本文探讨了当中型能源社区 (EC) 在欧洲广泛发展时,欧洲电力和供热系统将受到怎样的影响。我们研究了在选定的欧洲国家中,有无 EC 的情况下,欧洲电力和供热系统对跨境输电和国家发电和存储容量扩张的响应。EC 的代表性特别关注灵活性,我们分析了 EC 对本地成本最小化和全球成本最小化的灵活性响应之间的差异。结果表明,在向符合 1.5 ◦ C 目标的脱碳欧洲系统过渡的过程中,EC 的发展降低了电力和供热系统的总成本,并且需要在国家范围内减少发电和存储容量扩张以实现气候目标。我们还发现,优化 EC 灵活性以实现本地成本最小化与欧洲成本最小化之间存在利益冲突。
绿色能源园区:太阳能电力生产商和电池系统运营商 Flux50:电池系统的所有者/投资者,以平衡生产和消费 数据中心:电力的主要消费者和废热的提供者 当地公司:成为未来电力和热力的生产消费者 住宅区开发商:成为废热的潜在客户 区域供热系统的(潜在)运营商:负责运行供热网络 大学:模拟(未来)能源共享流和点对点交易 弗拉芒地区配电系统运营商 (DSO):实现基础设施的再利用 阿瑟市政府:负责建筑许可证,例如供热网络 弗拉芒监管机构 VREG:负责阻碍成本效益能源共享的关税结构 律师事务所:提供实施当地能源社区机会的见解
扩展摘要 欧盟的目标是到 2050 年实现温室气体 (GHG) 净零经济,到 2030 年比 1990 年的水平减少 55%。目前,供暖和制冷占德国最终能源需求的 50% 以上,主要由化石燃料衍生的能源供应(BMWK,2022 年)。供热系统脱碳面临的一个挑战是供热和可持续能源供热之间的季节性不匹配。只有通过灵活管理供热网络和各种不同的存储技术,才能充分利用不稳定的可再生热能的潜力。矿井热能存储 (MTES) 系统可以提供这样一种可复制且智能的解决方案,以抵消供暖和制冷需求的季节性下降和峰值。到目前为止,在 HEATSTORE 项目框架内仅建立了一个高温 MTES 试验工厂(德国波鸿),其中成功测试了在废弃煤矿中储存热能的可能性。鲁尔大学 (RUB) 的当地区域供热网目前由两个总容量为 9 MW 的热电联产模块和三个总热输出为 105 MW 的燃气峰值锅炉运行。它们位于 RUB 的技术中心内。废弃的 Mansfeld 煤矿位于地下约 120 m 深处,位于发电厂的正下方,计划用作储热池。PUSH-IT 项目中的波鸿 MTES 演示站点将与 RUB 一起在其技术中心内建立。该项目将在夏季从峰值负荷为 700 kW 的数据中心补充余热。为了在冬季利用这些余热,废弃的 Mansfeld 煤矿将通过四口井(计划于 2024 年第三季度)开发为 MTES,进入煤矿的第一个石巷。根据预见的泵测试结果,这些井将用作生产/注入井或监测井。图 1 展示了废弃的 Mansfeld 煤矿的矿井工作面(第一层),深度约为 120 mbgl,位于“技术中心”发电厂的正下方。根据 Leonhardt(1983)假设的地热梯度,第一层的天然岩体温度应约为 11 °C。FUW 电网的发电厂位于先前开发的 HEATSTORE MTES 试点东北仅 300 米处,因此现有结果(如地质、水文地质、区域数值模型)可用于 FUW 区域供热网络的下一阶段转型。必须更加仔细地考虑前曼斯菲尔德煤矿内的 MTES 中可能的季节性余热输入和输出,同时考虑到 FUW 电网区域供热网络的框架参数。季节性热储存和区域供热网络中不同的温度水平可能会带来问题。虽然 MTES 中最高储存温度似乎可以达到 90°C,但区域供热网络采用天气补偿流动温度运行。为了能够提供所需的热量输出,流动温度从室外温度低于 8°C 时的 80°C 线性上升到室外温度为 -10°C 时的 120°C。
建筑物是欧盟最大的能源消耗者,占最终能源消耗的 42% 和二氧化碳排放量的 36%。建筑物的一次能源中只有 23% 来自可再生能源。向碳中和建筑的过渡将需要一系列工具,而沼气提供了一套易于实施且具有成本效益的解决方案。沼气可以为住宅和第三产业建筑提供热量,无论是现场直接供热还是通过区域供热网进行异地供热。一系列设备可以满足不同类型建筑的现场发电需求,无论是个人建筑还是集体建筑,无论是旧建筑还是新建建筑。小型热电联产(用于集体建筑)和燃料电池单元(用于个人住宅)既能产生热量,也能产生电力。其他选项可以与电器结合使用,以提供高效的混合解决方案 - 例如,生物甲烷燃料锅炉与电动热泵相结合。
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Silo AI 在芬兰为水和区域供热系统运营商试行智能数据驱动资产优化服务 利用 iTwin 平台将网络可视化工作量减少了 50%,从而改善了资产维护计划和能源效率 • Silo AI 为城市管道运营商开发并试行了一种智能数据驱动资产优化解决方案。 • 这项服务称为 Silo Flow,可以预测管道泄漏并确定区域供热系统的潜在冷却优势。 • 利用 iTwin 平台促进数据集成并提供整个管道网络的整体可视化。 • Silo Flow 将使客户网络的能源效率、性能和生产力提高几个百分点。 利用人工智能优化城市管道基础设施系统 作为北欧最大的私人人工智能 (AI) 实验室,Silo AI 开发可定制的、由 AI 驱动的解决方案和产品,实现城市基础设施、能源和物流的智能监控和预测。为了提高芬兰供水和区域供热网络的性能、可靠性和能源效率,Silo AI 发起了一个项目,为城市管道运营商开发一种智能、数据驱动的资产优化服务。Silo AI 业务开发主管 Harri Kaukovalta 表示:“很大一部分供水和区域供热网络即将到期,漏水不仅给网络运营商和社会带来了高昂的成本,也给管道网络客户带来了不适。”网络性能低下和泄漏增加了燃料消耗和水浪费,这不仅对商业不利,而且对环境也不利。Silo AI 与赫尔辛基环境服务局 HSY 和芬兰最大的电网运营商之一合作试行他们的解决方案,使这些系统运营商能够提供更可持续的能源服务,从而优化区域供热资产的性能并消除管道泄漏。Kaukovalta 说:“供热和供水的可靠性对人们有直接影响。”该系统优化服务名为 Silo Flow,可帮助预测网络故障并优先进行主动资产维护,以避免昂贵的维修和潜在的网络关闭,确保高效可靠的服务,同时最大限度地减少对环境的影响。分散的数据妨碍整体网络概览芬兰维护着超过 16,000 公里的区域供热管道。Kaukovalta 说:“尽管芬兰的区域供热系统维护得很好,但平均每 10 公里网络每年就会发生一次泄漏。”水网也是如此。Silo AI 试图利用人工智能和数据分析来查明容易发生泄漏的区域并优先进行管道维护改造。然而,管道优化和管道运行需要结合多种数据源和数据格式,从这些数据中分析出的数据和结果
电气化对于脱碳至关重要。然而,热网和热存储也将发挥关键作用,在这些领域采取更快的行动至关重要。通过热网和区域供热系统利用能源系统中的热量,我们可以减少峰值电力需求,减少总体碳足迹,加快向净零排放的过渡,并降低成本。区域供热系统还促进了废热的利用,实现了大规模储能,并使将更多可再生能源整合到系统中成为可能。
无论是用于住宅(区域供热)还是非住宅(工业过程供热),带热存储的电阻技术都应列为入围技术。对低碳供热解决方案的需求不断增长,这导致了创新技术的出现,这些技术在配电层面连接电表后时在经济上是可行的。这些类型的技术应与智能电阻热水器和其他加热设备一样看待,建议将它们纳入研究,并标记为“可行且已演示”,适用于除能量注入和套利之外的所有电网服务。该研究的 10 年时间范围延伸到安大略省 2030 年的碳减排目标。因此,将能够利用该省清洁电网的技术纳入研究范围,为实现《安大略制造环境计划》中提出的目标是有意义的。即使这些技术尚未在安大略省部署,但考虑到私营和公共部门加大的气候行动承诺,它们可能会在未来 10 年内部署。
摘要 本研究分析了将一个 100 兆瓦、36 小时的马耳他泵送热能存储 (PHES) 系统整合到德国汉堡市区域供热网络中的可能性,该系统使用附近海上风电场的能源,否则这些能源将被削减以给系统充电。公开数据显示了输电网运营商发出削减指令的时间,这些数据被用于确定存储系统的充电时间。马耳他专有的每小时性能模型用于模拟不同工厂配置的行为和性能。结果表明,这种配置每年可避免削减 227 吉瓦时的风能。研究表明,在可再生能源较少的时期,该系统可以为电网提供 117 吉瓦时的电力,并为汉堡区域供热网络提供 72 吉瓦时的热能。与被取代的燃煤热电联产 (CHP) 电厂相比,该系统每年可减少 101,400 吨二氧化碳排放量。简介