Projektuppgift i Simulering Optimering av System Simulering av kraftvärmeverk med olika bränslen. Projektuppgift inom kursen Simulering Optimering av System D, 5 poäng Civilingenjörsprogrammet i Energiteknik Handledare: Lars Bäckström
Innledning I och med stigande elpriser kan det bli lönsamt att använda sig av älvvatten som kylning i kraftvärmeverkets kondensor. Därför är en optimering av sommardriftsfallet för ett kraftvärmeverk högaktuellt. För att kyla anläggningen på sommaren kan producera fjärrkyla med hjälp av absorptionskylmaskiner. Det fördelaktiga med kylan sommartid är att man får en inkomst när man säljer kylan. Men det tillkommer investeringskostnader och underhållskostnader. Målsättningen är att optimera driften av kraftvärmeverket för att maximera vinsten. Genomförande För att lösa ovanstående problem använde vi oss av What`s Best. Där vi hade minimerad kostad och ovanstående driftmöjligheter.
Problemspecifikation Vi undersöker huruvida det är lönsamt att kyla ett kraftvärmeverk på 4 MW med älvsvattten för att producera med el när fjärrvärmelasten inte räcker till för att kyla anläggningen. Vi använder oss utav elpriser från 24. Det finns även ett fjärrkylenät som drivs av en absorptionskylmaskin på 5 MW. Vi undersöker även hur lönsamt det är med olika bränslen i våran modell. Bränslepriserna är satta till 5 kr/mwh för avfallet och 5 kr/mwh för flisen och 55 kr/mwh för oljan. Fjärrkylan säljer vi för 25 kr/mwh.
Resultat Körning med älvsvatten som kylning Kylbehov MWh 45 4 35 3 25 2 5 5 7 2 24 25 26 26 Elpris kr/mwh 26 27 27 27 28 29 3 Figur, Visar simulering med älvsvatten som kylning av kraftvärmeverket. Serie I Figur ser att användandet av älvsvatten som kylning är beroende av elpriset. De dalar som blir i diagrammet beror på att det har varit ett högt elpris då fjärrvärmelasten har varit tillräckligt stor för att kyla kraftvärmeverket. Körning med älvsvatten som kylning vid avfallsförbränning. Energi MWh 45 4 35 3 25 2 5 5 Verkligt kylbehov Möjligt Kylbehov 6 6 2 26 3 36 46 5 Figur 2, visar en simulering med älvsvatten som kylning av ett avfallseldat kraftvärmeverk I Figur 2 ser man att det lönar sig att kyla med älvsvatten. Eftersom den blålinjen ligger under den rosa linjen. Det vill säga man kyler bort så mycket man bara kan med älvsvatten. Detta på grund av att man får betalt för att elda avfall. Men vi har inte tagit hänsyn till underhållskostnader för kraftvärmeverket.
Körning med älvsvatten som kylning vid flis olje förbränning. Energi MWh 45 4 35 3 25 2 5 5 Möjligt Kylbehov Verkligtkylbehov 5 9 3 7 2 25 29 33 37 45 49 Figur 3, visar en simulering med älvsvatten som kylning av ett fliseldat eller oljeeldat kraftvärmeverk I Figur 3 ser man att det inte är lönsamt att använda älvsvatten som kylning. Detta beror på att bränslepriset är för högt i förhållande till elpriset. Fjärrkyla Energi MWh 9 8 7 6 5 4 3 2 Fjärrkyla 5 9 3 7 2 25 29 33 37 45 49 Figur 4, Produktionen av fjärrkyla. I Figur 4 kan man se fjärrkylan går hela tiden då man inte har tillräckligt med fjärrvärmelast för att kyla kraftvärmeverket.
Kostnader för olika bränslen 4 35 3 25 Kostnad kr 2 5 5 Avfall Flis Olja -5 5 9 3 7 2 25 29 33 37 45 49 - Figur 5, Driftkostnader under året på veckobasis. Man kan se att driftkostnaderna för avfallsförbränningen ligger konstant. Detta beror på att man kyller med älvsvatten så att kraftvärmeverket går på full last hela tiden. Men för flis och olja så får man en minskad driftkostnad under några sommarveckor detta beror på att det inte är lönsamt att använda älvsvatten för att kyla kraftvärmeverket. Vilket medför att man går ner i last. Vilket i sin tur medför att bränslekostnaderna minskar.
Diskussion När man kör ett kraftvärmeverk med olika bränslen är det bränslekostnaden och elpriset som i huvudsak styr lönsamheten i att kyla bort värmen för att producera el. Vid avfallsförbränning får man betalt för att ta emot bränslet vilket medför att det är lönsamt att kyla bort värmen. Men det tillkommer rökgasreningskostnader samt deponi på askan och slitaget på anläggningen blir ju högre om man på kör konstant på maxlast. Vid fliseldning är bränslepriset lite för högt, för att det ska bli lönsamt att kyla bort värmen. Vi hade ett flisbränslepris på 5 kr och man måste sänka det till ca kr för att det ska bli lönsamt med 24 års elpriser. Oljan är helt oekonomiskt att använda som bränsle om man vill producera el. Fjärrkylan är ett bra alternativ om man vill kyla bort värmen sommartid i ett kraftvärmevärk, för då får man betalt för kylan. Kylan produceras med hjälp av en absorptionskylmaskin som i sin tur drivs med hjälp av fjärrvärmen.