Framtemperaturreglering för ökad elproduktion 1
Varför bry sig om framtemperaturen? Högre elverkningsgrad på turbinen. Lägre värmeförluster från nätet. Kontroll på difftryck och flöde på nätet. Leveranssäkerhet.
Vad är svårigheten? Tidsfördröjning mellan anläggning och kund (flera timmar!) Lösning: Reglera på predikterad last.
Startpunkt Framtempbörvärde sätts normalt med en kurva mot utetemperaturen. Returtemp beror av utetemperatur och tid på dygnet. Flöde beror av last och tempdiff (fram-retur) Framtryck konstant. Returtryck styrs för att hålla difftryck i en mätpunkt ute på nätet. Supply T. - Return T. (deg C) Return Temperature (deg C) Return Pressure (bar) 40 20 0-25 -20-15 -10-5 0 5 Outdoor temperature (deg C) 55 50 45 40-25 -20-15 -10-5 0 5 Outdoor temperature (deg C) 10 8 6 4 2 0-25 -20-15 -10-5 0 5 Outdoor temperature (deg C) Flow (ton/h) Supply Temperature (deg C) 00 5000 4000 3000 2000 1000-25 -20-15 -10-5 0 5 Outdoor temperature (deg C) Supply Pressure (bar) 140 120 100 40-25 -20-15 -10-5 0 5 Outdoor temperature (deg C) 13 12 11 10 9 8-25 -20-15 -10-5 0 5 Outdoor temperature (deg C)
Strategi P = c p ( T ) Q T fram retur Varken returtemp eller flöde kan styras direkt. Flöde och framledningstemp 100 95 90 85 75 70 65 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 95 90 85 75 70 65 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 Vanligtvis: Flödet tar hand om lastvariationerna. Modellbaserad reglering: Framtemperaturen tar hand om lastvariationerna.
Resultat från Nyköping Modellbaserad reglering startar 4 C lägre framtemp 2.5% ökad elproduktion
Uppsala Producenter i två olika delar av nätet pumpar mot varandra. Topplast och baslast. Hur påverkas situationen när värme pumpas från två håll respektive bara från ett håll?
Nätmodell En detaljerad modell av nätet (baserad på GISdata) sattes upp i programvaran TERMIS. En enklare nätmodell som kan användas för reglering togs fram och validerades mot TERMIS-modellen. Lastdistribution Tillåtet flöde som funktion 0.05 av lastfördelning mellan anläggningarna 0 0 1 2 3 4 5 6 MW reached every 15 minutes/total MW 0.2 0.15 0.1 Load Distribution Boland Boland 589MW, 7400 m3/h Boland 439 MW, 5400 m3/h Boland 221 MW, 2400 m3/h Transportation time (hours)
Lastprediktionsmodell Lasten antas bero på Nuvarande last Nuvarande utetemperatur (och prognos) Normal dygnskurva (vardag respektive helg), adaptiv Förändringen av last och utetemp de senaste timmarna jämfört med vad som är normalt
Lastprediktionsmodell L L ( t) = L( t) L( t n) = L ( t) + L ( t) + L ( t) e( t) T ( t) = [ b b b ] 0 1 7 av T w + T T T ( t) Tav ( t) ( t 1) T ( t 1) av ( t 7) T ( t 7) av Förändringen av lasten är summan av förändringen beroende på normalkurva, utetemp, vardag/helg-kurva Den utetemperaturberoende delen skattas med en FIR-modell ( t) = λ L ( t) + ( 1 ) L( t) L + λ av, i 1 L av, i L Adaptiv modell: Uppdatering av dygnskurva, vardag/helgkurva och utetempberoende.
Resultat - vinter 6 bar difftryck 8 bar difftryck 100 Supply temperature Measured data Simulated with new control 100 Supply temperature Measured data Simulated with new control C 90 C 90 00 Flow from Boland 00 Flow from Boland t/h 00 4000 t/h 00 4000 Boland differential pressure Boland differential pressure bar 8 6 4 bar 8 6 4 MW 40 20 Husbyborg production 0 2011-01-10 2011-01-11 2011-01-12 2011-01-13 Time MW 40 20 Husbyborg production 0 2011-01-10 2011-01-11 2011-01-12 2011-01-13 2011-01-14 Time
Resultat - vår C 95 90 85 75 Supply temperature Measured data Simulated with new control Inget behov att gå över 75 C. t/h 5000 4000 3000 2000 Flow from Boland Nätets kapacitet utnyttjas bättre (=högre flöden) bar 7 6 5 4 3 Differential pressure Boland 2011-04-12 2011-04-13 2011-04-14 2011-04-15 Time
Slutsatser Stor potential för sänkt framtemperatur Nyköping 4 C Uppsala 8 C Elproduktionen kan ökas med 2,5% 1-2 Mkr (Uppsala) respektive 750 kkr (Nyköping) ökad nettointäkt