通过最优生产器改造和低温运行实现既有供热网络的脱碳化
最优化与控制
2024-11-14 v1
摘要
供热网络被视为实现无排放热供应的关键因素，而许多现有网络仍严重依赖化石燃料。由于供热网络管道的使用寿命容易超过 30 年，因此存在通过改造现有网络的热生产器以实现低排放热供应的巨大潜力。当前，供热网络的热生产器改造通常 focuses on simplified approaches，即非线性设计问题被松弛或完全不予考虑。一些方法考虑了非线性因素，但使用不可扩展到大规模问题的优化程序或不可靠地获得最优解，如参数优化和灵敏度研究。本文提出了一种自动化设计方法，通过最优生产器改造实现供热网络的脱碳化，最终支持第 4 代运行。该方法使用多目标数学优化来平衡二氧化碳排放和网络成本，通过评估不同的二氧化碳价格，基于详细的物理模型。优化器可自由选择生产器类型、其容量以及在每个时段的供热量和供热温度。非线性热传输模型准确地考虑了网络中整个热量和动量损失，并确保所提出设计和运行的可行性。该多时段公式融合了全年热需求和环境条件的时变变化。通过构建连续问题并采用伴随式优化，自动化方法在大规模应用方面保持可扩展性。该设计方法在一个中型第 3 代 DHN 案例中进行了评估，能够对热生产器进行最优改造。
引用
@article{arxiv.2407.11618,
title = {Decarbonization of Existing Heating Networks through Optimal Producer Retrofit and Low-Temperature Operation},
author = {Martin Sollich and Yannick Wack and Robbe Salenbien and Maarten Blommaert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.11618},
year = {2024}
}