Développement d`une solution de contrôle prédictif

Transcription

Développement d’une solution
de contrôle prédictif pour le pilotage des PAC
HEPL-CECOTEPE & 3E
Gabrielle Masy et Clara Verhelst
29-04-2015
Recherche subsidiée par la Région Wallonne de Belgique
Flexibilité?
Focus sur le Marché Day-Ahead
Power exchanges
OTC
Bilateral
Trading
Price similar to
power
exchanges
June 2012
Futures
Long term
trading of
block contracts
(up to 5y
ahead)
Day-ahead
Intra-day
Imbalance
Market
Price per hour
for next day
Trading until
5min before
delivery
TSO Market for
reserve power
Bids to be
done day
before ~12h
Epia Market Training
Counter party
needed
Contracts to be
made in
advance
2
Coût de l’électricité Belpex 2012
Focus sur le coût d’achat d’électricité au Belpex
Flexibilité?
Focus sur le “load shifting”
Flexibilité?
Quantification
• Coût d’achat d’électricité au Belpex (“CAB”)
• Sur base journalière
= (Actuel CAB– Min CAB)/(Max CAB – Min CAB)
Flexibilité 0%
Flexibilité 100%
June 2012
Epia Market Training
5
Flexibilité
Approches
• Demand Response
– Signal Hausse/Baisse
– Instantané
– Instantanté/Imprévu
Pour le Marché Imbalance
°Rebound effects
• Demand Side Management
– Signal = Profil Désiré
– Période
– Structurel
Pour le long terme
Pour le Marché Day-Ahead
€/kWh
Incitant financier pour
déplacer les charges
électriques
0
4
8
12
16
20 24
Flexibilité
€/kWh
• Approche technique
4
8
12
16
20 24
€/kWh
0
Pilotage
Classique
4
8
12
16
20 24
0
4
8
12
16
20 24
€/kWh
0
Pilotage
Optimale
Prédictive
Evaluation
• Coûts consommateur
• Coûts fournisseur
• Surconsommation
Habitation parois béton - isolation externe
Surface plancher 146 m2
Ventilation double flux
Récupération 80 %
Ventilation intensive l’été
Niveau d’isolation
K45
K30
K15
Um
0.458 W/m2K
0.305 W/m2K
0.152 W/m2K
SHD
68 kWh/m2an
36 kWh/m2an
12 kWh/m2an
Chauffage des locaux
• Production PAC air eau
• COPn=3.95
7°C/35°C
• Puissance thermique nominale au condenseur:
• K45: 13.8 kWth
• K30: 11.5 kWth
• K15: 9.3 kWth
• Systèmes
• Radiateurs :
• Plancher chauffant dans le living:
• Ballon d’eau chaude 1000 l
tw,su=55 °C
tw,su=40 °C
• stockage de 0h à 8h / déstockage de 10h à 24h
• Simulation en ligne:
http://sisal.provincedeliege.be/
Régulation puissance compresseur PAC [W]
1500
constant temperature
1000
500
0
0
4
8
12
16
20
24
16
20
24
16
20
24
3000
intermittent
2000
1000
0
0
4
8
12
3000
water tank
2000
1000
0
0
4
8
12
-1000
4000
optimization
3000
2000
1000
0
0
4
8
12
16
20
24
28
Consommations kWh/an
radiator.K45.optimization
radiator.K45.constant temperature
radiator.K45.intermittent
radiator.K45.water tank
floor.K45.constant temperature
floor.K45.water tank
floor.K45.intermittent
floor.K45.optimization
K45
K30
K15
0
500
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Coût EUR/an
K45
K30
K15
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Coût / Consommation
Economie EUR - K30 Radiateurs
Economie kWh - K30 Radiateurs
100
40
30
50
20
0
10
eco_intermittent
eco_intermittent
-50
0
eco_cst_temperature
-10
eco_water_storage
-20
eco_optimization
-30
eco_cst_temperature
-100
eco_water_storage
-150
eco_optimization
-200
-40
-50
-250
0
61
122
183
244
305
366
0
61
122
183
244
305
366
Economie kWh - K30 Plancher chauffant
Economie EUR - K30 Plancher chauffant
300
60
50
200
40
30
eco_intermittent
20
eco_cst_temperature
10
100
eco_intermittent
eco_cst_temperature
0
eco_water_storage
0
eco_optimization
-10
eco_water_storage
-100
eco_optimization
-200
-20
-30
-300
0
61
122
183
244
305
366
0
61
122
183
244
305
366
Conclusions
• Stockage d’eau chaude – chauffage radiateur:
– Economie d’énergie : jusque 7 %
– Economie de coût: jusque 19 %
• Optimisation partielle – plancher chauffant:
– Economie d’énergie : jusque 23 %
– Economie de coût: jusque 24 %
Flexibilité
€/kWh
• Approche technique
4
8
12
16
20 24
€/kWh
0
Pilotage
Classique
4
8
12
16
20 24
0
4
8
12
16
20 24
€/kWh
0
Pilotage
Optimale
Prédictive
Evaluation
• Coûts consommateur
• Coûts fournisseur
• Surconsommation
•
Current research and commercial activities
MPC pour tarif Jour/Nuit
€/kWh
Profil de prix
time
Consommateur
Fournisseur
kW
Optimisation
prédictive
locale
Profil de charges
time
•
Current research and commercial activities
MPC pour tarif dynamique
€/kWh
time
Profil de prix
Consommateur
Fournisseur
kW
Optimisation
prédictive
locale
time
Profil de charges
€/kWh
Résultats
4
8
12
16
20 24
€/kWh
0
4
8
12
16
20 24
€/kWh
0
0
4
8
12
16
20 24
Flat (Référence)
Consommation d’électricité: 5543 à 4570 kWh/an
Coûts annuel consommateur: 255 à 461 €/an
Coûts d’achat Belpex: 73 à 127 €/an
Marge fournisseur: 0 à 4 €/an
Day/Night
Surconsommation d’électricité: 3 à 14%
Gains consommateur: 15 à 40 €/an
Réduction coûts d’achat Belpex : 4 à10 €/an
Marge fournisseur: 2 – 19 €/an
Dynamique (Belpex)
Surconsommation d’électricité: 3 à 13%
Gains consommateur: 3 à 45 €/an
Réduction coûts d’achat Belpex : 4 à10 €/an
Marge fournisseur: 4 à 19 €/an
Conclusions
• Gains financiers de la flexibilité
– Consommateurs: Réduction des coûts de 5 à 10%
– Fournisseurs: Augmentation des marges 6 à 15%
• Impact tarif Jour/Nuit vs Dynamique
– Pas prononcé
– Dépend du cas(Isolation/Emission)
– Renforcé/Attenué par les tarifs du réseau
• Impact écologique
– Surconsommation entre 3% et 11%
– Emissions CO2: dépend du parc de production
Merci
Développement d’une solution
de contrôle prédictif pour le pilotage des PAC
HEPL-CECOTEPE & 3E
Gabrielle Masy et Clara Verhelst
29-04-2015
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Développement d`une solution de contrôle prédictif

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