区域供热网络的多周期拓扑与设计优化方法
计算工程、金融与科学
2024-01-30 v1
摘要
向第四代区域供热的过渡对可扩展的自动化设计工具产生了日益增长的需求，这些工具能够准确捕捉供热网络运行的空间和时间细节。本文提出了一种用于区域供热网络优化设计的自动化设计方法，该方法将可扩展的基于密度的拓扑优化与多周期方法相结合。这样，在基于非线性物理模型优化网络设计的同时，可以考虑需求、供应和热损失的时间变化。从最坏情况到多周期的自动化设计方法的转变，显示出设计从独立的分支网络向连接所有生产者的单一集成网状网络拓扑的演进。这些集成拓扑无需事先施加此类结构即可出现。它们提高了网络连通性，并允许在不同生产者和热消费者之间更灵活地转移热负荷，从而实现更具成本效益的热利用。在案例研究中，这种集成设计使废热份额增加了 42.8%，随后项目成本降低了 17.9%。我们展示了如何在自动化设计中考虑生产者不可用性，其代价是备用容量成本增加 3.1%。该方法得到的优化网络设计在单一集成网络中连接多个低温热源，实现了高废热利用率和冗余度，突显了该方法对下一代区域供热网络的适用性。
引用
@article{arxiv.2401.15976,
title = {A Multi-Period Topology and Design Optimization Approach for District Heating Networks},
author = {Yannick Wack and Martin Sollich and Robbe Salenbien and Jan Diriken and Martine Baelmans and Maarten Blommaert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.15976},
year = {2024}
}