Serbatoio e nodi di stoccaggio
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description: Questa pagina descrive il comportamento e la configurazione dei nodi del serbatoio Pyrr in WaterStrategy.
Ai serbatoi e ai nodi di stoccaggio sono assegnate penali (costi) di allocazione. Un costo negativo significa che il serbatoio accumulerร acqua e un costo positivo significa invece che il serbatoio rilascerร acqua. Le penalitร di allocazione possono essere costanti (parametri costanti) o profili (mensili, giornalieri, settimanali) che cambiano in base al tempo. Inoltre, le penalitร di allocazione possono avere diversi livelli definiti da diverse curve di controllo in base al volume del serbatoio. Nonostante le penali relative all'allocazione dei serbatoi e dello stoccaggio influiscano sullo stoccaggio dell'acqua, le emissioni da tali nodi risulteranno da un equilibrio dei costi del sistema, considerando le penali di allocazione dei nodi a valle.
Di seguito vengono presentati diversi esempi.
Penalitร di allocazione costante
Questo esempio utilizzerร valori costanti come penalitร di allocazione per diversi nodi di una rete. La Figura 1 mostra una rete semplice composta da nodi di catchment, storage, demand e outlet.
Figura 1. Modello Pywr semplice implementato in WaterStrategy
Il nodo di bacino include una serie temporale di afflusso, mostrata nella Figura 2. La capacitร massima del storage node รจ 2000000 Mm3 e la domanda del nodo di domanda รจ 92 mm3/giorno.
Figura 2. Serie temporali di afflussi associate al nodo Catchment
Questa rete semplice presenta due penalitร di allocazione per i nodi di storage e di domanda. La penalitร di allocazione per storage node รจ -5 e il nodo di domanda รจ -10. La Figura 3 mostra il volume simulato del storage node e il rifornimento del nodo di domanda.
Figura 3. Volume simulato per il storage node e fornitura d'acqua per il nodo di domanda. Penalitร di allocazione dello spazio di archiviazione = -5, penalitร di allocazione della domanda = -10
La Figura 3 mostra che la domanda di 92 mm3/giorno รจ sempre soddisfatta durante la simulazione. Questo perchรฉ la penalitร di allocazione del nodo di domanda รจ superiore alla penalitร sul storage node. Analogamente, se la penalitร di allocazione per il storage node non รจ impostata, i risultati saranno gli stessi della Figura 3. Ora, se le penalitร di allocazione sono invertite, ovvero la penalitร di allocazione dello stoccaggio รจ -10 e la penalitร di allocazione della domanda รจ -5, il storage node manterrร l'acqua e non ci sarร offerta per il nodo di domanda (Figura 4).
Figura 4. Volume simulato per il storage node e fornitura d'acqua per il nodo di domanda. Penalitร di allocazione dello spazio di archiviazione = -10, Penalitร di allocazione della domanda = -5
Penalitร di assegnazione del profilo
Questo esempio utilizzerร un profilo mensile come penalitร di allocazione per storage node (Figura 5) e una penalitร di allocazione costante pari a -10 per il nodo di domanda. La rete nella Figura 1 dimostrerร l'uso di un Pywr MonthlyProfileParameter. Qualsiasi altro parametro Pywr del profilo puรฒ essere utilizzato allo stesso modo.
Figura 5. Penalitร mensile di assegnazione del profilo.
Da maggio a settembre, la penalitร di allocazione รจ inferiore alla penalitร nel nodo della domanda, con conseguente rilascio dal storage node solo in quei mesi per soddisfare la domanda (vedi Figura 6).
Figura 6. Volume simulato per il storage node e fornitura idrica per il nodo di domanda utilizzando un parametro di profilo mensile
Nodi con penalitร di allocazione uguali
Come commentato nella sezione 1.1, le penalitร di allocazione vengono utilizzate per rappresentare le prioritร di fornitura in una rete. In caso di carenza idrica e dell'esistenza di due o piรน nodi con uguale prioritร , non รจ possibile ottenere una fornitura proporzionale utilizzando penali di allocazione uguali. La Figura 7 mostra un esempio di carenza idrica in una rete con due nodi di domanda con domanda e prioritร uguali.
Figura 7. Modello Pywr semplice implementato in WaterStrategy con pari penalitร di allocazione
Se gestiamo la rete nella Figura 7, non otteniamo un'offerta uguale per i nodi Demand 1 e 2 (Figura 8) perchรฉ ciรฒ dipenderร dalla risoluzione del problema dell'allocazione dell'acqua da parte del risolutore. Nell'esempio riportato nella Figura 7, il solutore alloca piรน acqua al nodo Demand 2, come illustrato nella Figura 8.
Figura 8. Approvvigionamento idrico ai nodi della domanda con prioritร di allocazione uguali.
Sebbene non sia possibile utilizzare penalitร di allocazione uguali per ottenere la stessa fornitura, in WaterStrategy, รจ possibile utilizzare un ยซnodo aggregatoยป per ottenere il comportamento desiderato di ottenere un'offerta proporzionale in caso di carenza d'acqua (vedere la Figura 9).
Figura 9. Modello Pywr semplice implementato in WaterStrategy con pari penalitร di allocazione utilizzando un ยซAggrAgtedNodeยป
In questo caso, nell'attributo ยซnodesยป di ยซAggregatedNodeยป, l'utente deve inserire i nodi con una penalitร di allocazione uguale e nell'attributo ยซfactorsยป inserire la proporzione di fornitura richiesta tra i nodi, ad esempio, per una proporzione di offerta uguale in due nodi i fattori dovrebbero\ [0.5, 0.5], vedere la Figura 10.
Figura 10. Attributo Nodi e fattori in un nodo aggregato.
Si noti che ยซAggregatedNodeยป non รจ connesso a nessun nodo della rete (Figura 9). Se gestiamo questa nuova rete, otteniamo un approvvigionamento idrico uguale per i nodi Demand 1 e 2 (vedere la Figura 11).
Figura 11. Approvvigionamento idrico ai nodi della domanda con prioritร di allocazione uguali e un nodo aggregato.
Pywr non ha un nodo esplicito per modellare una centrale idroelettrica. In alternativa, gli utenti possono combinare un nodo ยซLinkยป, un parametro Pywr e un registratore per modellare una centrale idroelettrica. Il parametro puรฒ essere un ยซHydropowerTargetParameterยป e il registratore un ยซHydropowerRecorderยป. Il parametro hydropower target รจ un parametro utilizzato per calcolare il flusso richiesto per generare un particolare obiettivo di produzione di energia idroelettrica. ร destinato a essere utilizzato su un nodo che rappresenta una turbina in cui รจ richiesto un particolare obiettivo di produzione per ogni fase temporale. Il registratore di energia idroelettrica calcola e salva la produzione di energia utilizzando l'equazione dell'energia idroelettrica. Questo registratore consente di risparmiare una serie di produzione di energia idroelettrica in ogni fase temporale. Per facilitare l'interazione dell'utente con Pywr, WaterStrategy include un nodo ยซTurbineยป, che mostra un'interfaccia (Figura 12) per inserire le informazioni della centrale idroelettrica e crea internamente un ยซHydropowerTargetParameterยป e un ยซHydropowerRecorderยป.
Figura 12. Interfaccia in WaterStrategy per inserire dati tecnici per i nodi della turbina.
Le centrali idroelettriche a bacino idrico o ad acqua fluente possono essere modellate in WaterStrategy utilizzando un nodo ยซTurbinaยป. L'unica differenza รจ che รจ necessario definire un storage node per le centrali idroelettriche a bacino per tenere conto della variazione di livello nel serbatoio per il calcolo della potenza. La velocitร per il calcolo della potenza รจ calcolata a partire dall'altezza dell'acqua indicata nel campo ยซstoccaggio\ยป_nodoยป e ยซturbina_valori ยซelevazioneยป. Se viene fornito un storage node con un'elevazione dell'acqua, la testa รจ la differenza di elevazione tra l'acqua e la turbina. Se il parametro di elevazione dell'acqua รจ ยซNessunoยป, la testa รจ semplicemente l'elevazione della turbina.
