Modellbaserad framtemperaturreglering

Elproduktionen på kraftvärmeverk kan ökas genom en optimerad fjärrvärmetemperatur. I Värmeforskprojekt 1155 visades hur en modellbaserad reglerstrategi kan användas för optimering av framledningstemperaturen och att potentialen för verkningsgradsförbättring är stor.

Balans i hela systemet

Ett fjärrvärmeverk måste i varje stund leverera precis den värmeeffekt som kunderna efterfrågar. Den levererade effekten beror av temperaturen på vattnet som pumpas från anläggningen (framledningstemperaturen), och av flödet. Anläggningen styr framledningstemperaturen och trycket på nätet, medan flödet bestäms av kundernas uttag. Regleringen av flödet sker snabbt men regleringen av temperaturen är långsam eftersom det tar lång tid för en temperaturförändring att transporteras från anläggningen ut till hela nätet. Temperaturregleringens uppgift är att hålla flödesbehovet inom fjärrvärmenätets begränsningar. Ju bättre framledningstemperaturen matchar värmebehovet på nätet, desto jämnare blir flödet till nätet.

Optimal styrning

En optimal framledningstemperatur ska vara tillräckligt hög för att säkerställa att alla kunder får tillräckligt med värme. Samtidigt ska den inte vara onödigt hög, eftersom en låg framledningstemperatur ger bättre elverkningsgrad på kraftvärmeverkets ångturbin och minskar värmeförlusterna till marken från distributionsnätet. En optimal styrning ska alltså minimera framledningstemperaturen inom ramen för bibehållen leveranssäkerhet.

Hänsyn till snabbt och långsamt

Normalt styrs framledningstemperaturen av en kurva mot utomhustemperaturen. I vissa fall kompletterar man denna kurva med en dygnsprofil. Värmeförbrukningen är störst på morgonen och eftermiddagen när många människor duschar, lagar mat och diskar. I Värmeforskprojekt 1155 testades en mer sofistikerad reglering, där en dynamisk modell av lasten och distributionsnätet användes för att göra prediktioner on-line och beräkna den optimala framledningstemperaturen. Modellen tar hänsyn till långsamma, årstidsbundna lastförändringar såväl som snabbare temperaturoch tidsberoende förändringar.

Jämnare flöde

Den modellbaserade regleringen testades på Idbäckens kraftvärmeverk i Nyköping under december 2009 och januari 2010. Testerna visade att flödet till nätet blev jämnare och att framledningstemperaturen kunde sänkas. Den modellbaserade  framtemperaturregleringen beräknas kunna minska genomsnittstemperaturen under vintern med 4°C och därigenom öka elproduktionenunder vintern med 2,5 procent.

Läs hela rapporten ”Model-Based Power Plant Master Control” (rapport 1155)

Författare: Linn Saarinen, R&D Engineer, Vattenfall Research and Devlopment

Senast uppdaterad fredag 27 maj 2011