全球能源议程转向减少和零排放场景和未来能源供应的很大一部分将基于可再生能源。建立弹性在本质上不稳定的能源生产弹性消费和储存是必要的。这是智能能源系统。
智能系统将不会降低整体消费但他们将使可再生能源如风能和太阳能成为主要能源供应商在最有效的方式。
蒸汽压缩系统包含了大量的机会是最便宜、最容易实现成一个新兴智能灵活的能源系统。
本文使用一个案例来说明超市今天能行使的双赢机会。它显示了如何集成加热和冷却-使用环保制冷剂使用热网络促进一个隐藏的资源最终加热和冷却的适度投资。集成的汇丰银行系统可以成为一个主要候选人的需求的回应。一个真正的智能系统的概念与良好的商业案例。
介绍
关注全球能源趋势越来越无碳或中性的能源生产。这本身就意味着增加可再生能源如风能和太阳能,因此也在电力需求的管理挑战适应供应波动。
能源存储是一个关键字在这种背景下,主要可以分为电气、化学和热存储。蓄热器的优点是存储容量通常是可用的或内置系统如在热的情况下网格与大型热水储存设施,它可以适应基于热泵的系统以相对较低的成本。通常,蓄热器的成本是非常低的相比其他存储技术。
成本上热存储邀请的蒸汽压缩系统进一步研究潜在贡献智能集成系统。
在图2的电和热的大纲网格一起供给植物(CHP)和传统能源消费超市。超市历来被认为是纯粹的消费者,但现在时间已经到来,一个感知评价。它将表明,今天的技术可以解决一个聪明、灵活的系统使超市成为潜在客户和一个有效的韧性电力供应商的工具。
图2中的超市电气和热网格
智能电网和超市
电网携带高百分比的风能和太阳能等可再生能源越来越受到挑战,平衡需求和电力的供应。在这种情况下,重要的是要注意,超市占1 - 2%的电力消耗在德国这样的国家[1]。超市热容量高数量的食物造成的冷却或冻结。这也意味着该领域可以发挥稳定作用作为“虚拟电厂”通过调整用电量维持食品温度水平和加热除霜和铁路等其他电力消费活动的显示情况。
图3控制器层次在超市和连接到电网
大多数超市都是能源管理的一个中央控制器连接到多个冷却情况下控制温度水平。控件的层次结构在超市和交流电网运营商可以在图3中看到。值得注意的是,即使在老系统的变化控制设置可以没有大的投资即压缩机制冷等主要资产情况下不需要被取代。
| 参数 | 价值 | 评论 |
| 蓄热器的一个典型的超市 | 25千瓦时 | 5。C temp.改变20柜的500公斤食物,cp = 1.7 KJ / (KG.C) |
| 压缩机的冷却能力,以维持正常的操作 | 100千瓦 | 全容量为250千瓦 |
| 压缩机功率2.5的警察 | 40千瓦 | 警察会有所不同 |
| 时间和减少了100 - 60%的力量 | 15 - 25分钟 | |
| 时间没有解冻 | 90分钟 | 除霜时不依赖于冷却能力的事件 |
| 解冻力量的灵活性 | 13千瓦 | |
| 总功率的灵活性 | 53个千瓦 | 对500家门店26.5 MW |
表1。结果和评估的灵活性在一个典型的超市
灵活性服务可以在各种变体和取决于电力供应商的需要,看到figure.4。短期反应应用在网格中的频率低于某一临界值,压缩机需要5 - 10秒内关闭。长和定期消费的调整如高峰时段可以通过智能能源存储利用率或特定的定制的解冻时间。如果管理得当,超市可以从正常的60 - 80%更灵活应用冷却能力约20分钟,最重要的是快速反应在特定电网的要求。图4 - 1显示,实际执行反应时间可以在几秒到几分钟。长事件持续时间提供较小的能力,因为热容量是恒定的。从效用,灵活性往往成为有趣的兆瓦范围所以商店必须聚合,使得连锁超市适合管理这个聚合。通常,几百商店可以提供一个有吸引力的操作能力。应该注意的是,灵活性并不总是减少负载的问题。网格中的平衡问题也来自电力生产过剩如风力发电场在夜间可能会产生大量的电力需求很低。缩短风力发电场是另一个问题,可以减轻这样的需求增加。
图4超市灵活性的机会
结合加热和冷却
冷却过程产生热像热泵,但传统上这些热量并没有因此被释放到环境中。能源效率利益相关者今天问如何以及为什么会发生这种浪费,还发生在大多数的部分。而这个问题的答案肯定很有趣,我们喜欢把它和务实看未来减排的潜力的浪费。在这种情况下,公司的发展₂制冷系统似乎使热回收的业务案例很有吸引力。
图5所示。的概念(简化)有限公司₂制冷系统热回收和集中供热(DH)连接
热回收系统可以相对容易被改造,当然,具体的存储条件需要观察。全面探索的好处是诱人的,和新商店应该总是考虑这样的机会最大化。图5显示了一个简化的热回收的轮廓概念店后在报纸上。两个加热电路应用于提取尽可能多的热量。高温电路提供热水供应也可能存储和外部连接的热出口。第二个加热电路是低温空间加热的商店。
公司₂作为制冷剂
从2015年1月欧盟新F-gas监管一直在部队,以及从2019年全球高果糖玉米糖浆的开始阶段。然而,已经在2000年的政治压力逐步HFC的推动行业例如丹麦开始寻找替代制冷剂。具体来说,对于超市来说,这意味着从全球变暖潜力高制冷剂的戏剧性的变化(GWP)低GWP物质像₂。一旦引入市场的持续改进能源效率系统发生在2000年,但没有考虑热回收——然而一旦制冷警察同行与传统系统[4],热回收的机会开始调查,很快出现由于CO .₂高能非常有吸引力的内容在相对较高的温度下。
在热回收
量化收益结合加热和冷却也在集中供热(DH)上下文试点商店选择和监控。1100平方米商店位于南部的丹麦和以前用作内部案例研究热回收[2]。从这项研究中,如图6所示,得出的结论是,商店消除需要的热回收天然气加热以前和热回收能源总成本减少了28%,而公司₂减排34%左右。参见图6。
图6的能源成本和公司₂发射超级市场的情况
图7计算平均负荷概要文件在一个超级市场,基于数据形式[5]
传统超市是为高冷负荷设计尊重夏季极端条件下与高温和高湿度或更明确
k = 1
问c=K×∑Qc, k (1)
n
问在哪里c是整个系统的冷却能力和Qck单显示情况。K是一个安全系数通常可以作为1.10 - 1.15。的冷却能力显示例与测试条件意味着温度25°C,湿度60%(欧盟)。然而,额定容量很少充分利用由于季节性和日常变化或商店可能是通风和空调。
[5],做了彻底的工作在一个典型的但是小超市在丹麦显示额定容量的利用率。引人注目的是,即使在平均只有32%的产能利用率是利用,见图7。在封闭的存储条件即室内温度低,关闭显示情况下,产能利用率甚至可能下降到20%。冬季条件下可能会产生更低的数字。总结;在平均65% - 70%的安装压缩机容量不得使用,给了一个巨大的机会去寻找利用这些额外的加热和/或冷却服务资产。
系统设置加热和/或冷却出口
一旦连接到一个热网格超市将面临潜在的新机会超越传统的热回收。唯一的必要条件是有一个客户服务,能够确保一个良好的商业案例。不同的加热系统的轮廓取决于加热需要服务。主要有两种不同的方法:
- 增加回流管的温度
- 低温水返回升级到流水线的温度。
选择哪种类型的解决方案依赖于特定值,可以获得和接受的热网络或DH算子。一定的实用主义在设计系统时也需要考虑。简单的和健壮的适应现有的系统
图8外部热网格连接的主要轮廓区域供冷(DC)和(DH)。虚线是制冷剂管道,实线是水管
虽然看投资回报率更容易管理参数,而新店可以使用从书中优化的概念。
服务人员几乎是分成各自的技术领域,并合并冷却和加热系统的影响不可低估。谁有主要影响控制和如何在“新”连接系统。为了克服这些潜在的缺陷标准设置建议。
一个集成的智能能源系统优化运行条件
热回收/定义基于获得的能量存储和冷却单元可以被视为一个“免费”奖金能量。传统热泵并行处理是“做一个服从”,因为热是必要的。然而,利用额外的压缩机生产和销售能力热是一个贸易的机会是在24小时动态。因此,一个自动化的评价需要在何时以及如何操作额外获得一个有吸引力的成本平衡的能力。
假设超市运行100千瓦冷却能力平均(全容量的35%)和压缩机电力消耗40千瓦进一步估计成本,见图9。传统公司₂没有热回收的制冷系统被选中作为基准(因素100)。第一和第二节约成本是应用内部热回收的结果仅用于商店和消除了气体加热系统。第三储蓄由收入从销售中获得热量集中供热系统基于盈余在正常负载条件下的能量。
第四个储蓄是指定的进一步利用提供压缩机容量不用于制冷。假设在25%的时间电价有吸引力是因为高风能生产和加热警察是1.5。这储蓄可能更高,但依赖于当地条件。最后,第五个降低成本是一个基于销售收入的灵活性(DSF)电网运营商。DSF就是优化用电的时间最低电费脱落解冻和负荷高峰时段。不平衡相关服务快速帮助电网频率负载减少如前所述。DSF服务也扩展可能性热泵相关处理。今年多次可再生能源生产超过计划数量和装载需要介绍。间接这已经是考虑到较低的电价在第四储蓄,但额外的快速和计划外增加可能是对未来的一个激励。
图9积累在一个集成的智能能源系统成本降低
相关公司₂减排,参见图10,可以估计计算公司₂保存天然气消费内容和DH出口部分(第五纵队)有限公司₂电和热产生的区别。DSF部分(第六列)被认为是在零公司₂排放的影响,因为它仅仅是移动的能量消耗。然而,从电力供应的排放可能会保存到由于较低的公司₂排放基础能源结构时使用更多的风能。
Fig.10。公司₂减排积累
结论
传统的超市制冷系统可以结合智能能源系统的可再生能源效益与环保制冷剂在一个新的完整的系统方法来优化灵活使用电和热网络启用。这个新的全系统方法可以利用这些好处,确保积极的业务的角度。
超市的实际负载条件下具有较低的负载利用率。这低负载使用可以利用额外的热泵操作可以使超市成为decentral热供应商。
公司₂是一个非常适合制冷剂为一体的加热和冷却,加热和冷却性能优越在现有的组件矩阵。
超市可以获得可观的储蓄积累成本和排放解决全部潜能的利用压缩机容量电价上下文中的变量。累积储蓄的40%。积累公司₂储蓄可以在60 - 70%的范围内考虑节能的潜力。进一步的储蓄可以如果区域供冷和集中供热可以利用。
具体设置能源系统集成将取决于当地条件和机遇。一次彻底的商业案例需要发达国家在每种情况下。增加成功的把握,具体解决方案指南强调利用热回收潜力。