مخزن آب سرد خارج از ساعات اوج مصرف: چگونه تعرفه‌های زمان‌محور باعث صرفه‌جویی می‌شوند
ساخته شده در امروز
مخزن آب سرد ذخیره‌سازی خارج از اوج مصرف: چگونه تعرفه‌های زمان‌محور مصرف، صرفه‌جویی را هدایت می‌کنند
یک مخزن ذخیره آب سرد در ساعات کم‌باری به تأسیسات اجازه می‌دهد تا چیلرها را در طول شب که برق ارزان است با ظرفیت کامل کار کند و اوج بعدازظهر را از سرمای ذخیره‌شده تأمین نماید. صرفه‌جویی از اختلاف بین نرخ‌های کم‌باری و اوج، و از کاهش ظرفیت متصل چیلر در جایی که تعرفه پاداش می‌دهد، حاصل می‌شود. مخزن را طوری اندازه‌بندی کنید که شارژ قبل از افزایش نرخ به پایان برسد، و حجم قابل استفاده را ۷۰ تا ۹۰ درصد مقدار نظری در نظر بگیرید. دوره بازگشت سرمایه تابع اختلاف نرخ است، نه فقط اندازه مخزن.
سرمایش پس از بار فناوری اطلاعات، بزرگ‌ترین سهم از صورتحساب برق را به خود اختصاص می‌دهد و همان بخشی است که می‌توان آن را جابه‌جا کرد. چیلر لازم نیست دقیقاً زمانی که گرما ظاهر می‌شود کار کند، اگر سرما زودتر تولید و نگهداری شود. این اساس آرایش باتری حرارتی در مرکز داده مبتنی بر ذخیره آب سرد است و تنها در جایی که شرکت برق، انرژی را بر اساس زمان روز قیمت‌گذاری می‌کند، مقرون‌به‌صرفه است.
تعرفه تعیین می‌کند که آیا ذخیره‌سازی توجیه دارد یا نه. یک نرخ تجاری ثابت دلیل کمی برای ذخیره‌سازی فراهم می‌کند، زیرا ساعت سه بامداد و شش عصر هزینه یکسانی دارند. تعرفه زمان‌محور با شکاف زیاد بین ساعات کم‌باری و اوج، ذخیره‌سازی را به یک آربیتراژ ساده تبدیل می‌کند، و در جایی که هزینه تقاضا اعمال می‌شود، تقاضای اوج مهم‌تر از انرژی است. در هر صورت پاسخ یکسان است: سرمایش را در بازه ارزان تولید کن و بگذار مخزن بازه گران را پوشش دهد. آنچه در ادامه می‌آید شامل خواندن تعرفه، برنامه شارژ و دشارژ، یک محاسبه نمونه، و محدودیت‌های جابه‌جایی بار است.
خواندن تعرفه پیش از اندازه‌بندی هر چیز
سه هزینه در بیشتر قراردادهای تأمین ظاهر می‌شود و هر کدام به‌طور متفاوتی به ذخیره‌سازی واکنش نشان می‌دهند.
هزینه | آنچه اندازه‌گیری می‌کند | اثر ذخیره‌سازی |
هزینه انرژی | کیلووات-ساعت در هر دوره | در صورت انتقال بار به پنجره دره‌ای کاهش می‌یابد |
هزینه تقاضا | بالاترین کیلووات پایدار در یک بازه صورتحساب | در صورت قطع اوج چیلر توسط ذخیره‌ساز کاهش می‌یابد |
هزینه راکتیو یا ضریب توان | kVA یا ضریب توان در اوج | تحت تأثیر ذخیره‌سازی سرمایش قرار نمی‌گیرد |
یک پنجره دره معمولاً یک‌شبه و در تعطیلات آخر هفته است؛ اوج معمولاً اواخر بعدازظهر در تابستان را پوشش می‌دهد. این اختلاف همان چیزی است که هزینه مخزن را جبران می‌کند و باید از قرارداد تأمین ناشی شود نه از یک میانگین منتشرشده. یک شرط جغجغه‌ای ممکن است تقاضای آماده‌به‌کار را با کسری از بالاترین اوج ماهانه صورتحساب کند، که ارزش قطع بار را تغییر می‌دهد، و برخی تعرفه‌ها نرخ بالاتر را فقط در روزهای منتخب اعمال می‌کنند، بنابراین تحلیل یک هفته تابستانی ایمن‌تر از میانگین سالانه است.
ساخت برنامه شارژ و دشارژ
الگوی عملیاتی همه‌جا یکسان است، فقط اعداد متفاوت‌اند.
۱. پنجره شارژ. چیلرها با بار کامل یا نزدیک به آن کار می‌کنند در حالی که نرخ پایین است و آب سرد ۵ تا ۷ درجه سانتی‌گراد را به مخزن می‌فرستند. خروجی دستگاه از بار بیشتر است زیرا بخشی از آن به جرم حرارتی می‌رود.
۲. فاز ذخیره‌سازی. پس از بسته شدن پنجره ارزان، چیلرها کاهش سرعت می‌دهند یا متوقف می‌شوند؛ تلفات ایستا در چند ساعت کسری از یک درجه است.
۳. فاز تخلیه. سرما به سمت بار کشیده می‌شود، دمای برگشت به ۱۲ درجه سانتی‌گراد یا بالاتر می‌رسد و مخزن اتاق را تغذیه می‌کند تا به سطح باقیمانده خود برسد.
۴. پرکردن مجدد. پنجره دره بعدی مخزن را قبل از اوج پر می‌کند که نیاز شارژ روزانه را تعیین می‌کند.
دو عدد اندازه‌گذاری را هدایت می‌کنند. انرژی قابل استفاده حدود ۱٫۱۶۳ کیلووات‌ساعت بر متر مکعب بر کلوین است، بنابراین اختلاف دمای بیشتر از ۶ درجه سلسیوس تا ۱۳ درجه سلسیوس سرمای بیشتری را نسبت به یک حلقه تنگ‌تر بدون مخزن بزرگ‌تر نگه می‌دارد. ظرفیت قابل استفاده تنها ۷۰ تا ۹۰ درصد مقدار نظری است، زمانی که لایه‌بندی و اختلاط دیفیوزر به حساب آیند.
یک محاسبه صرفه‌جویی نمونه
یک بار سرمایش میانگین ۲٬۰۰۰ کیلووات، نرخ خارج از پیک ۴۰ و نرخ اوج ۱۲۰ واحد پول بر مگاوات‌ساعت، با هزینه تقاضا بر بالاترین کیلووات ۱۵ دقیقه‌ای در نظر بگیرید.
دوره | ساعت | اقدام نیروگاه | باند نرخ |
خارج از پیک، ۲۳:۰۰ تا ۰۷:۰۰ | ۸ | چیلرها با خروجی کامل، مخزن در حال پر شدن | کم |
شانه صبحگاهی | ۴ | چیلرها در حالت پیروی از بار | متوسط |
اوج، ۱۱:۰۰ تا ۱۷:۰۰ | ۶ | چیلرها خاموش یا کاهش ظرفیت، مخزن در حال تخلیه | بالا |
شانه عصرگاهی | ۵ | نیروگاه از مخزن به بار معکوس می‌شود | متوسط |
۵. انرژی سرمایش روزانه ۲,۰۰۰ کیلووات برای ۲۳ ساعت است، یا ۴۶,۰۰۰ کیلووات‌ساعت.
۶. شارژ بخشی از آن به مخزن در طول دوره کم‌باری تقریباً ۳,۵۰۰ تا ۴,۵۰۰ کیلووات‌ساعت ورودی برق اضافه می‌کند، بسته به راندمان چیلر.
۷. حجم جابجاشده از نرخ اوج به نرخ کم‌باری منتقل می‌شود. با اختلاف ۸۰ واحد در هر مگاوات‌ساعت، ۱۰,۰۰۰ کیلووات‌ساعت جابجاشده روزانه ۸۰۰ واحد صرفه‌جویی می‌کند.
۸. اگر مخزن اوج نیروگاه را ۴۰۰ کیلووات کاهش دهد، هزینه تقاضا برای آن ماه به همان میزان کاهش می‌یابد، که اغلب با صرفه‌جویی انرژی قابل مقایسه است.
۹. حجم مورد نیاز برای ۱۰,۰۰۰ کیلووات‌ساعت با dT قابل استفاده ۷ کلوین و کسر قابل استفاده ۰.۸ برابر است با ۱۰,۰۰۰ / (۱.۱۶۳ × ۷ × ۰.۸) = ۱,۵۲۹ مترمکعب.
این ارقام روزانه در طول یک سال انباشته می‌شوند، و همان محاسبه در یک هفته تابستانی عددی را به دست می‌دهد که برای ارائه به کمیته مالی مناسب است. نتیجه از اختلاف نرخ و ساعات اوج تبعیت می‌کند، نه از هزینه مخزن.
چه چیزی یک مخزن ذخیره آب سرد خارج از ساعات اوج را محدود می‌کند
تغییرات ذخیره‌سازی اندازه گیاه را تغییر می‌دهد نه حذف آن، و پنج سقف اعمال می‌شود.
10. فضا و بار سازه‌ای. یک انبار با آن اندازه، پس از احتساب عایق‌کاری، دسترسی و بار دال، ردپایی چند برابر محتوای آب خود اشغال می‌کند.
11. ساعات کار چیلر. عملیات مداوم شبانه، فاصله بین تعمیرات اساسی را کوتاه می‌کند.
12. بازدهی بار جزئی. یک نیروگاه که برای نوسان روزانه بزرگ طراحی شده است، بخشی از زمان خود را در بار کم می‌گذراند، بنابراین کاهش اوج رایگان نیست.
13. طول پنجره شارژ. پر شدن باید قبل از افزایش نرخ تمام شود؛ اگر پنجره کوتاه‌تر از زمان پر شدن باشد، مورد بسته نمی‌شود.
14. ذخیره خرابی. مخزنی که فقط برای جابجایی تعرفه استفاده می‌شود، وقتی چیلر از کار می‌افتد سرمایی باقی نمی‌گذارد، بنابراین بیشتر طرح‌ها یک لایه باقیمانده برای آن حالت نگه می‌دارند.
آن مورد آخر اغلب نقطه مذاکره است: مخزنی که صرفاً برای تعرفه اندازه‌گیری شده ممکن است کوچک‌تر از مخزنی باشد که خرابی چیلر را نیز پوشش می‌دهد.
مشخصات فنی
مورد | مقدار یا گزینه معمول | توجه |
dT قابل استفاده | ۶ تا ۱۳ درجه سانتی‌گراد، یا ۵ تا ۷ درجه سانتی‌گراد در یک حلقه تنگ‌تر | dT بزرگ‌تر حجم مورد نیاز را کاهش می‌دهد |
کسر قابل استفاده | ۷۰ تا ۹۰ درصد | لایه‌بندی و اختلاط را در نظر می‌گیرد |
نقطه تنظیم شارژ | آب سرد ۵ تا ۷ درجه سانتی‌گراد | با خروجی معمول نیروگاه مطابقت دارد |
عایق‌کاری | پشم معدنی با روکش آلومینیومی یا فولاد رنگی | تلفات ایستا در طول ذخیره‌سازی را محدود می‌کند |
کلاس فشار مخزن | اتمسفریک یا تحت فشار | ضخامت دیواره و طراحی نازل را تعیین می‌کند |
مطالعه موردی
در حالی که پروژه‌های مرجع تحویل‌شده ما در بخش آب و فاضلاب شامل ذخیره‌سازی بزرگ آب آشامیدنی است، دامنه TES مرکز داده با همان استانداردها مهندسی می‌شود. یک مرجع مرتبط، تأسیسات آب آشامیدنی در نامیبیا است.
مورد | جزئیات |
پروژه | نامیبیا — ذخیره‌سازی آب آشامیدنی |
محصول | 01 GFS، مخزن پیچ‌ومهره‌ای شیشه-ذوب‌شده به فولاد |
ظرفیت | ۴۴٬۹۰۰ مترمکعب مجموع در ۴ مخزن |
ابعاد | فی ۴۱.۲۶ متر × ۸.۴ متر، ۴ واحد |
تکمیل | ۲۰۲۲-۰۹ |
این نوع مخزن، مساحت پلان و هندسه لایه سرد مورد نیاز یک ذخیره‌ساز حرارتی را فراهم می‌کند، جایی که یک مخزن ذخیره آب سرد خارج از ساعات اوج مصرف، سرما را برای بیشتر عمر خود نگه می‌دارد نه اینکه آن را جابه‌جا کند.
قابلیت مهندسی Center Enamel
سنتر انامل (شرکت فناوری شيجياژوانگ ژنگژونگ) از سال ۲۰۰۸ مخازن ذخیره‌سازی پیچ‌ومهره‌ای را طراحی و تولید کرده است. این شرکت به‌عنوان نخستین تولیدکننده مخازن شیشه-ذوب‌شده-به-فولاد (GFS) در چین، نزدیک به ۲۰۰ اختراع مرتبط با انامل دارد، سالانه حدود ۳۰۰,۰۰۰ ورق فولادی پوشش‌داده‌شده با انامل تولید می‌کند، بیش از ۳۰,۰۰۰ پروژه نصب‌شده را تکمیل کرده و مخازن خود را به بیش از ۱۰۰ کشور عرضه می‌کند. پایگاه تولید جدید به مساحت ۱۵۰,۰۰۰ مترمربع برای افزایش ظرفیت تولید اضافه شد و مخازن تک‌واحدی تا ظرفیت ۶۰,۰۰۰ مترمکعب عرضه می‌شوند. تولید تحت استانداردهای ISO 9001 و ISO 45001 انجام می‌شود، با گواهینامه‌های محصول شامل NSF/ANSI 61، WRAS، FDA، LFGB، CE (EN 1090)، ISO 28765، FM، BSCI و EUROCODE، و طراحی با ارجاع به AWWA D103-09، AWWA C550 و NFPA در مواردی که کاربرد ایجاب می‌کند.
ظرفیت پنجره شارژ
· شارژ خارج از ساعات اوج تنها در صورتی مقرون‌به‌صرفه است که شکاف تعرفه به اندازه کافی بزرگ باشد تا زمان کار اضافی چیلر و تلفات ثابت را پوشش دهد، بنابراین حجم مخزن به همان اندازه که از بار سرمایشی تبعیت می‌کند، از شکل تعرفه نیز پیروی می‌کند.
· یک مخزن بزرگ‌تر اجازه می‌دهد چیلر در طول پنجره ارزان‌قیمت با تمام ظرفیت کار کند به جای چرخه‌ای کار کردن، که همان الگوی عملیاتی است که صرفه‌جویی را ایجاد می‌کند.
· پوشش ظرفیتی ما از مخازن تک تا ۶۰٬۰۰۰ متر مکعب، و تحویل‌هایی مانند طرح ۴۴٬۹۰۰ متر مکعبی نامیبیا، فضای لازم برای شارژ یک شیفت کامل در یک نوبت است.
سوالات متداول
س۱: آیا ذخیره‌سازی با تعرفه ثابت ارزش ساخت دارد؟
A1: به‌ندرت تنها بر اساس هزینه‌های انرژی. معمولاً پرونده نیاز به هزینه تقاضا یا اوج مصرفی دارد که بتوان آن را قطع کرد، بنابراین پیش از توجه به نرخ واحد اصلی، قرارداد تأمین را بخوانید.
Q2: چند ساعت ذخیره‌سازی معمول است؟
A2: دو تا هشت ساعت بار سرمایش کامل محدوده رایج است. این رقم از طول دوره اوج و از میزان اوجی که نیروگاه به ذخیره‌ساز واگذار می‌کند ناشی می‌شود.
Q3: آیا مخزن اندازه چیلر مورد نیاز را کاهش می‌دهد؟
A3: می‌تواند، در جایی که تقاضا به‌ازای هر تأسیسات اندازه‌گیری می‌شود و پنجره شارژ از آن پشتیبانی می‌کند. در جایی که تقاضا در کل سایت صورتحساب می‌شود، چیلر ممکن است همچنان به ظرفیت کامل نیاز داشته باشد.
سوال ۴: وقتی چیلرها یک‌شبه کار می‌کنند، چه اتفاقی برای بازدهی می‌افتد؟
A4: چیلرها در بار کامل پایدار کارآمد هستند، اما ساعات بار جزئی و انرژی پمپاژ باید در محاسبه لحاظ شوند، در غیر این صورت صرفه‌جویی بیش از حد برآورد می‌شود.
Q5: آیا یک مخزن می‌تواند هم‌زمان برای جابه‌جایی تعرفه و ذخیره خرابی استفاده شود؟
A5: بله. بیشتر طرح‌ها یک لایه باقیمانده بالای آلارم سطح پایین برای تریپ چیلر نگه می‌دارند و باقیمانده را طبق برنامه تعرفه پر می‌کنند.
Q6: یک ذخیره‌ساز بدون استفاده چه مدت سرما را نگه می‌دارد؟
A6: با عایق پشم معدنی و روکش سالم، یک ذخیره‌ساز ساکن کسری از یک درجه در ساعت را از دست می‌دهد، که یک چرخه روزانه را عملی می‌کند.
مخزن ذخیره‌سازی آب سرد در ساعات کم‌باری در جایی که شکاف بین قیمت ساعات کم‌باری و اوج مصرف گسترده است، هزینه خود را جبران می‌کند، و زمانی سریع‌تر بازگشت سرمایه دارد که هزینه تقاضا، اوج مصرف کمتر نیروگاه را پاداش دهد. روش کوتاه است: انرژی را به پنجره ارزان‌قیمت منتقل کنید، حجم را از dT قابل‌استفاده و ضریب کاهش برای لایه‌بندی تعیین کنید، و تأیید کنید که شارژ پیش از تغییر نرخ به پایان می‌رسد. اعداد را به‌صورت فصلی دوباره محاسبه کنید، زیرا اختلاف بین زمستان و تابستان تغییر می‌کند. نتیجه‌ای که ارزش بردن به جلسه طراحی را دارد سه رقم است: متر مکعب موردنیاز، ساعات جابه‌جایی که ساختار نرخ پشتیبانی می‌کند، و صرفه‌جویی سالانه با قیمت‌های فعلی.
با یک مهندس صحبت کنید
برنامه تعرفه خود را همراه با بازه‌های کم‌باری، میان‌باری و اوج، منحنی بار سرمایشی، و اینکه آیا هزینه تقاضا اعمال می‌شود ارسال کنید. ما حجم مورد نیاز، ساعات جابه‌جایی، محاسبه صرفه‌جویی سالانه، و مشخصات فنی متناسب با بازه شارژ را بازمی‌گردانیم.
واتس‌اپ