Développement d une solution de contrôle prédictif pour le pilotage des PAC

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1 Développement d une solution de contrôle prédictif pour le pilotage des PAC HEPL-CECOTEPE & 3E Gabrielle Masy et Clara Verhelst Recherche subsidiée par la Région Wallonne de Belgique

2 Flexibilité? Focus sur le Marché Day-Ahead OTC Power exchanges Futures Day-ahead Intra-day Imbalance Market Bilateral Trading Price similar to power exchanges Long term trading of block contracts (up to 5y ahead) Price per hour for next day Bids to be done day before ~12h Trading until 5min before delivery Counter party needed TSO Market for reserve power Contracts to be made in advance June 2012 Epia Market Training 2

3 Coût de l électricité Belpex2012 Focus sur le coût d achat d électricité au Belpex

4 Flexibilité? Focus sur le load shifting

5 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

6 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 Incitant financier pour déplacer les charges électriques

7 Flexibilité Approche technique Pilotage Classique Pilotage Optimale Prédictive Evaluation Coûts consommateur Coûts fournisseur Surconsommation

8 Habitation parois béton -isolation externe Surface plancher 146 m 2 Ventilation double flux Récupération 80 % Ventilation intensive l été Niveau d isolation U m SHD K W/m 2 K 68 kwh/m 2 an K W/m 2 K 36 kwh/m 2 an K W/m 2 K 12 kwh/m 2 an

9 Chauffage des locaux Production PAC air eau COP n = C/35 C Puissance thermique nominale au condenseur: K45: 13.8 kw th K30: 11.5 kw th K15: 9.3 kw th Systèmes Radiateurs : t w,su =55 C Plancher chauffant dans le living: t w,su =40 C Ballon d eau chaude 1000 l stockage de 0h à 8h / déstockage de 10h à 24h Simulation en ligne:

10 Régulation puissance compresseur PAC [W] constant temperature intermittent water tank optimization

11 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 radiator.k30.optimization radiator.k30.constant temperature radiator.k30.intermittent radiator.k30.water tank floor.k30.constant temperature floor.k30.water tank floor.k30.intermittent floor.k30.optimization floor.k15.constant temperature radiator.k15.constant temperature floor.k15.water tank floor.k15.intermittent radiator.k15.intermittent radiator.k15.water tank floor.k15.optimization radiator.k15.optimization K45 K30 K

12 Coût EUR/an radiator.k45.optimization radiator.k45.intermittent radiator.k45.constant temperature radiator.k45.water tank floor.k45.constant temperature floor.k45.intermittent floor.k45.water tank floor.k45.optimization radiator.k30.optimization radiator.k30.intermittent radiator.k30.constant temperature radiator.k30.water tank floor.k30.constant temperature floor.k30.intermittent floor.k30.water tank floor.k30.optimization floor.k15.constant temperature radiator.k15.constant temperature floor.k15.intermittent floor.k15.water tank radiator.k15.intermittent radiator.k15.water tank floor.k15.optimization radiator.k15.optimization K45 K30 K

13 Coût / Consommation Economie EUR -K30 Radiateurs Economie kwh - K30 Radiateurs eco_intermittent eco_cst_temperature eco_water_storage eco_optimization eco_intermittent eco_cst_temperature eco_water_storage eco_optimization Economie EUR - K30 Plancher chauffant Economie kwh - K30 Plancher chauffant eco_intermittent eco_cst_temperature eco_water_storage eco_optimization eco_intermittent eco_cst_temperature eco_water_storage eco_optimization

14 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 %

15 Flexibilité Approche technique Pilotage Classique Pilotage Optimale Prédictive Evaluation Coûts consommateur Coûts fournisseur Surconsommation

16 Current research and commercial activities MPC pour tarif Jour/Nuit Profil de prix time Consommateur Fournisseur kw Optimisation prédictive locale Profil de charges time

17 Current research and commercial activities MPC pour tarif dynamique Profil de prix time Consommateur Fournisseur kw Optimisation prédictive locale time Profil de charges

18 Résultats Flat (Référence) Consommation d électricité: 5543 à 4570 kwh/an Coûts annuel consommateur: 255 à 461 /an Coûts d achat Belpex: 73 à127 /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

19 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 CO 2 : dépend du parc de production

20 Merci Développement d une solution de contrôle prédictif pour le pilotage des PAC HEPL-CECOTEPE & 3E Gabrielle Masy et Clara Verhelst Recherche subsidiée par la Région Wallonne de Belgique

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