Smart District Heating – optymalizacja pracy systemów ciepłowniczych

• Autorzy: Leśko M.

Warianty tytułu

EN

Smart District Heating – optimization in district heating systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było sformalizowanie koncepcji inteligentnego systemu ciepłowniczego, i w szczególności oszacowanie korzyści z wykorzystywania elastyczności systemu ciepłowniczego w celu ulepszonej współpracy z systemem elektroenergetycznym. Najwięcej uwagi poświęcono elektrociepłowniom, które stanowią ogniwo łączące rynek ciepła i rynek energii elektrycznej. Dwa czynniki są niezbędne do osiągnięcia korzyści z przesuwania obciążenia w czasie: elastyczność pracy i efektywna strategia sprzedaży energii po stronie elektrociepłowni, oraz możliwość magazynowania ciepła po stronie sieci ciepłowniczej. W pracy przedstawiono krótką analizę polskiego rynku energii elektrycznej, i przedyskutowano elastyczność elektrociepłowni wykorzystujących różne technologie. Studium przypadku oparte na historycznych danych dotyczących pracy dużej elektrociepłowni, przeprowadzone w niniejszej pracy, ukazuje możliwości oszczędności paliwa i zwiększenia zysku z handlu energią elektryczną dzięki przesuwaniu obciążenia cieplnego. Przedyskutowano różne sposoby magazynowania ciepła w zbiornikach, rurociągach oraz budynkach, a następnie przeprowadzono studium przypadku poświęcone możliwościom magazynowania ciepła w dużym systemie ciepłowniczym. Szczególną uwagę poświęcono rozwiązaniu polegającemu na magazynowaniu ciepła w rurociągach, ponieważ nie wymaga ono dodatkowych inwestycji, a umożliwia akumulację znacznych ilości energii – o ile możliwa jest odpowiednia kontrola oraz planowanie pracy systemu.

EN

The aim of this article is to formalize the Smart District Heating Concept, and especially to evaluate the opportunities and benefits from increasing and utilizing the flexibility of district heating system for better interaction with electricity market. This study puts special emphasis on cogeneration plants as an interface between heat market and electricity market. Two factors are needed for the successful introduction of load shifting: operational flexibility as well as an effective strategy for energy sale on the part of Combined Heat and Power (CHP) plant, and heat storage capability on the part of district heating network. This article provides a brief review of the Polish electricity market, and discusses flexibilities connected with different CHP technologies. A case study based on historical operational data from a heat and power plant, performed in this work, shows possibilities of fuel savings and increased revenue from electricity sale due to load shifting. Different options for heat storage in reservoirs, pipelines and buildings are discussed, followed by a case study dedicated to thermal energy storage possibilities in a big district heating system. Special attention is devoted to the solution using the volume of the grid, as it requires no additional investment while offering remarkable storage capabilities – provided that proper control and operation planning are in place. The article summarizes the research made by the author during a master thesis internship at Heat-Tech Center Dalkia Warszawa. The internship is a part of “Zrób dyplom z Heat-Tech Center” program, aiming to support master and bachelor theses devoted to the topics connected with district heating.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja; system ciepłowniczy; kogeneracja; akumulacja ciepła

EN

optimization; district heating; cogeneration; thermal energy storage

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 12
• Strony: 15--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Leśko M.

Bibliografia

• [1] U.S. Energy Information Administration (EIA), „The International Energy Outlook 2013,” EIA, Washington, 2013.
• [2] P. Mancarella, „MES (multi-energy systems): An overview of concepts and evaluation models,” Energy 65 (2014).
• [3] Bogusław Maludziński, “Propozycja metody obliczania wskaźnika nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej dla sieci ciepłowniczej”, Instal 4/2014 s. 9-13.
• [4] W. Mielczarski, “Rynki energii elektrycznej: wybrane aspekty techniczne i ekonomiczne”, Warszawa: Agencja Rynku Energii, 2000.
• [5] L. Szczygieł, “Model rynku energii elektrycznej”. http://www.ure.gov.pl/pl/publikacje/seria--wydawnicza-bibli/jaki-model-rynku-energ/1183,1-Model-rynku-energii-elektrycznej.html.
• [6] Towarowa Giełda Energii. http://www.tge.pl/.
• [7] L. C. Olsson Ingvarson, S. Werner, „BUILDING MASS USED AS SHORT TERM HEAT STORAGE,” The 11th International Symposium on District Heating and Cooling, 31.08 – 02.09, 2008, Reykjavik, ICELAND.
• [8] G. Zucker et al., „Energy aware building automation enables,” Elektrotechnik & Informationstechnik (2012) 129/4.
• [9] Wojciech Bujalski, Optymalizacja pracy elektrociepłowni wyposażonej w zasobnik ciepła, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2013.
• [10] Kazimierz Żarski, „Automatyczna regulacja parametrów węzłów ciepłowniczych – cz.1“, Instal 5/2014 s. 4-11.
• [11] Łukasz Falba, Zbigniew Pietrzyk, Adam Smyk, Adam Twarowski, „Wykorzystanie metody numerycznej MES oraz pomiarów strumienia ciepła do obliczania strat ciepła w miejskiej sieci ciepłowniczej“, Instal 4a/2009 s. 41-46.

Uwagi

Praca została wykonana w ramach programu „Zrób dyplom z Heat-Tech Center”, stworzonego i finansowanego przez Heat-Tech Center Dalkia Warszawa. Program ma na celu wsparcie prac magisterskich i inżynierskich poświęconych dziedzinie ciepłownictwa. Opiekunem pracy z ramienia HTC był dr inż. Damien Menard, a promotorem ze strony Wydziału Mechanicznego, Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej dr inż. Adam Smyk. Praca uzyskała pierwsze miejsce w konkursie prac realizowanych w Heat--Tech Center w roku akademickim 2013/14, a także pierwsze miejsce w kategorii „Energia” w międzynarodowym konkursie Veolia Trophes Performance 2014, którego finał miał miejsce 6 listopada 2014 roku w Paryżu.