Бак холодной воды для хранения в непиковые часы: как тарифы по времени использования стимулируют экономию
Создано Сегодня
Бак холодной воды для хранения в непиковые часы: как тарифы по времени использования стимулируют экономию
Накопительный бак охлаждённой воды для работы вне пиковых нагрузок позволяет объекту эксплуатировать чиллеры на полной мощности в часы дешёвой ночной электроэнергии и покрывать дневной пик за счёт накопленного холода. Экономия складывается из разницы между ночным и пиковым тарифами, а также из сокращения подключённой мощности чиллеров там, где тариф это поощряет. Подбирайте объём накопителя так, чтобы зарядка завершалась до повышения тарифа, и считайте полезный объём как 70–90 процентов от теоретического значения. Срок окупаемости зависит от разницы тарифов, а не только от размера резервуара.
Охлаждение занимает наибольшую долю в счете за электроэнергию после ИТ-нагрузки, и именно эту часть можно перенести. Чиллеру не обязательно работать точно в момент появления тепла, если холод производится заранее и сохраняется. Это основа схемы центра обработки данных с тепловым аккумулятором на базе накопления охлаждённой воды, и она окупается только там, где коммунальное предприятие устанавливает цену на электроэнергию в зависимости от времени суток.
Тариф определяет, существует ли кейс. Плоский коммерческий тариф даёт мало оснований для накопления, потому что три часа ночи и шесть часов вечера стоят одинаково. Тариф с дифференциацией по времени суток и широким разрывом между ночной и пиковой зонами превращает накопление в прямолинейный арбитраж, а там, где применяется плата за мощность, пиковая мощность важнее энергии. В любом случае ответ один: производить холод в дешёвом окне и позволять баку переносить дорогое. Далее рассматривается чтение тарифа, график заряда и разряда, пример расчёта и ограничения на то, какой объём нагрузки можно перенести.
Изучение тарифа до выбора размеров оборудования
В большинстве договоров электроснабжения фигурируют три платежа, и каждый из них по-разному реагирует на накопление энергии.
Платёж | Что он измеряет | Влияние накопления |
Плата за электроэнергию | киловатт-часов в каждом периоде | Снижается, если нагрузка смещается в ночное окно |
Плата за мощность | Наибольшая устойчивая мощность в киловаттах в расчётном интервале | Снижается, если пик чиллера срезается накопителем |
Плата за реактивную мощность или коэффициент мощности | кВА или коэффициент мощности в пике | Не зависит от аккумулятора холода |
Окно долины обычно приходится на ночное время и выходные; пик обычно охватывает поздний день летом. Разница в тарифах — это то, что окупает бак, и она должна исходить из договора поставки, а не из опубликованного среднего значения. Условие о минимальном платеже (ratchet clause) может выставлять счет за резервную мощность по доле от максимального месячного пика, что меняет ценность срезания пиков, а некоторые тарифы применяют повышенную ставку только в отдельные дни, поэтому анализ по летним неделям надежнее, чем среднегодовой.
Составление графика заряда и разряда
Режим работы везде одинаков, различаются только цифры.
1. Окно зарядки. Чиллеры работают при полной или почти полной нагрузке, пока тариф низкий, производя холодную воду с температурой 5–7 °C в накопитель. Производительность установки превышает нагрузку, поскольку часть холода идёт на накопление тепловой массы.
2. Фаза накопления. После закрытия дешёвого окна чиллеры снижают обороты или останавливаются; потери на поддержание температуры за несколько часов составляют доли градуса.
3. Фаза разрядки. Холод отбирается на нагрузку, температура обратной воды поднимается до 12 °C или выше, и накопитель питает помещение, пока не достигнет своего остаточного уровня.
4. Пополнение. Следующее ночное окно пополняет накопитель перед пиком, что определяет суточную потребность в зарядке.
Размер определяется двумя числами. Полезная энергия составляет около 1,163 кВт·ч на кубический метр на кельвин, поэтому более широкий перепад температур от 6 °C до 13 °C позволяет запасти больше холода, чем более узкий контур без увеличения объёма резервуара. Полезная ёмкость составляет лишь от 70 до 90 процентов от теоретического значения с учётом стратификации и перемешивания в диффузоре.
Расчёт экономии на примере
Возьмём среднюю холодильную нагрузку 2 000 кВт, ночной тариф 40 и пиковый тариф 120 денежных единиц за мегаватт-час, а также плату за мощность по максимальному 15-минутному киловатту.
Период | Часы | Действие установки | Тарифный диапазон |
Ночной, с 23:00 до 07:00 | 8 | Чиллеры на полной мощности, накопление запаса | Низкий |
Утренний промежуточный | 4 | Чиллеры работают по нагрузке | Средний |
Пиковый, с 11:00 до 17:00 | 6 | Чиллеры выключены или снижена мощность, разрядка накопителя | Высокий |
Вечерний промежуточный | 5 | Установка переключается с накопителя на нагрузку | Средний |
5. Ежедневное потребление холода составляет 2 000 кВт в течение 23 часов, или 46 000 кВт·ч.
6. Загрузка части этого холода в накопитель в часы низкой нагрузки добавляет примерно от 3 500 до 4 500 кВт·ч электрической энергии в зависимости от эффективности чиллера.
7. Смещённый объём переходит из зоны пиковой тарификации в зону низкой нагрузки. При разнице 80 единиц за мегаватт-час смещение 10 000 кВт·ч экономит 800 единиц в день.
8. Если накопитель снижает пик установки на 400 кВт, плата за мощность снижается на эту величину за месяц, что часто сопоставимо с экономией энергии.
9. Требуемый объём для 10 000 кВт·ч при полезном перепаде температур 7 K и полезной доле 0,8 составляет 10 000 / (1,163 x 7 x 0,8) = 1 529 м³.
Эти ежедневные показатели накапливаются за год, а аналогичный расчёт для летней недели даёт цифру, которую можно представить финансовому комитету. Результат зависит от разницы тарифов и пиковых часов, а не от стоимости резервуара.
Что ограничивает накопительный резервуар chilled water, работающий в непиковые часы
Изменения в хранилище увеличивают размер установки, а не устраняют её, и применяются пять ограничений.
10. Пространство и структурная нагрузка. Хранилище такого размера занимает площадь, в несколько раз превышающую его водосодержание, если учесть изоляцию, доступ и нагрузку на плиту.
11. Часы работы чиллера. Непрерывная работа в ночное время сокращает интервал между капитальными ремонтами.
12. Эффективность при частичной нагрузке. Установка, рассчитанная на большой суточный перепад, часть времени работает при низкой нагрузке, поэтому снижение пиковой мощности не является бесплатным.
13. Длительность окна зарядки. Заполнение должно завершиться до повышения тарифа; если окно короче времени заполнения, условие не выполняется.
14. Резерв на случай отказа. Резервуар, используемый только для смещения тарифа, не оставляет холода при отказе чиллера, поэтому в большинстве конструкций предусматривают остаточный слой на такой случай.
Последний пункт часто становится предметом переговоров: резервуар, рассчитанный исключительно на тариф, может быть меньше того, который также покрывает отказ чиллера.
Технические характеристики
Пункт | Типичное значение или опция | Примечание |
Рабочий dT | от 6 до 13 °C или от 5 до 7 °C при более узком контуре | Более широкий dT сокращает требуемый объём |
Полезная доля | от 70 до 90 процентов | Учитывает стратификацию и перемешивание |
Уставка зарядки | Охлаждённая вода 5–7 °C | Соответствует нормальной производительности установки |
Изоляция | Минеральная вата с алюминиевой или цветной стальной облицовкой | Ограничивает потери при хранении |
Класс давления резервуара | Атмосферный или под давлением | Задаёт толщину стенки и конструкцию патрубков |
Пример проекта
Хотя наши реализованные референсные проекты в секторе водоснабжения и водоотведения включают крупные резервуары питьевой воды, объём TES для дата-центров проектируется по тем же стандартам. Один из relevantных референсов — установка питьевой воды в Намибии.
Пункт | Деталь |
Проект | Намибия — хранение питьевой воды |
Продукт | 01 GFS, стеклоплавильный стальной болтовой резервуар |
Ёмкость | 44 900 м3 всего по 4 резервуарам |
Размеры | phi 41,26 м x 8,4 м, 4 единицы |
Завершение | 2022-09 |
Этот тип резервуара обеспечивает площадь в плане и геометрию холодного слоя, необходимые тепловому аккумулятору, где бак для хранения охлаждённой воды, работающий вне пиковых нагрузок, сохраняет холод большую часть своего срока службы, а не перемещает его.
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и изготовлением сборных резервуаров с 2008 года. Будучи первым в Китае производителем резервуаров из стеклоэмалированной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, выпускает примерно 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом AWWA D103-09, AWWA C550 и NFPA там, где этого требует применение.
Ёмкость окна зарядки
· Зарядка только вне пиковых нагрузок окупается, если тарифный разрыв достаточно велик, чтобы покрыть дополнительные часы работы чиллера и потери на поддержание, поэтому объём бака определяется формой тарифа в той же мере, что и нагрузкой охлаждения.
· Больший накопитель позволяет чиллеру работать на полную мощность в течение дешёвого окна вместо циклирования, а именно такой режим работы и обеспечивает экономию.
· Наш диапазон ёмкостей одиночных резервуаров до 60 000 м³ и такие поставки, как проект в Намибии на 44 900 м³, дают запас для зарядки целой смены за один раз.
Часто задаваемые вопросы
В1: Стоит ли строить накопитель при плоском тарифе?
A1: Редко только за счёт платы за энергию. Обычно требуется плата за мощность или пик, который можно срезать, поэтому перед тем как смотреть на заявленную удельную ставку, изучите договор поставки.
Q2: Сколько часов хранения обычно предусматривается?
A2: Обычный диапазон — от двух до восьми часов полной холодильной нагрузки. Эта цифра определяется продолжительностью пика и тем, какую часть пика установка оставляет накопителю.
Q3: Уменьшает ли резервуар требуемую мощность чиллера?
A3: Может уменьшать, если спрос измеряется по объекту и окно зарядки это позволяет. Если плата за мощность начисляется по всему участку, чиллер всё равно может потребоваться на полную мощность.
Вопрос 4: Что происходит с эффективностью, когда чиллеры работают всю ночь?
A4: Чиллеры при стабильной полной нагрузке эффективны, но часы частичной нагрузки и энергия на перекачку должны учитываться в расчёте, иначе экономия будет завышена.
Q5: Может ли один резервуар обслуживать сдвиг тарифов и аварийный резерв?
A5: Да. В большинстве проектов сохраняется остаточный слой выше сигнала низкого уровня для отключения чиллера, а остаток заполняется по тарифному расписанию.
Q6: Как долго хранилище сохраняет холод без использования?
A6: С минеральной ватой и неповреждённой облицовкой стоячее хранилище теряет доли градуса в час, что делает ежедневный цикл практичным.
Накопительный бак охлаждённой воды, работающий в режиме внепиковой нагрузки, окупает себя там, где велика разница между ночным и пиковым тарифами, и окупается быстрее, когда плата за мощность поощряет снижение пиковой нагрузки установки. Метод прост: перенести энергию в дешёвое окно, определить объём исходя из полезного перепада температур и поправки на стратификацию, а также убедиться, что зарядка завершается до смены тарифа. Следует пересчитывать показатели по сезонам, поскольку разница между зимой и летом меняется. Результат, который стоит принести на проектное совещание, — это три цифры: требуемый объём в кубических метрах, количество часов переноса нагрузки, которое поддерживает тарифная структура, и годовая экономия при текущих ценах.
Связаться с инженером
Отправьте ваше тарифное расписание с окнами долины, полупика и пика, вашу кривую холодильной нагрузки и информацию о наличии платы за мощность. Мы вернём требуемый объём, часы сдвига, расчёт годовой экономии и спецификацию, рассчитанную на окно зарядки.
WhatsApp