Upload
jorden-alvarado
View
56
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Řízení spotřeby domácností s ohledem na bezpečnou integraci OZE Koncept řídicího systému a představení pilotního projektu. Ondřej Novák Katedra řídicí techniky FEL ČVUT. České vysoké učení technické v Praze. Ondřej Novák, ČVUT ondrej.novak @fel.cvut.cz. Projekt BIOZE. Projekt BIOZE. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
ONDŘEJ NOVÁKKATEDRA ŘÍDICÍ TECHNIKY FEL ČVUT
Ondřej Novák, Č[email protected]
Řízení spotřeby domácností s ohledem na bezpečnou integraci OZE
Koncept řídicího systému a představení pilotního projektu
České vysoké učení technické v Praze
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Projekt BIOZE
Společný projekt FAV ZČU, FEL ČVUT, FEL ZČU, Pontech s.r.o. a Cygni spol. s r.o.
Grant TAČR projekt Alfa TA01020865
Dílčí projekt: řízení spotřeby s ohledem na integraci OZE
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Skupina řízení energetických systémů
Výzkumná skupina při Katedře řídicí techniky Elektrotechnické fakulty ČVUT zabývající se modelováním, simulacemi a optimalizacemi v energetice
Spoluřešitel projektu BIOZE Od roku 2005 spoluřešitel projektu SESyS –
Spolehlivost a ekonomika systémových služeb pro ČEPS, a.s.
Modelování dispečerského řízení v přenosové soustavě Simulační optimalizace regulačních rozsahů podpůrných
služeb rutinní nasazení jako analytický nástroj pro přípravu
podkladů k roční přípravě provozu přenosové soustavy
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Řízení spotřeby
Projekt BIOZE
Cíl: minimalizace negativních dopadů instalovaných OZE (FVE) na DS Přetok do DS
Přepětí v síti
Idea: spotřebovat energii v místě, kde se vyrobila
Akumulace výroby FVE do bojlerů v domácnostech
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Cíle řízení spotřeby
Projekt BIOZE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
Dny
Výk
on [k
W]
Maximální import a export
S řízením spotřeby
Bez řízení spotřeby
impo
rt
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-600
-400
-200
0
200
400
600
800
Dny
Ene
rgie
[kW
h]
Importovaná a exportovaná energie
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11-100
-50
0
50
100
Dny
Výk
on [k
W]
Výkonová bilance trafostanice
Bilance po optimalizaciPůvodní bilance
expo
rt
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Princip řídicího algoritmu
2. fáze: Dodržení vypočtené reference z
1.fáze Optimalizace spínání jednotlivých bojlerů Výpočet každých 5 minut Optimalizační omezení:
Kapacita bojlerů (dostatek teplé vody) Omezení spínání bojlerů (zamezení
nadměrnému opotřebení)
OptimalizátorOvládaná spotřeba
++
-
Výsledná bilance
Predikceneovládané
spotřeby
Predikceneovládané
výroby
Dvoufázový výpočet časů spínání bojlerů: 1. fáze: Minimalizace toků výkonu z a
do oblasti (= maximalizace využití lokálně vyrobené energie)
Podle predikované výroby a spotřeby v řízené oblasti na 12 hodin
Výsledek: referenční výkonová bilance oblasti na následujících 12hodin
Projekt BIOZE
Predikce neovládané spotřeby
Predikce neovládané
výroby
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Princip řídicího algoritmu
2. fáze: Dodržení vypočtené reference z
1.fáze Optimalizace spínání jednotlivých bojlerů Výpočet každých 5 minut Optimalizační omezení:
Kapacita bojlerů (dostatek teplé vody) Omezení spínání bojlerů (zamezení
nadměrnému opotřebení)
OptimalizátorOvládaná spotřeba
Neovládaná spotřeba
Neovládaná výroba
++
-
Výsledná bilance
Predikceneovládané
spotřeby
Predikceneovládané
výroby
Dvoufázový výpočet časů spínání bojlerů: 1. fáze: Minimalizace toků výkonu z a
do oblasti (= maximalizace využití lokálně vyrobené energie)
Podle predikované výroby a spotřeby v řízené oblasti
Výsledek: referenční výkonová bilance oblasti na následujících 12h
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Implementace řídicího algoritmus měřením výkonové bilance na DTS
Projekt BIOZE
předpověď oblačnosti (t : t + TP )
typická výroba FVE (t : t + TP )
„DD“ FVE
predikce průběhu spotřeby (t : t + TP )
Ovládaná spotřeba
příkazy pro ovládáníbojlerů (t)
Optimalizátor
saldo výkonuDTS (t)
TDD
denní diagram spotřeby (t : t + TP)
Predikceneovládané
výroby (FVE) a spotřeby
predikce průběhu výroby FVE (t : t + TP )
Měření výkonového toku DTS
TP – predikční horizont výpočtu = 12 hodin
Meteodata
Neovládaná výroba a spotřeba
příkon ovládanéspotřeby (t)
bilanceneovládanéspotřeby (t)
měřenípředávaná data
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Implementace řídicího algoritmus modelovanou výkonovou bilancí DTS (bez on-line měření bilance)
Projekt BIOZE
předpověď oblačnosti (t : t + TP )
typická výroba FVE (t : t + TP )
„DD“ FVE
denní diagramyspotřeby(t)a typickávýroba FVE (t) korigovanépodle aktuálního počasí
TDD
predikce průběhu spotřeby (t : t + TP )
„DD“ FVE
změřený příkon a napětí v místech ovládání spotřeby (t)
Ovládaná spotřeba
příkazy pro ovládáníbojlerů (t)
Optimalizátor
saldo výkonuDTS (t)
TDD
denní diagram spotřeby (t : t + TP)
Predikceneovládané
výroby (FVE) a spotřeby
predikce průběhu výroby FVE (t : t + TP )
Load Flow model sítě
TP – predikční horizont výpočtu = 12 hodin
Meteodata
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Pilotní projekt Horušany
Horušany (Plzeňský kraj) malá obec připojená k
DS jednou napájecí TS (250kVA)
instalované zdroje FVE 120 kWp
problémy se s dodržováním napěťových limitů
„exportní saldo“ obce
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Simulační výsledky řízení
Prováděna za předpokladu možnosti řízení všech bojlerů v oblasti (40 domácností)
Prováděna pro období duben-květen 2011 (dostupná měření toku výkonu na DTS)
Spotřeba vody v domácnostech simulována na základě dat z projektu IEA ECBS – nemáme k dispozici měření spotřeby TUV
Simulace podle měřené bilanci na DTS
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Simulační výsledky řízení
Simulovány 3 scénáře demonstrující vliv informace o stavu bojleru (množství teplé vody): Scénář 1:
bojlery bez měření množství teplé vody objem teplé vody nesmí klesnout pod 45% celkové kapacity nutno zajistit alespoň 1x denně nahřátí na 100% kapacity (pro
synchronizaci odhadu stavu a skutečného stavu bojleru) Scénář 2:
bojlery vybaveny senzorem detekujícím vybití na 25% kapacity teplé vody objem teplé vody nesmí klesnout pod 20% celkové kapacity
Scénář 3: bojlery vybaveny senzorem detekujícím stav, kdy je objem teplé vody
menší než 25%, nebo větší než 75% celkové kapacity objem teplé vody nesmí klesnout pod 20 % celkové kapacity
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Simulace řízení - výsledky
Scénář 1 2 3
Snížení exportu [%] 42,4 46,9 51,1
Snížení importu [%] 26,5 25,3 24,9
Snížení rozsahu min-max výkon [%] 34,7 36,4 38
Snížení přenášené energie (za 4 dny) [MWh]
24,1 26,5 26,7
1,13 1,25 1,26
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Simulace řízení – detail 24h, scénář 1
Projekt BIOZE
0 5 10 15 20
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
t [h]
kWh
Spotreba bojlery
SpotrebaFVE vyroba
Bilance
0 5 10 15 20
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
t [h]
kWh
Spotreba bojlery
SpotrebaFVE vyroba
Bilance
EMAX = 65 kWh (maximální import)
EMIN = -84 kWh (maximální export)
SE+ = 608 kWh (celková spotřeba)
SE- = -503 kWh (celková výroba)
EMAX = 58 kWh
EMIN = -56 kWh
SE+ = 496 kWh SE- = -418 kWh
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Výsledky řízení spotřeby v reálném provozu
00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00
-100
-50
0
50
Čas
Výk
ony
[kW
]Výkon na trafostanici
řízení bojlerů
bez řízení bojlerů
K řízení k dispozici 6 bojlerů ~ 13kW
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Výsledky řízení spotřeby v reálném provozu
20:00 20:30 21:00 21:30 22:0030
40
50
60
70
Čas
Výk
on [k
W]
07:30 08:00 08:30 09:000
5
10
15
20
25
Čas
Výko
n [k
W]
Detail vlivu řízení spotřeby na výkonovou bilanci DTS Sepnutí 13 kW na 15 minut
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Shrnutí
navržený algoritmus umí potlačit až na polovinu exportní charakter oblasti
řešení nabízí lepší využití přenosových kapacit DS
zlepšení kvality dodávky (stabilizace napětí) možné úspory investic do posilování sítě
Projekt BIOZE
České vysoké učení technické v Praze,fakulta elektrotechnická, katedra řídicí techniky
Další vývoj
Implementace optimalizátoru jako embedded systém (na ARM architektuře)
Vývoj algoritmů pro odhad spotřeby TUV z příkonu bojleru
Rozšíření pilotního projektu o měření spotřeby vody (přinese zpřesnění řízení provozu bojlerů)
Extrapolace řídicího schématu pro regulace na VN úrovni optimalizace provozu VN oblasti generující žádané
hodnoty výkonu pro regulaci na NN úrovni decentralizovaná kooperace mezi více NN oblastmi
Projekt BIOZE