Zbiornik magazynowania schłodzonej wody w okresie pozaszczytowym: Jak taryfy czasowe napędzają oszczędności
Utworzono Dzisiaj
Zbiornik wody lodowej poza szczytem: Jak taryfy czasowe napędzają oszczędności
Zbiornik magazynowania schłodzonej wody w okresie poza szczytem pozwala zakładowi pracować agregatom chłodniczym z pełną wydajnością w czasie taniej energii elektrycznej w nocy i obsługiwać szczyt popołudniowy ze zmagazynowanego chłodu. Oszczędności wynikają z różnicy między stawkami w dolinie i w szczycie oraz ze zmniejszenia podłączonej wydajności agregatów chłodniczych tam, gdzie taryfa to wynagradza. Dobierz pojemność magazynu tak, aby ładowanie zakończyło się przed wzrostem stawki, i traktuj pojemność użytkową jako 70 do 90 procent wartości teoretycznej. Okres zwrotu zależy od rozpiętości stawek, a nie tylko od wielkości zbiornika.
Chłodzenie zajmuje największą część rachunku za energię elektryczną po obciążeniu IT i jest tą częścią, którą można przesunąć. Agregat chłodniczy nie musi pracować dokładnie wtedy, gdy pojawia się ciepło, jeśli chłód zostanie wytworzony wcześniej i zmagazynowany. To podstawa rozwiązania z baterią termiczną w centrum danych opartego na magazynowaniu schłodzonej wody, które opłaca się tylko tam, gdzie zakład energetyczny rozlicza energię według pory dnia.
Taryfa decyduje o tym, czy przypadek istnieje. Płaska stawka komercyjna daje niewiele powodów do magazynowania, ponieważ trzecia w nocy i szósta wieczorem kosztują tyle samo. Taryfa czasowa z dużą różnicą między doliną a szczytem zamienia magazynowanie w prosty arbitraż, a tam, gdzie obowiązuje opłata za moc, szczytowe zapotrzebowanie ma większe znaczenie niż energia. Tak czy inaczej odpowiedź jest taka sama: produkuj chłód w tanim oknie i pozwól zbiornikowi przenieść drogie. Poniżej omówiono odczytywanie taryfy, harmonogram ładowania i rozładowania, przykładowe obliczenia oraz ograniczenia dotyczące tego, jak duże obciążenie można przenieść.
Czytanie taryfy przed doborem jakichkolwiek parametrów
Trzy opłaty pojawiają się w większości umów na dostawę, a każda z nich reaguje na magazynowanie inaczej.
Opłata | Co mierzy | Wpływ magazynowania |
Opłata za energię | kilowatogodziny w każdym okresie | Spada, jeśli obciążenie przesuwa się do okna doliny |
Opłata za moc | Najwyższa podtrzymywana moc w kilowatach w interwale rozliczeniowym | Spada, jeśli szczyt agregatu chłodniczego jest obcinany przez magazyn |
Opłata za moc bierną lub współczynnik mocy | kVA lub współczynnik mocy przy szczycie | Nie podlega wpływowi magazynowania chłodu |
Okno doliny jest zwykle nocne i weekendowe; szczyt zwykle obejmuje późne popołudnie latem. Rozpiętość jest tym, co opłaca zbiornik, i powinna wynikać z umowy dostawy, a nie z publikowanej średniej. Klauzula ratchet może rozliczać zapotrzebowanie rezerwowe jako ułamek najwyższego miesięcznego szczytu, co zmienia wartość przycinania, a niektóre taryfy stosują wyższą stawkę tylko w wybrane dni, więc analiza tygodnia letniego jest bezpieczniejsza niż średnia roczna.
Budowanie harmonogramu ładowania i rozładowania
Wzorzec działania jest wszędzie taki sam, różnią się tylko liczby.
1. Okno ładowania. Agregaty chłodnicze pracują z pełnym lub niemal pełnym obciążeniem, gdy stawka jest niska, wytwarzając wodę lodową o temperaturze 5–7 °C do magazynu. Wydajność instalacji przewyższa zapotrzebowanie, ponieważ jej część trafia do masy termicznej.
2. Faza magazynowania. Po zamknięciu taniego okna agregaty chłodnicze zmniejszają moc lub zatrzymują się; straty postojowe w ciągu kilku godzin to ułamek stopnia.
3. Faza rozładowania. Chłód jest pobierany do odbiornika, temperatura powrotu wzrasta do 12 °C lub wyżej, a magazyn zasila pomieszczenie, aż osiągnie swój poziom resztkowy.
4. Uzupełnienie. Następne okno doliny uzupełnia magazyn przed szczytem, co określa dzienne zapotrzebowanie na ładowanie.
Dwa czynniki wpływają na dobór wielkości. Energia użytkowa wynosi około 1,163 kWh na metr sześcienny na kelwin, więc większa różnica temperatur od 6 °C do 13 °C pozwala zmagazynować więcej chłodu niż ciaśniejszy obieg bez większego zbiornika. Pojemność użytkowa to tylko 70 do 90 procent wartości teoretycznej, gdy uwzględni się stratyfikację i mieszanie przez dyfuzor.
Przykładowe obliczenie oszczędności
Przyjmij średnie obciążenie chłodnicze 2 000 kW, stawkę pozaszczytową 40 i szczytową 120 jednostek walutowych za megawatogodzinę, z opłatą za moc na podstawie najwyższego 15-minutowego zapotrzebowania w kilowatach.
Okres | Godziny | Działanie instalacji | Przedział stawek |
Dolina, 23:00 do 07:00 | 8 | Agregaty chłodnicze na pełnej wydajności, napełnianie magazynu | Niska |
Poranny okres przejściowy | 4 | Agregaty chłodnicze pracują w trybie nadążania za obciążeniem | Średnia |
Szczyt, 11:00 do 17:00 | 6 | Agregaty chłodnicze wyłączone lub z ograniczoną mocą, rozładowywanie magazynu | Wysoka |
Wieczorny okres przejściowy | 5 | Instalacja przechodzi z magazynu na zasilanie z sieci | Średnia |
5. Dzienne zapotrzebowanie na energię chłodniczą wynosi 2000 kW przez 23 godziny, czyli 46 000 kWh.
6. Ładowanie części tej energii do magazynu w godzinach doliny dodaje około 3500 do 4500 kWh energii elektrycznej, w zależności od wydajności agregatu chłodniczego.
7. Przesunięta objętość przenosi się ze stawki szczytowej na stawkę dolinową. Przy różnicy 80 jednostek na megawatogodzinę, przesunięcie 10 000 kWh oszczędza 800 jednostek dziennie.
8. Jeśli magazyn obniży szczyt zakładu o 400 kW, opłata za moc spadnie o tę wartość w skali miesiąca, często porównywalnie do oszczędności energii.
9. Wymagana objętość dla 10 000 kWh przy użytecznej różnicy temperatur 7 K i użytecznej frakcji 0,8 wynosi 10 000 / (1,163 x 7 x 0,8) = 1529 m3.
Te dzienne wartości kumulują się w ciągu roku, a te same obliczenia dla tygodnia letniego dają liczbę do przedstawienia komisji finansowej. Wynik zależy od różnicy stawek i godzin szczytowych, a nie od kosztu zbiornika.
Co ogranicza zbiornik magazynowania schłodzonej wody w godzinach pozaszczytowych
Zmiany w magazynie zmieniają rozmiar instalacji, a nie ją usuwają, i obowiązuje pięć ograniczeń.
10. Przestrzeń i obciążenie konstrukcji. Magazyn tej wielkości zajmuje powierzchnię kilkakrotnie większą niż jego zawartość wody, gdy uwzględni się izolację, dostęp i obciążenie płyty.
11. Godziny pracy agregatu chłodniczego. Ciągła praca w nocy skraca odstęp między remontami.
12. Sprawność przy częściowym obciążeniu. Instalacja dobrana do dużych dobowych wahań spędza część czasu przy niskim obciążeniu, więc redukcja szczytu nie jest darmowa.
13. Długość okna ładowania. Napełnianie musi zakończyć się przed wzrostem taryfy; jeśli okno jest krótsze niż czas napełniania, przypadek nie zamyka się.
14. Rezerwa na awarię. Zbiornik używany wyłącznie do przesuwania taryfy nie ma zapasu chłodu, gdy agregat chłodniczy ulegnie awarii, dlatego większość projektów utrzymuje warstwę rezydualną na taki przypadek.
Ten ostatni punkt jest często przedmiotem negocjacji: zbiornik dobrany wyłącznie pod taryfę może być mniejszy niż taki, który pokrywa również awarię agregatu chłodniczego.
Specyfikacja techniczna
Pozycja | Typowa wartość lub opcja | Uwaga |
Użyteczna dT | 6 do 13 °C lub 5 do 7 °C przy węższej pętli | Szersze dT zmniejsza wymaganą objętość |
Użyteczna frakcja | 70 do 90 procent | Uwzględnia stratyfikację i mieszanie |
Nastawa ładowania | Woda lodowa 5 do 7 °C | Odpowiada normalnej wydajności instalacji |
Izolacja | Wełna mineralna z płaszczem aluminiowym lub ze stali kolorowej | Ogranicza straty postojowe podczas magazynowania |
Klasa ciśnieniowa zbiornika | Atmosferyczny lub ciśnieniowy | Ustawia grubość ścianki i konstrukcję dyszy |
Studium przypadku
Chociaż nasze zrealizowane projekty referencyjne w sektorze wodociągów i kanalizacji obejmują duże zbiorniki wody pitnej, zakres TES dla centrów danych jest projektowany według tych samych standardów. Jednym z istotnych przykładów jest instalacja wody pitnej w Namibii.
Pozycja | Szczegół |
Projekt | Namibia — magazynowanie wody pitnej |
Produkt | 01 GFS, zbiornik skręcany ze szkła stapianego ze stalą |
Pojemność | 44 900 m3 łącznie w 4 zbiornikach |
Wymiary | phi 41,26 m x 8,4 m, 4 jednostki |
Zakończenie | 2022-09 |
Ten typ zbiornika zapewnia powierzchnię planu i geometrię warstwy zimna potrzebną magazynowi ciepła, gdzie zbiornik wody lodowej ładuje się poza szczytem i utrzymuje chłód przez większość swojego okresu eksploatacji, zamiast go przemieszczać.
Zdolność inżynieryjna Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) projektuje i wytwarza zbiorniki magazynowe skręcane od 2008 roku. Jako pierwszy w Chinach producent zbiorników ze stali powlekanej szkłem (GFS), firma posiada blisko 200 patentów związanych z emalią, produkuje około 300 000 stalowych płyt pokrytych emalią rocznie, zrealizowała ponad 30 000 zainstalowanych projektów i dostarcza swoje zbiorniki do ponad 100 krajów. Nowa baza produkcyjna o powierzchni 150 000 m² została dodana w celu zwiększenia zdolności produkcyjnych, a pojedyncze zbiorniki są dostarczane o pojemności do 60 000 m³. Produkcja odbywa się zgodnie z ISO 9001 i ISO 45001, z certyfikacją produktów obejmującą NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI i EUROCODE, a projektowanie opiera się na AWWA D103-09, AWWA C550 i NFPA, gdy wymaga tego zastosowanie.
Pojemność okna ładowania
· Ładowanie poza szczytem opłaca się tylko wtedy, gdy różnica taryf jest wystarczająco duża, aby pokryć dodatkowy czas pracy agregatu chłodniczego i straty postojowe, więc objętość zbiornika wynika z kształtu taryfy w takim samym stopniu jak z obciążenia chłodniczego.
· Większy magazyn pozwala agregatowi chłodniczemu pracować z pełnym obciążeniem w tanim oknie zamiast cyklicznie, co jest trybem pracy dającym oszczędność.
· Nasz zakres pojemności pojedynczych zbiorników do 60 000 m³ oraz realizacje takie jak projekt Namibia 44 900 m³ to zapas pozwalający na naładowanie całej zmiany za jednym razem.
Często zadawane pytania
P1: Czy magazynowanie ma sens przy płaskiej taryfie?
A1: Rzadko tylko na opłatach za energię. Przypadek zwykle wymaga opłaty za moc szczytową lub szczytu, który można obciąć, więc przed zwróceniem uwagi na jednostkową stawkę należy przeczytać umowę dostawy.
P2: Ile godzin magazynowania jest typowe?
A2: Od dwóch do ośmiu godzin pełnego obciążenia chłodniczego to typowy zakres. Liczba ta wynika z długości szczytu i z tego, jaką część szczytu zakład pozostawia do magazynu.
P3: Czy zbiornik zmniejsza wymaganą wielkość agregatu chłodniczego?
A3: Może, tam gdzie zapotrzebowanie jest rozliczane dla całego obiektu, a okno ładowania to wspiera. Tam gdzie zapotrzebowanie jest rozliczane dla całego zakładu, agregat chłodniczy może nadal wymagać pełnej wydajności.
P4: Co dzieje się z wydajnością, gdy agregaty chłodnicze pracują przez noc?
A4: Chillery przy stałym pełnym obciążeniu są wydajne, ale godziny pracy przy częściowym obciążeniu i energia pompowania powinny być uwzględnione w obliczeniach, w przeciwnym razie oszczędności zostaną zawyżone.
P5: Czy jeden zbiornik może służyć zarówno przesunięciu taryfowemu, jak i rezerwie na wypadek awarii?
O5: Tak. Większość projektów utrzymuje warstwę rezydualną powyżej alarmu niskiego poziomu na wypadek awarii chillera i uzupełnia pozostałą część zgodnie z harmonogramem taryfowym.
P6: Jak długo magazyn utrzymuje chłód bez użytkowania?
O6: Przy izolacji z wełny mineralnej i nienaruszonym płaszczu stojący magazyn traci ułamek stopnia na godzinę, co czyni dzienny cykl praktycznym.
Zbiornik magazynowania schłodzonej wody w okresie pozaszczytowym zwraca się tam, gdzie różnica między cenami w dolinie i w szczycie jest duża, a zwraca się szybciej, gdy opłata za moc premiuje niższy szczyt zakładu. Metoda jest krótka: przesunąć energię do taniego okna, dobrać objętość na podstawie użytecznej różnicy temperatur dT i współczynnika obniżenia dla stratyfikacji oraz potwierdzić, że ładowanie kończy się przed zmianą taryfy. Należy co sezon ponownie przeliczyć liczby, ponieważ rozpiętość zmienia się między zimą a latem. Wynik wart przeniesienia na spotkanie projektowe to trzy liczby: wymagane metry sześcienne, godziny przesunięcia wspierane przez strukturę taryfową oraz roczne oszczędności przy obecnych cenach.
Porozmawiaj z inżynierem
Prześlij swój harmonogram taryfowy z oknami doliny, przejściowymi i szczytu, swoją krzywą obciążenia chłodniczego oraz informację, czy obowiązuje opłata za moc szczytową. Zwrócimy wymaganą objętość, godziny przesunięcia, obliczenie rocznych oszczędności oraz specyfikację dostosowaną do okna ładowania.
WhatsApp