Nyttan av en dynamisk framledningstemperatur i fjärrvärmesystem

Syftet med denna studie är att analysera effekt- och flödesutjämnande körstrategier som tar hänsyn till dygnets varierande värmebehov.

Arbetet skedde i samverkan med Tekniska verken i Linköping och genomfördes som ett examensarbete på avancerad nivå av civilingenjörsstudenterna Richard Hellsberg och Oskar Lindgren. Handledare för arbetet var Stefan Blomqvist, doktorand i energisystem, och examinator Louise Ödlund, professor i energisystem.

Värmebehovet i en stad varierar mycket över dygnet, där utomhustemperatur och socialt beteende är de största bakomliggande orsakerna. Efterfrågan på värme är störst på morgonen när människor vaknar och är aktiva, samtidigt som utomhustemperaturen är låg. Ett vanligt sätt att reglera framledningstemperaturen i fjärrvärmenätet är att manuellt ställa in den efter den lägsta utomhustemperaturen under dygnet och sedan upptar flödet variationerna av värmebehovet, vilket även resulterar i att den producerade effekten varierar.

Denna studie ämnar alltså att studera det omvända förhållandet, där flödet och effekten bibehålls stabilt och framledningstemperaturen varieras. Författarna har utarbetat två olika strategier

A. Flödesutjämnade körstrategi 
B. Effektutjämnande körstrategi

Bägge strategierna bygger på att öka framledningstemperaturen inför effekttoppar och minska densamma inför perioder med lägre efterfrågan. Strategierna analyseras under perioden oktober 2014- september 2015 och för tre fall;

  1. Normalfall (min temp 95°C), 
  2. Fall med undertemperatur (min temp 90°C),
  3. Fall med övertemperatur (10% högre temperatur än normalfallet, dock maximalt 117°C)

 

Strategierna kan även leda till ökade intäkter vid försäljning av el, reducerade pumpkostnader och minskade utsläpp. I detta arbete ingår även att kartlägga trögheten i fjärrvärmenätverket, alltså den tid det tar för värmen att nå ut till stadens olika områden, se Figur 1.

Resultat

Resultaten som författarna lyfter fram visar att båda strategierna ger en ökad elproduktion för normalfallet (1), med ökade intäkter på 240- 370 Tkr. Även flödesintäkten ökar beroende på ett högre medelflöde i systemet, som leder till högre pumpkostnad och högre avgift för kund enligt aktuell prissättning. Den flödesutjämnande strategin (A) uppvisar resultat som leder till både utjämnande av flöde och effekt, där dock den effektutjämnande strategin (B) kan leda till större flödesvariationer. De fall gällande under- och övertemperaturer (2,3) i systemet kan förstärka resultaten från normalfallen ytterligare. Noteras gör att koldioxidutsläppen minskar i fallet med övertemperatur (3) men ökar i de två andra studerade fallen. Båda strategierna som undersöks ger en ökad elverkningsgrad i normalfallet. 

Som slutsats påpekar författarna att de studerade fall där ett större temperaturspann tillåts uppvisar bättre effekt- och flödesutjämning. Vilken strategi som är mest lönsam kan variera mellan kraftvärmeverk och tidsperioder

 

Läs hela studien här
Visa/dölj innehåll

Handledare och examinator
Visa/dölj innehåll

Tillbaka till forskningsprojekt
Visa/dölj innehåll