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 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
Coût de l électricité Belpex2012 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 Incitant financier pour déplacer les charges électriques
Flexibilité Approche technique Pilotage Classique Pilotage Optimale Prédictive Evaluation Coûts consommateur Coûts fournisseur Surconsommation
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 K45 0.458 W/m 2 K 68 kwh/m 2 an K30 0.305 W/m 2 K 36 kwh/m 2 an K15 0.152 W/m 2 K 12 kwh/m 2 an
Chauffage des locaux Production PAC air eau COP n =3.95 7 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: http://sisal.provincedeliege.be/
1500 1000 Régulation puissance compresseur PAC [W] constant temperature 500 0 3000 2000 intermittent 1000 3000 2000 0 water tank 1000 0-1000 4000 3000 optimization 2000 1000 0 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 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 K15 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
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 K15 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Coût / Consommation Economie EUR -K30 Radiateurs Economie kwh - K30 Radiateurs 40 100 30 20 10 0-10 -20-30 -40 eco_intermittent eco_cst_temperature eco_water_storage eco_optimization 50 0-50 -100-150 -200 eco_intermittent eco_cst_temperature eco_water_storage eco_optimization -50 0 61 122 183 244 305 366-250 0 61 122 183 244 305 366 Economie EUR - K30 Plancher chauffant Economie kwh - K30 Plancher chauffant 60 300 50 40 200 30 20 10 0-10 -20 eco_intermittent eco_cst_temperature eco_water_storage eco_optimization 100 0-100 -200 eco_intermittent eco_cst_temperature eco_water_storage eco_optimization -30 0 61 122 183 244 305 366-300 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 Approche technique Pilotage Classique Pilotage Optimale Prédictive Evaluation Coûts consommateur Coûts fournisseur Surconsommation
Current research and commercial activities MPC pour tarif Jour/Nuit Profil de prix time Consommateur Fournisseur kw Optimisation prédictive locale Profil de charges time
Current research and commercial activities MPC pour tarif dynamique Profil de prix time Consommateur Fournisseur kw Optimisation prédictive locale time Profil de charges
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
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
Merci 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