e excesso de calor
Gráfico mostrando o potencial DH, excesso de calor total, excesso de calor conectado e excesso de calor usado. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Excesso de calor usado e investimento necessário
Gráfico mostrando o excesso anual de calor fornecido ao investimento necessário para a rede. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Excesso de calor usado e custo nivelado
Gráfico que mostra o excesso anual de calor fornecido para o custo nivelado da rede e o limite da linha de transmissão correspondente Detalhes podem ser encontrados aqui .
Curvas de carga
Gráfico mostrando a demanda mensal de calor e excesso. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Curvas de carga
Gráfico mostrando a demanda média diária de calor e excesso. Detalhes podem ser encontrados aqui .
Exemplo de uma linha de transmissão exibida na caixa de ferramentas Ao clicar na linha de transmissão, informações adicionais serão exibidas.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Mais informações sobre a demanda anual de calor e o potencial DH podem ser encontradas aqui . O excesso de calor, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado são os mesmos de seus indicadores igualmente nomeados.
Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido O eixo x representa o fluxo anual e o eixo y o investimento necessário para a rede completa. Observe que o eixo x não é linear e pode ser confuso. Sempre verifique os valores reais! O ponto laranja representa a rede no limite da linha de transmissão atualmente definido. Desvios do indicador de investimento necessário são comuns, pois o gráfico é gerado com uma precisão menor devido à complexidade computacional. A tendência e o curso do gráfico representam como o limite da linha de transmissão afeta a rede e pode ser realmente útil. Especialmente em conjunto com o próximo gráfico . No caso de redes pequenas, esse gráfico pode não exibir informações úteis, pois a rede não é complexa o suficiente para variações.
Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido O eixo x representa o fluxo anual e o eixo y, ambos os custos nivelados de calor e o limiar da linha de transmissão . Os pontos laranja representam a rede no limite da linha de transmissão atualmente definido. Como a curva de limiar da linha de transmissão pode ser muito maior do que os custos nivelados, pode ser útil desativar a visualização da curva de limiar da linha de transmissão, como mostrado na figura abaixo. No caso de redes pequenas, esse gráfico pode não exibir informações úteis, pois a rede não é complexa o suficiente para variações.
Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Os desvios dos custos nivelados do indicador de calor são comuns, pois o gráfico é gerado com uma precisão menor devido à complexidade computacional. A tendência e o curso do gráfico representam como o limite da linha de transmissão afeta a rede e pode ser realmente útil. Uma vez escolhido o custo nivelado desejado do calor, a curva do limiar da linha de transmissão pode ser reativada e o limiar correspondente da linha de transmissão para o custo nivelado desejado pode ser lido passando o mouse sobre a curva neste ponto. Mais detalhes sobre como usar o gráfico podem ser encontrados aqui.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. O eixo x representa o tempo e a potência do eixo y. As curvas azuis representam a demanda de calor das áreas DH e o vermelho o excesso de calor disponível. A interseção de ambas as curvas representa o fluxo total real de calor. O gráfico superior mostra o fluxo ao longo do ano e o inferior o fluxo do dia médio. Observe que a resolução do tempo precisa ser definida pelo menos como "mês" para a parte superior e "hora" para o gráfico inferior ser representativo.
O elemento chave do módulo de excesso de calor é o modelo de coletor de origem usado. Constrói uma rede de transmissão de comprimento mínimo e calcula o fluxo para cada hora do ano com base em perfis de carga de aquecimento residencial com resolução Nuts2 e perfis de carga do setor com resolução Nuts0. Com base nos fluxos de pico médios ao longo do ano, é possível calcular os custos de cada linha de transmissão e trocador de calor no lado da fonte e do dissipador.
Com base no ID Nuts0 e no setor industrial, um perfil de carga resolvido a cada ano é atribuído a todas as fontes.
Com base no módulo de cálculo do potencial de aquecimento urbano, são criados pontos de entrada equidistantes nas áreas coerentes. Dependendo do ID Nuts2 dos pontos de entrada, um perfil de carga é atribuído.
Dentro de um raio definido, é verificado quais fontes estão dentro do alcance uma da outra, quais pias estão dentro do alcance uma da outra e quais pias estão dentro do alcance das fontes. Isso pode ser representado por um gráfico com fontes e pias formando os vértices e os vértices no intervalo sendo conectados por uma aresta.
Uma árvore de abrangência mínima é calculada com a distância das arestas como pesos. Isso resulta em um gráfico mantendo sua conectividade enquanto possui um comprimento total mínimo de arestas. Observe que os pontos de entrada de áreas coerentes são conectados internamente gratuitamente, pois formam sua própria rede de distribuição.
O fluxo máximo das fontes para os sumidouros é calculado para cada hora do ano.
O pico de fluxo do ano, calculado em média por 3 horas, determina a capacidade necessária para as linhas de transmissão e trocadores de calor. Os custos das linhas de transmissão dependem do comprimento e da capacidade, enquanto os custos dos trocadores de calor são influenciados apenas pela capacidade. No lado da fonte, é assumido um trocador de calor ar / líquido com bomba integrada para a linha de transmissão e, no lado da pia, um trocador de calor líquido / líquido.
Como o custo e o fluxo de cada linha de transmissão são conhecidos, as linhas com a maior relação custo / fluxo podem ser removidas e o fluxo recalculado até que seja alcançado o custo por fluxo desejado.
Para o cálculo da distância entre dois pontos, é utilizada uma pequena aproximação do ângulo do comprimento do loxódromo. Embora exista também uma implementação precisa da distância do ortodromo, a maior precisão não tem nenhum benefício real, devido às pequenas distâncias em sua maioria inferiores a 20 km e à incerteza do comprimento real da linha de transmissão devido a muitos fatores, como topologia. Se dois pontos estiverem dentro do alcance do raio, ele será armazenado em uma lista de adjacências. A criação dessas listas de adjacência é realizada entre fontes e fontes, sumidouros e sumidouros e fontes e sumidouros. O motivo da separação está na flexibilidade de adicionar certos requisitos de temperatura para fontes ou sumidouros.
Com base na biblioteca igraph, uma classe NetworkGraph é implementada com todas as funcionalidades necessárias para o módulo de cálculo. Embora o igraph esteja mal documentado, oferece um desempenho muito melhor do que os módulos python puros como o NetworkX e um suporte mais amplo à plataforma além do Linux, diferentemente da ferramenta gráfica. A classe NetworkGraph descreve apenas uma rede na superfície, mas contém 3 gráficos diferentes. Primeiramente, o gráfico que descreve a rede como é definido pelas três listas de adjacência. Em segundo lugar, o gráfico de correspondência que conecta internamente pias da mesma área coerente e dura o gráfico de fluxo máximo usado para o cálculo do fluxo máximo.
Contém apenas as fontes reais e sumidouros como vértices.
Cada coletor precisa de um ID de correspondência, que indique se está conectado internamente por uma rede já existente, como em áreas coerentes. Pias com o mesmo ID de correspondência são conectadas a um novo vértice com arestas com pesos zero. Isso é crucial para o cálculo de uma árvore de abrangência mínima e a razão pela qual o gráfico de correspondência é usado para ela. Esse recurso também é implementado para fontes, mas não usado.
Como o igraph não suporta múltiplas fontes e afunda em sua função de fluxo máximo, é necessário um gráfico auxiliar. Introduz uma fonte infinita e um vértice de coletor. Toda fonte real é conectada à fonte infinita e todo coletor real é conectado ao coletor infinito por uma borda. Observe que se um coletor estiver conectado a um vértice de correspondência, esse vértice será conectado em vez do próprio coletor.
Com base no gráfico de correspondência, a árvore de abrangência mínima é calculada. As arestas que conectam os dissipadores coerentes sempre têm o peso 0, portanto sempre permanecerão parte da árvore de abrangência mínima.
O fluxo através das bordas que conectam as fontes reais ou sumidouros à fonte ou coletor infinito, respectivamente, é limitado à capacidade real de cada fonte ou coletor. Por razões numéricas, as capacidades são normalizadas, de modo que a maior capacidade seja 1. O fluxo através do subconjunto de arestas contido no gráfico de correspondência é limitado a 1000, o que deve, para todos os propósitos intensos, oferecer fluxo irrestrito. Em seguida, o fluxo máximo da fonte infinita para o coletor infinito é calculado e o fluxo redimensionado para seu tamanho original. Como os coletores coerentes não estão diretamente conectados ao vértice de coletor infinito, mas pelo vértice de correspondência, o fluxo através dele é limitado à soma de todos os coletores coerentes.
A implementação da função de fluxo máximo do igraph usa o algoritmo Push-re-label. Esse tipo de algoritmo não é sensível ao custo e nem sempre pode encontrar a maneira mais curta de rotear o fluxo. Um algoritmo sensível ao custo não está disponível no igraph e o desempenho provavelmente será baixo para poder resolver um fluxo com base horária ao longo do ano. Porém, devido à redução prévia a uma extensão mínima, os casos em que uma solução não ideal é escolhida são muito limitados e improváveis. O algoritmo Push-re-label também tem tendência para rotear o fluxo pela menor quantidade de arestas. A implementação do igraph parece ser determinística na ordem de alocação do fluxo se os gráficos são pelo menos automorfismos, o que é importante para o cálculo de fluxo baseado em uma hora, uma vez que qualquer oscilação de fluxo introduzida artificialmente entre as bordas é indesejável.
As fontes de calor são retiradas do banco de dados industrial. Com base no excesso de calor, o Nuts0 ID e o setor industrial criam um perfil de carga que cobre cada hora do ano para cada local. A adição personalizada de sites está planejada.
Os dissipadores de calor são baseados em áreas coerentes com uma demanda de calor conhecida. As áreas coerentes formam uma máscara para uma grade na qual pontos equidistantes são colocados como pontos de entrada. Dependendo do ID Nuts2 selecionado, um perfil de aquecimento residencial é atribuído às pias. A adição personalizada de pontos de entrada e pias é planejada.
Os perfis de carga mencionados consistem em 8760 pontos que representam a carga para cada hora dos 365 dias. Mais informações sobre os perfis de carga podem ser encontradas aqui.
Como os sistemas de aquecimento urbano têm uma grande capacidade de aquecimento, um pico no fluxo não significa que as linhas de transmissão precisam fornecer instantaneamente esse curto pico de calor. Portanto, as capacidades exigidas das linhas de transmissão e trocadores de calor são determinadas pelo pico de carga médio. Especificamente, a função de convolução numpy é usada para calcular a média do fluxo nas últimas três horas, convoluindo com uma função constante. Dependendo desse valor, uma linha de transmissão da tabela a seguir é escolhida.
Custos específicos das linhas de transmissão utilizadas
| Potência em MW | Custos em € / m | Temperatura em ° 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
Os custos do trocador de calor no lado da fonte, que é assumido como ar para líquido, são computados com
C HSource (en-P) = P pico * 15.000 € / MW.
Os custos do trocador de calor líquido para líquido no lado da pia são determinados com
C HSink (en-P) = P pico * 265.000 € / MW se P pico <1MW ou
C HSink (en-P) = P pico * 100.000 € / MW mais.
Os custos da bomba seguem
Bomba C (en-P) = P pico * 240.000 € / MW se P pico <1MW ou
Bomba C (en-P) = P pico * 90.000 € / MW, caso contrário.
Com um limite de custo para fluxo para linhas de transmissão, eles podem ser removidos se excederem para melhorar a relação fluxo / custo. Após a remoção das arestas, o fluxo deve ser recalculado, pois a continuidade do fluxo no gráfico não é mais garantida. A relação custo / fluxo também pode aumentar para outras arestas agora, portanto, esse processo é repetido até que a soma de todos os fluxos não seja mais alterada.
Primeiro, as fontes de calor e os dissipadores são carregados com seus perfis de carga. Em seguida, a busca por raio fixo é realizada e a rede inicializada. Posteriormente, a rede é reduzida à sua árvore de abrangência mínima e o fluxo máximo é calculado para cada hora do ano. Com base no fluxo, são calculados os custos para cada trocador de calor, bomba e linha de transmissão. Se uma relação de custo-limite for definida, o procedimento de remoção da linha de transmissão é executado. No final, o custo total e o fluxo total da rede e o layout da rede são retornados.
O presente POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR DE EXCESSO DE CM destina-se a ajudar o usuário a identificar potenciais de integração para excesso de calor em redes de aquecimento urbano. Embora inúmeras funções de análise sejam fornecidas para não restringir o usuário, é preciso ressaltar explicitamente que esse não é um planejamento técnico detalhado. Os potenciais são baseados no POTENCIAL DE AQUECIMENTO DO DISTRITO CM. Este CM identifica áreas com condições favoráveis para redes de aquecimento urbano. O CM - POTENCIAL DE TRANSPORTE DE CALOR EXCESSO mostra, portanto, quanto calor poderia ser coberto pelo excesso de calor industrial nessas áreas. No entanto, isso não significa que já exista uma rede de aquecimento urbano nessa região. Um uso orientado a aplicativos da ferramenta para profissionais pode, portanto, ter a seguinte aparência:
Se necessário, adicione seus próprios dados sobre o excesso de calor, fornecendo às empresas da região o acréscimo da planta da indústria cm.
Ative o "Excesso de calor em locais industriais"
Execute o potencial de transporte de calor CM - EXCESSO.
O valor que
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. mostra quanto calor poderia ser coberto pelo excesso de calor na área investigada.
Indicadores Investimentos necessários, custos anuais e custo nivelado de calor mostra os custos específicos de produção de calor para toda a rede. Nota: os custos exibidos foram estimados usando uma abordagem simplificada. Esses custos não se aplicam a pipelines individuais. No entanto, os custos exibidos podem ser usados como uma suposição inicial simplificada como custos de transporte para a integração de excesso de calor em uma rede de aquecimento urbano possivelmente próxima.
Pelo exposto, a seguinte hierarquia de trabalho pode ser usada:
Verifique se existe ou está planejada uma rede de aquecimento urbano na região em questão.
Os tubos exibidos contêm fluxos. Lá você pode ver quanto excesso de calor é transportado das respectivas fontes. As empresas afetadas agora podem ser contatadas. Provavelmente primeiro as empresas com grandes quantidades.
Linha de transmissão e seu fluxo Verifique o DH Potential CM para adaptar as entradas para que uma área dh seja criada.
Marque a camada "sites industriais" na seleção do usuário.
Verifique o aviso .
Aumentar o raio de pesquisa
Aumentar o limite da linha de transmissão
Verifique o país e o subsetor dos sites industriais carregados.
O CM não tem acesso aos dados do perfil de aquecimento residencial a serem executados nesta área.
Amostra executada no PL22 com parâmetros padrão. É recomendável ativar locais de excesso de calor na guia Camadas.
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido Nesse caso, podemos ver que há muito mais excesso de calor disponível do que o usado, mas, por outro lado, o fluxo máximo possível é quase alcançado, já que o ponto laranja é de 1530 GWh por ano. Nesse caso, aumentar o raio de pesquisa pode ajudar a distribuir mais excesso de calor. Na amostra 2, faremos exatamente isso.
Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Como a resolução de tempo padrão é definida como "semana", é constante neste caso. Amostra executada no PL22 com o raio máximo de busca definido para 40 kms.
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. A rede é muito maior do que na primeira amostra.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Mais calor em excesso é usado.
Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Podemos ver um mínimo local de custo nivelado de fornecimento de calor em 4900 GWh por ano. Ao passar o mouse sobre a linha verde, podemos determinar que isso é alcançado com um limite de linha de transmissão de 0,11 ct / kWh. Na amostra 3, tentaremos encontrar essa rede.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Como a resolução de tempo padrão é definida como "semana", é constante neste caso. Amostra executada no PL22 com o raio máximo de busca definido para 40 kms, o limite da linha de transmissão definido como 0,11ct / kWh e a resolução de tempo definida como "hora".
Amostra executada em PL22. As áreas rosa representam o aquecimento urbano. A laranja circunda a fonte de calor e a laranja alinha as linhas de transmissão da rede. A rede é menor do que na segunda execução, mas retém grande parte do fluxo.
Este gráfico compara o potencial DH, o excesso de calor total, o excesso de calor conectado e o excesso de calor usado. Este gráfico representa os custos da rede em comparação com o fluxo anual. O ponto laranja representa a rede atual com seu limite de linha de transmissão definido Este gráfico representa os custos de aquecimento e o limiar necessário da linha de transmissão para um determinado fluxo. Os pontos laranja representam o valor com o limite da linha de transmissão atualmente definido Às vezes, pode ser útil ocultar o limite da linha de transmissão no gráfico para analisar os custos nivelados. Podemos ver que atingimos o mínimo local. A diferença nos gráficos de aproximação de custo para os indicadores é causada por erros de aproximação. Mas esses erros são principalmente sistemáticos e, portanto, não compensam o mínimo, mas apenas escalam a curva de uma maneira diferente. O indicador de custo nivelado agora mostra 0,84 ct / kWh em vez de 1,09 ct / kWh na segunda execução.
Este gráfico mostra o fluxo total da rede ao longo do ano. O gráfico inferior representa o dia médio. Desta vez, com a resolução de tempo definida como "hora", o dia médio é representado corretamente. Esta página foi escrita por Ali Aydemir * e David Schilling *
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Copyright © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Licença Internacional Creative Commons Attribution 4.0 Este trabalho está licenciado sob uma Licença Internacional Creative Commons CC BY 4.0.
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Texto da licença: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Gostaríamos de expressar nossa profunda gratidão ao Projeto Horizonte Hotmaps 2020 (Contrato de Doação número 723677), que forneceu o financiamento para a realização da presente investigação.
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