Inteligentní SZT budou prvky smart grid uplatnitelné také v teplárenství?

Transkript

1 DNY TEPLÁRENSTVÍ A ENERGETIKY 2015 Inteligentní SZT budou prvky smart grid uplatnitelné také v teplárenství? Ing. Josef Karafiát, CSc., ORTEP, s.r.o.

2 Úvodní paralela Elektrizační soustava Před deseti lety nechápavé pohledy na první větrníky a demonstrační projekty fotovoltaických elektráren. Dnes na pokraji zhroucení přenosový a distribuční systém, tarifní a platební systém, a na pokraji zhroucení také tradiční výrobci elektřiny. Řešení obrovské investice do přenosu a distribuce, nové tarifní systémy, kapacitní platby výrobcům a vše prý vyřeší smart grid. Soustavy zásobování teplem Dnes nechápavé pohledy na první fotosolární systémy, tepelná čerpadla budovy s téměř nulovou spotřebou a lokální bioplynové stanice. Za deset let výrazně odlišné chování spotřeby, problémy tradičních zdrojů a distribučních sítích, potřeba integrace lokálních výrobců. Řešení Investice do vlastních zdrojů a tepelných sítí? Nové tarifní systémy a kapacitní platby? A pomůže něco jako smart grid.

3 Projekt Smart Region Co je projekt Smart Region Víceletý projekt subvencovaný TAČR v rámci programu Centra Kompetence Do projektu zapojeno více jak 20 organizací (výrobci, výzkumníci a akademici) Primárním cílem je vývoj a ověření technologií z oblasti stavebnictví, odpadového hospodářství a vodního hospodářství. Sekundárním cílem je ověření možnosti inteligentního přenosu tepla mezi lokálními zpravidla obnovitelnými zdroji a inteligentními budovami Co je úkolem ORTEP, s.r.o. v projektu Smart Region ORTEP, s.r.o. je zodpovědná organizace za řešení jednoho z pracovních balíčků zaměřeného na problematiku distribuce tepla. Těžiště prací spočívá v modelování chování spotřeby, decentralizovaných zdrojů tepla a menších distribučních systémů tepla. Výstupem bude SW implementace systémů podpory inteligentního řízení malých SZT a jejich praktické ověření na pilotních projektech (nasazení v konkrétních provozech). Co si ORTEP od řešení projektu slibuje Poznání budoucích charakteristik budov a ověření možností simulace predikce jejich chování jakožto spotřebičů tepla. Poznání budoucích charakteristik decentralizovaných OZE a ověření možností simulace predikce jejich chování jakožto lokálních zdrojů tepla. Ověření praktického rozsahu a možností inteligentního řízení malých soustav CZT, tj. zda je vůbec smysluplné a efektivní o nějakých smart grid zde uvažovat.

4 Menší soustava zásob. teplem o co tu jde?

5 Inteligentní budovy požadavky na ně kladené Požadavky na inteligentní budovu energetické Minimalizace spotřeby energie (izolace, rekuperace, technologie) Maximalizace energetických zisků z okolního prostředí (soláry, TČ, apod.) Možnost řízení průběhu spotřeby energie (regulace, akumulace apod.) Požadavky na inteligentní budovu vnitřní prostředí Kvalita vzduchu (CO, prach, vlhkost, proudění) Kvalita akustická (zvukové izolace, spektrum hluku) Kvalita optická (osvětlení, denní světla a stíny, možnosti regulace) Požadavky na inteligentní budovu stavebně bezpečnostní Bezpečnost (ochrana proti vstupu cizím osobám zóny pohybu osob identif. systémy) Požáry a jiné havárie (evakuační a přístupové cesty, hlásiče, zhášecí systémy, apod.) Modularita (možnost provedení redispozic interiérů, změny rozvodů a ost. systémů) Požadavky na inteligentní budovu ostatní Zelené certifikace (image vlastníka i uživatele) Rozpoznávací systémy (změny funkcí zařízení budovy podle chování osob) Hýčkání osazenstva (ovlivňování vjemů podle individuálních potřeb a příležitostí)

6 Inteligentní budovy změna průběhu spotřeb tepla

7 Inteligentní (obnovitelné) zdroje jejich možnosti Termosolární systémy Různé typy a možností instalací Závislost hlavně na intenzitě záření Tepelná čerpadla Různé typy a možností instalací Závislost hlavně na teplotních spádech Bioplynové stanice Různé typy a možností instalací Závislost hlavně na vsázce bioodpadu Ostatní decentrální zdroje Elektrokotle Využití odpadního tepla

8 Inteligentní zdroje charakteristiky výroby tepla

9 Tepelné sítě, ČS a akumulace jejich možnosti a parametry Tepelné sítě Teplotní režimy a tepelné ztráty Rychlosti proudění a hydraulika Oběhová čerpadla Dopravní množství a dopravní výšky Pracovní body a řazení čerpadel Akumulátory tepla Akumul. kapacity a nabíjecí výkony Centrální či distribuovaná akumulace MaR a IŘS Měření a přenosy dat Archivace a využití dat

10 Přístup k řešení dané problematiky Cílem je vývoj, odzkoušení a nasazení simulačního predikčního modelu celé soustavy. Model bude pracovat v principu se třemi typy objektů. Transportní objekty jsou např. potrubí, armatury, čerpadla, atd. Zdroje jsou objekty dodávající do soustavy určitý tepelný výkon, ve formě ohřátí oběhové vody zteploty přicházející ze sítě na předepsanou teplotu při odpovídajícím průtoku. Spotřebiče jsou objekty odebírající určitý tepelný výkon ze soustavy ve formě vychlazení oběhové vody při odpovídajícím průtoku. Jednotlivé technologické prvky budou začleněny do celkového simulačního modelu ve formě externích knihoven dll nebo speciálně vytvořených částí kódu napojených pomocí háčků na různých místech obecného výpočtového mechanismu sítě.

11 Princip simulace prvku zdroj Každý zdroj bude v rámci obecného výpočtového mechanismu tepelné sítě prezentován následujícími dvěma funkčními závislostmi.

12 Princip simulace prvku spotřebič Obdobným způsobem jako obecný zdroj bude ve formě dvou funkčních závislostí v rámci obecného výpočtového mechanismu modelován i každý spotřebič. Těmito dvěma závislostmi jsou:

13 Postup tvorby simulačního predikčního modelu 1. úroveň SW MOP Tuto vývojovou úroveň představuje stávající SW MOP. Tento SW je určen pro statické (popř. dynamické) analýzy nejrůznějších tepelných sítí a topologických struktur. Program pracuje s obecně definovanými prvky výroby, transportu a spotřeby tepla, které nelze měnit. 2. úroveň SW REGIOS off-line Tuto vývojovou úroveň představuje nově vyvíjený SW s označením REGIOS off-line, který bude provádět výpočet dynamického chování zvolené regionální tepelné sítě v rozsahu jednoho dne až týdne po jednotlivých 15 minutovkách, zatím bez přímé vazby na měřené on-line data bude však možno vytvářet na míru výpočtové simulační modely nejrůznějších tepelných sítí a systémů CZT 3. úroveň SW REGIOS on-line Cílová podoba vyvíjeného SW s označením REGIOS on-line. Půjde o obdobný program jako vpředchozí 2. úrovni, s tím rozdílem, že tento SW bude možno napojit přímo na zdroj měřených dat. Pomocí tohoto SW bude možné provádět denní přípravu a optimalizaci provozu lokální tepelné sítě spřímým navázáním na předchozí natopení sítě, nabytí akumulátorů tepla a to vše pro zadanou předpověď počasí.

14 Očekávané efekty projektu SW REGIOS bude provádět výpočet dynamického chování regionálních inteligentních soustav na jeden den až jeden týden do předu v závislosti na předpovědi počasí a očekávaném vývoji dalších časových, nebo technických parametrů. SW REGIOS bude využitelný k přípravě provozu a sledování aktuálního chování zdrojových a spotřebitelských kapacit a umožní řešit řadu optimalizačních úloh. Mezi základní optimalizační úlohy bude patřit algoritmus navrhující přerozdělení požadovaného průtoku (výkonu) mezi jednotlivými zdroji v soustavě, což bude narážet na různá omezení, vyplývající z přenosových schopností sítě, provozních mezí zdrojů, atd. Nejdůležitějšími efekty projektu pak bude poznání limit. Půjde zejména o: Limity technického rázu (pohyby teplonosného média, možnosti technologií atd.) Limity obchodního rázu (poskytování dat, ctění jednotných pravidel, atd.) Limity ekonomické (náklady versus efekty, cenová pravidla a regulace, atd.)

15 Limity technického rázu Flexibility a kapacity zdrojů Řešení reverzního chodu sítě Pohyby studených špuntů Pracovní rozsahy čerpadel Vynucené zkraty na primárech Řízení teplotních poměrů v síti Řízení hydraulických poměrů Sezónní odstávky systému Doplňování vody do systému Hlídání kvality vody (průniky) Havarijní odstávky, atd.

16 Limity obchodního rázu Sdílení on-line měřených dat mezi subjekty Poskytování off-line technických dat Dohoda o smluvních objemech dodávek Dohoda o smluvních objemech odběrů Dohoda o cenových podmínkách dodávek Dohoda o cenových podmínkách odběrů Nové služby platby za distribuci Nové služby platby za akumulaci Rozúčtování společných nákladů Balíčky služeb třetích stran, atd.

17 Limity ekonomického rázu Náklady sběru a zpracování dat Náklady licencí a servisu SW podpor Náklady měření, účtování a fakturace Náklady řešení sporů a právních služeb Náklady výrobních technologií Náklady distribuce a akumulace Náklady administrativně správní Náklady osvěty a propagace, atd.

18 Otázky do diskuse na závěr Přijde to???? ANÓ - plíživě, postupně, ale přijde Dá se to zvládnout???? NÓ horko těžko, ale nic jiného asi nezbyde A jak na to???? Ó toť otázka, zda : Pasivní rezistence Neutrální pozorování Aktivní angažovanost

19 Děkuji Vám za pozornost