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地热网络的有效年度绩效模型，用于改进系统设计，操作和控制：预印本
本文介绍了一种新开发的降级模型，该模型捕获了网络中的能源流量，包括商业和住宅用户的电气使用情况，以一年的时间为小时。该模型包括建筑物负载，热泵，钻孔场和辅助热/凉爽输入，均与环境温度的热环模型相连。在模型中，钻孔场，循环泵和辅助系统的操作控制可能是可能的。对于给定系统，该模型可以输出每个组件，热环和集体系统的完整状态参数，例如随时间的流速，平均热环温度随时间和总电量使用。该模型还可用于优化系统控制，以最大程度地提高系统效率或最大程度地减少系统运营成本。例如，对示例系统的钻孔控制器进行了一次初步评估，表明，与连续操作模式相比，具有钻孔场的ON/OFF操作的控制器可将年度用法减少33％。因此，该模型可以帮助优化给定系统的操作，以从地热网络安装中获得最大的价值。未来的工作将考虑该模型对演示项目的应用，包括针对操作数据和系统操作优化的模型验证。
模型对基于生产者的太阳能地区加热网络中双向传热的预测控制
具有分散热量生产的地区供暖网络非常适合包括在空间有限的城市地区的可再生能源份额。一个新概念是一个基于生产的地区供暖网络，其中一些甚至所有建筑物都配备了分散的建筑物水平的热量储藏和热量产生植物。为了利用相互连接的加热网络的全部潜力，带有剩余热量的建筑物旨在将热量转移到有加热需求的建筑物中，以防止中央供暖厂的激活。这项工作提出了一项关于使用模型预测控制策略来管理区域供暖网络中建筑物之间双向传热的初步可行性研究。我们将此问题提出为最佳控制问题，并为每个潜在的传热连接结合了二进制决策变量。这会导致难以解决的混合企业非线性优化问题。该问题通过基于快速的基于梯度的优化算法与组合积分近似策略相结合解决。进行了一个有关使用建筑级太阳能热收集器和储罐的住宅供暖网络的案例研究。优化操作与从一个月的测量中获得的实际操作进行了比较。结果表明，具有双向传热的优化策略可以利用整个网络中产生的总热量。在案例研究中，这导致了中央热供应商所需的热能的近75％。仅当所有建筑物产生或储存的热量不足以满足网络内的总热量需求时，才需要中央供暖提供商。
在热网络中建立替代的低碳源
机密性，版权和复制：该报告是西南净净零中心的版权，由Ricardo Energy＆Environment制备，Ricardo Energy＆Environment是合同中Ricardo-AEA Ltd的交易名称“废物在西南地区的作用在西南建立了在热网络/C1154'C1154'日期为01/09/2023中的替代性低碳来源。未经英格兰西部联合权力的特定事先书面许可，本报告的内容不得全部或部分地复制，也不会转移给任何组织或人。Ricardo Energy＆Environment对任何第三方对任何损失或损害的任何损失或损害都不承担任何责任，除了对所述合同中达成的责任之外，对本报告中包含的任何信息或对其中表达的任何观点的依赖。”
南华克区域供热网络地方发展令
目前，热力网络满足了英国 2% 的热力需求，气候变化委员会 (CCC) 在 2015 年估计，在政府的支持下，到 2050 年，热力网络可以满足 15% 的热力需求，这是实现碳排放目标的最低成本途径。SELCHP 伦敦东南部热电联产设施于 1994 年启用，旨在应对垃圾填埋场日益稀缺和环境问题带来的挑战。该设施位于伦敦刘易舍姆区，新十字门站和萨里码头站之间。该设施接收并焚烧无法回收的黑袋垃圾。该设施由威立雅运营。2013 年，南华克区议会和威立雅达成协议，利用焚烧家庭垃圾产生的废热，通过地下管道网络输送到南华克区议会几个庄园的锅炉房，为居民提供暖气和热水，取代对燃气锅炉的依赖。该网络目前为 Bermondsey 地区的 2,700 处房产提供暖气和热水。在该区域供热网络成功运行之后，南华克区议会和威立雅现在希望延长该协议，并为该行政区内的其他议会庄园和新开发项目提供低碳供热源。与电力和水务公司等法定承办商不同，DHN 运营商没有安装管道和公用设施设备的许可开发权。LDO 的实施将避免多次规划申请，因为通过授予威立雅许可开发权来铺设 DHN 扩展所需的管道和设备，简化了流程并为威立雅创造了更多确定性。气候背景 议会认为 DHN 是实现该行政区长期供热脱碳的关键。英国三分之一的温室气体排放来自供热。建筑物供热占英国总排放量的 23%。2021 年，中央政府制定立法，提议到 2035 年将温室气体排放量在 1990 年的水平上减少 78%。根据《2008 年气候变化法案》，南华克区作为地方当局，有法律义务在我们自己的庄园（议会拥有的资产）和更广泛的地方当局区域内采取气候行动。2019 年，南华克区议会宣布进入气候紧急状态，并作为回应，在《2021 年气候变化战略》中公布了到 2030 年实现碳中和的路线图。优先事项 1 绿色建筑规定，南华克区必须确保建筑在使用过程中尽量减少碳排放，以便在 2030 年实现碳中和。LDO 的实施将有助于实现该战略要求的两项行动：
剑桥市中心热网 DPD Stage.pdf
v) 背景 热网能够为城市提供供暖和热水。建筑物中的供暖和热水约占英国温室气体排放量的三分之一。燃气锅炉目前占英国供暖市场的 80% 以上。政府预测，到 2050 年，英国至少 18% 的建筑存量将连接到热网。1 议会于 2019 年宣布气候紧急状态。议会的《2021-26 年气候变化战略》分享了剑桥到 2030 年实现净零碳排放的愿景。议会的战略列出了六个关键目标，说明如何应对气候变化的原因和后果，包括减少市议会建筑物的碳排放以及减少剑桥住宅和建筑物的能源消耗和碳排放。初步研究结果表明，在剑桥市中心建立 100% 可再生和零碳热网是可行的，这将为市中心提供环保的供暖和热水。随着时间的推移，这可以扩展到整个剑桥，创建一个城市规模的热网。剑桥市中心热网创造了一个独特的机会，将协作系统思维和清洁技术创新结合在一起，其整体影响远远大于各部分的总和。它可以向国际观众展示剑桥的经济、环境和社会可持续性，为如何将一座历史名城改造成真正可持续的低碳城市中心提供实际示范。剑桥具备成功热网的要素：
热网中的电转热和热能储存
能源转型正在顺利进行，能源供应和能源使用在各种应用中变得更加可持续。能源转型的下一步是使供需更加可持续。实现这一目标主要有两种方式：在可再生能源发电量大时使用电力和利用能源储存。在热能领域，这可以通过将电能转化为热能（电转热，P2H）并储存热量以便以后充分利用来实现。在本研究中，我们重点关注使用 P2H 和热能储存使热能网络更加可持续的机会。对于 P2H，我们考虑了两种技术：热泵和电热水器。对于热能储存，我们研究了储罐储存（TTES）、地下孤立孔储存（PTES）和地下蓄水层高温储存（HT-ATES）。图 1 说明了这一概念。这项研究的目的是通过深入了解 P2H 和储存（P2H+S）的潜力和发展，将电力和热能的世界联系起来。在这项研究中，我们定义了商业案例并确定了 P2H+S 的技术潜力。此外，我们通过以综合方式对热网中的发电和来源进行建模，绘制了对电力系统的影响。最后，我们分析了障碍，并根据这一分析制定了政策建议，以使 P2H 和热存储正常运行。
基于热网储热特性的综合能源系统运行优化
2.2 供热管道传热动力学模型供热管道动态特性是指同一管道内热水入口温度和出口温度与时间的耦合关系，是描述热网蓄热特性的关键。在管道内，入口处的水温变化会缓慢延伸到出口，温度传递的延时基本与热水流过管道的时间相同。另外，由于管道内热水温度与环境温度存在差异，在流动过程中会有热量损失，导致水温下降。供热管道横截面积如图3所示，其中Δt为调度周期长度。