Analýza vlivu integrace systému pro akumulaci tepelné energie na provozně-ekonomické parametry městské teplárenské sítě centrálního zásobování teplem

Ing. Ondřej BURIAN

Disertační práce

Anotace:

Tato disertační práce se zabývá technicko-ekonomickou analýzou systémů centrálního zásobování teplem (CZT) s integrovaným systémem pro akumulaci tepelné energie (TES) a doplňkovou výrobou elektřiny z nízkopotenciálního akumulovaného tepla. Cílem této práce je zejména analyzovat vliv zařazení technlogie TES na ekonomiku provozu do různých systémů CZT. Konkrétně do systémů se samostatnou výrobou tepla - výtopna (HOP) a kombinovanou výrobou tepla - teplárna (CHP). Pro řešení této práce byl vyvinut vlastní optimalizační program a výpočetní model založený na smíšeném celočíselném programování. Tento model propojuje provozní a investiční parametry zařízení, dynamiku akumulace tepla, proměnnou spotřebu tepla a proměnou cenu elektřiny. Výsledkem této práce je podrobná analýza vlivu TES a kombinace TES a přídavného ORC cyklu na provozně-ekonomické charakteristiky výtopny a provozně-ekonomické charakteristiky teplárny při různých úrovních roční produkce tepla. Sledovaná zařízení vyrábějí teplo pomocí kombinace kotlů na biomasu a plynových kotlů. Sledovaný rozsah roční výroby tepla je 92 - 550 GWht ročně. Charakter roční spotřeby tepla odpovídá spotřebě pro komunitní účely.

Abstract:

This dissertation deals with the technical and economic analysis of district heating (DHT) systems with an integrated thermal energy storage system (TES) and additional electricity generation from low-potential stored heat. The aim of this work is mainly to analyze the impact of including TES technology on the economy of operation in various DHT systems. Specifically, in systems with separate heat production - heating plant (HOP) and combined heat and power plant (CHP). To solve this work, an own optimization program and a computational model based on mixed integer programming were developed. This model connects the operating and investment parameters of the device, the dynamics of heat storage, variable heat consumption and the change in the price of electricity. The result of this work is a detailed analysis of the impact of TES and the combination of TES and an additional ORC cycle on the operational and economic characteristics of the heating plant and the operational and economic characteristics of the heating plant at different levels of annual heat production. The monitored devices produce heat using a combination of biomass boilers and gas boilers. The monitored range of annual heat production is 92 - 550 GWht per year. The nature of annual heat consumption corresponds to consumption for community purposes.

Klíčová slova

Centrální zásobování teplem (CZT), Akumulace tepelné energie (TES), Kombinovaná výroba elektřiny a tepla (CHP), výroba elektřiny z tepla (HTP, ORC), techno-ekonomická optimalizace, LCOH, LCOE, NPV, emise CO

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 8. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 4. 2026
• Vedoucí: prof. Ing. Radek Škoda, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta elektrotechnická

Doktorský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informační technologie / Elektrotechnika a informační technologie