Produktionsoptimering hos kraftvärmeproducenter - Analys av produktionsoptimeringssystem med avseende på ekonomi och miljö

Abstract (Swedish)

Kraftvärmeproduktion är en produktionsteknik där både värme och el produceras i samma process. Eftersom produktionen innefattar små marginaler för att hålla sig konkurrenskraftig, är det viktigt att planera och optimera produktionen. En av de största kommersiella programvarorna för produktionsoptimering är Energy Optima 3 (EO3). I detta arbete analyserades denna programvara, som levereras av företaget Energy Opticon AB, med avseende på ekonomi och miljö. Syftet med studien var att undersöka nyttan för kraftvärmeproducenter att använda optimeringsprogramvaror som EO3 i sin produktion. Målet med studien var därmed att uppskatta de ekonomiska och miljömässiga vinsterna som kan erhållas genom att använda EO3 som programvara, samt att ta fram vilken metodik som är mest lämplig att använda sig av för att ta reda på storleken av dessa vinster. För att uppnå syftet och målet gick studien ut på att få en ökad förståelse om hur kraftvärmeproducenter praktiskt arbetar med sin produktion kopplat till ekonomi och miljö, samt att utifrån en kunds energisystem uppskatta vinsterna.

Undersökningen genomfördes genom en intervju- och en fallstudie. I intervjustudien utreddes hur kraftvärmeproducenter praktiskt arbetar med och utan optimeringspogramvaror som EO3, samt vilka utmaningar som EO3 hjälper att hantera. I fallstudien, med hjälp av EO3 som verktyg, uppskattades de ekonomiska och miljömässiga vinsterna för utvalt företag som använder EO3 för sin produktion. Vad som analyserades var utvecklingen för företagets kostnader och utsläpp under en fyraårsperiod, samt hur deras verkliga produktion skilde sig mot de optimala produktionförslag som EO3 förespråkade under samma perioder. Om företaget minskade sina kostnader och utsläpp samtidigt som de körde sin produktion mer optimalt genom åren, kunde användningen av EO3 kopplas samman med vinsterna.

Abstract

Cogeneration is a production technology where both heat and electricity are produced in the same process. Since the production includes small margins to stay competitive, is it important to plan and optimize the production. One of the largest commercial optimization softwares is Energy Optima 3 (EO3). In this study this software, which is supplied by the company Energy Opticon AB, was analysed with regard to economy and environment. The purpose of the study was to investigate the benefits for cogeneration producers of using optimization softwares such as EO3 in their production. The objective of the study was thus to estimate the economic and environmental profits that can be obtained by using EO3 as software, and to find which method that is most suitable for quantifying these profits. To achieve the purpose and goal, the study aimed to gain an increased understanding of how cogeneration producers practically work with their production linked to the economy and the environment, as well as to evaluate the profits for a customer’s energy system.

The study was conducted using an interview and a case study. In the interview study it was investigated how cogeneration producers practically work with and without optimization softwares such as EO3, and what challenges EO3 helps to manage. In the case study, using EO3 as a tool, the economical and environmental profits were estimated for a selected company that use EO3 for their production. What was analysed was the development of the company’s costs and emissions during a four-year period, and how their actual production differed from the optimal production proposals advocated by EO3 during the same periods. If the company reduced its costs and emissions while running its production more optimally, using EO3 could be linked to the profits.

Popular Abstract (Swedish)

Kraftvärme innebär att man producerar fjärrvärme och el i samma process. I Sverige finns det flera kraftvärmeföretag som är utspridda över hela landet. I framtiden kan deras produktion komma att bli allt mer viktig eftersom man förutom fjärrvärme även kan tillverka stabil el som ej beror på sol, vind eller vattentillgång. För att produktionen ska bli konkurrenskraftig är det viktigt att planera och optimera produktionen och det är där programvaran EO3, utvecklad av företaget Energy Opticon, kommer in i bilden. EO3 är ett program som fungerar som ett planeringsverktyg för drift av anläggningar som producerar värme och el. I denna studie analyserades ett kraftvärmeföretag för att se om programvaran EO3 hade hjälp till att minska deras kostnader och utsläpp. Under en fyraårsperiod minskade deras totalkostnad med omkring 25%, där majoriteten berodde på minskade bränslekostnader. Samtidigt minskade även oljeutsläppen med 85%.

Resultatet visar att programvaran framförallt har hjälp till att bättre hantera effekttoppar i fjärrvärmekundernas värmelast. När värmelasten plötsligt blir hög under en kall vinterdag, är användandet av oljepannor mycket vanligt. Däremot vid bättre planering kan denna användning undvikas i större utsträckning, vilket är det EO3 har bevisats göra. Programvaran är därför en viktig del i att hjälpa kraftvärmeföretag att bli mer konkurrenskraftiga, samtidigt som den hjälper till att motverka klimatförändringarna. Förutom att studien undersökte hur kostnader och utsläpp hade utvecklats, bestämdes även vilken metod som var bäst för att just ta reda på detta. Studien identifierade vissa delar i utförandet som i framtiden bör justeras för att kunna få ännu mer noggranna resultat. Vilka dessa delar är kan läsas mer om i rapporten.

Men vad är det egentligen som EO3 förbättrar i produktionsplaneringen? För företag som inte använder programvaror, använder de vanligtvis egengjorda Excelfiler. Till skillnad från Excel har EO3 flera fördelar som varierar från automatiska optimeringar med snabbare responstid, till enkla visuella datavyer som hjälper personal att exakt bestämma hur pannor och generatorer ska köras vid en viss tidpunkt. Dessutom inkluderar programmet också prognoser på värmelast och elpriser vilket gör att användaren slipper göra egna.

Varför är det så viktigt för kraftvärmeproducenter att använda programvaror som EO3 för att planera sin produktion? Även om vi i Sverige använder mycket förnybart och avfall till vår produktion av värme och el, är fossila bränslen fortfarande normen i Europa och världen. Förutom en övergång till förnybara bränslen kan därmed en utökad användning av EO3 i omvärlden vara en viktig pusselbit i att motverka den globala uppvärmningen.

En av de viktigaste konsekvenserna av den gjorda studien är att den tydligt visar varför användningen av programvaror som EO3 är så viktig för kraftvärmeproducenter. EO3:s förbättring av produktionens optimering och planering visar också hur programvaran på en företags- och samhällsmässig nivå bidrar till en förbättrad ekonomi samt minskad miljöpåverkan. Utöver detta, när framtida analyser för kostnader och utsläpp ska göras på andra kraftvärmeföretag, har studien även bidragit till att fram en ny metodik som kan användas för att mäta vinsterna med att använda EO3.

• author: Meyer, Matilda
• supervisor: Per-Olof Johansson
• organization: Department of Energy Sciences
• alternative title: Production optimization for cogeneration producers - Analysis of production optimization system with regard to economy and environment
• course: MVKM01 20201
• year: 2020
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Kraftvärmeproduktion, produktionsoptimering, ekonomi, miljö
• report number: LUTMDN/TMHP-20/5460-SE
• ISSN: 0282-1990
• language: Swedish
• id: 9030630
• date added to LUP: 2020-10-07 14:28:55
• date last changed: 2020-10-07 14:28:55