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Thermal energy storage sizing for industrial waste-heat utilization in district heating: A model predictive control approach

机译：地区供暖中工业废热利用的热储能尺寸：模型预测控制方法

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Thermal energy storage (TES) is a key technology for enabling increased utilization of industrial waste heat in district heating. The ability of TES to equalize offsets in demand and supply depends strongly on the sizing, control and integration in a heating plant. We consider the problem of sizing TES in heating plants utilizing a varying waste-heat source. To this end, we propose a combined dynamic simulation and model predictive control approach that accounts for the dynamics and optimal control of the heating plant with TES. A case study has been carried out on a district-heating plant located in Norway, with 90% of its annual heat production being heat recovered from the off-gas from a ferrosilicon plant. We evaluate the effective peak-heating reduction with different TES sizes and the energy-to-heat-flow-ratio for the TES discharging periods as performance metrics. For the case study, our results suggest that a modest TES tank volume of 1500 m(3) is sufficient to achieve a half-year peak-heating reduction of 12% and comparable performance with larger volumes. The proposed methodology constitutes a numerically tractable means of incorporating the impact of model predictive control on the sizing of TES for heating plants with time-varying waste-heat supply and demand. (C) 2021 The Author(s). Published by Elsevier Ltd.
机译：热能存储（TES）是一种能够提高地区供热中工业废热利用的关键技术。 TES使需求和供应等抵消的能力强烈依赖于加热厂中的尺寸，控制和集成。我们考虑利用不同的废热源在加热厂中调整TES的问题。为此，我们提出了一种组合的动态仿真和模型预测控制方法，其占据了具有TES的加热厂的动态和最优控制。在位于挪威的地区加热厂进行了一个案例研究，其中90％的年度热量生产从硅铁厂的废气中回收。我们评估具有不同特性尺寸的有效峰加热降低以及TES放电时段的能量 - 热流量与性能度量。对于案例研究，我们的研究结果表明，适度的TES罐体积为1500米（3）足以实现12％的半年峰值加热减少12％和相当的性能。该方法的方法构成了一种具有数值易行的方法，其利用模型预测控制对加热植物的尺寸的影响，随着时间改变的废热供应和需求。 （c）2021提交人。 elsevier有限公司出版

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