HPCOM Fieldtest af varmepumpe

Transkript

1 HPCOM Fieldtest af varmepumpe Konference om rammebetingelser for varmepumper og smart grid, Søren Poulsen Teknologisk Institut, Køle- og Varmepumpeteknik

2 Baggrund Hastigt voksende behov for fleksibilitet i elforbruget (vindkraft osv.) Individuelle varmepumper en del af løsningen, fordi varme kan oplagres i vandtanke og bygningens konstruktion Forudsætter at varmepumpen kan (fjern-)styres intelligent til at tilpasse sig aktuel elproduktion og dækning af elsystemets behov for stabilitet Behov for standarder og forskrifter for kommunikation og styring: Protokoller Hvilke styresignaler til varmepumpen? Hvordan skal varmepumpen reagere på signalerne? Fokus i fieldtesten

3 Formål At verificere observationer fra test af en (såkaldt) Smart-Grid-Ready varmepumpe i laboratorium (SGO-projektet) i den virkelige verden At eftervise, at en aggregator kan sende specificerede styrekommandoer til varmepumpen, og at denne modtager og forstår disse At undersøge, om en aggregator kan styre driftstidspunkt og eleffektoptag i varmepumpen tilstrækkelig skarpt i forhold til elmarkedets strikse krav til hurtig op- og nedregulering

4 Teste i forhold til hvad? Hvad vil det sige, at en varmepumpe er Smart Grid Ready? En gængs opfattelse: En varmepumpe, der er forberedt på det intelligente elnet, hvor det fra elleverandørens side er muligt at styre varmepumpen, hvis der er over- eller underskud af strøm i nettet - og set fra DSO en, så er det en varmepumpe, han kan styre, så den bidrager til at stabilisere elnettet SG Ready-Label en forskrift udarbejdet af den tyske varmepumpefabrikantforening

5 SG-modes i hht. SG Ready forskriften Via to signaler (2 bit) skal varmepumpen kunne styres mellem fire driftstilstande Figure 4 2-Bit combination for the 4 SG-Ready Modes. (SGO)

6 SG Ready label - fire driftsmodes Via to signaler (2 bit) skal varmepumpen kunne styres mellem fire driftstilstande Kilde: Dimplex

7 Forventet respons (fabrikant) Normal - Normal price 0:0: Heating: Business as usual Hot water: Business as usual Blocking of heat pump 1:0: Like todays tariff control High - Low price 0-1: Heating: Offset + 1 (if room temperature sensor is used the set room temp. is changed + 1 K instead) Hot water: Only compressor but as high temperature as possible (to max condenser out temperature is reached) Forced mode - Free electricity 1-1: Heating: Offset + 2 (if room temperature sensor is used the set room temp. is changed + 2 K instead) Hot water: "Luxury mode" (high temperature, immersion heater allowed)

8 Smart Grid Open - projektet HPCOM fieldtesten bygger oven på laboratorietest udført i SGOprojektet Formålet i SGO: At udvikle metoder for national overensstemmelsestest af kommunikationsinterfaces for Smart Grid Ready-produkter og - tjenester Test af SG Ready varmepumper ved påtrykning af de fire forskellige SGRstyrekommandoer. Testet i TI s teststand med simulering af simpel husmodel

9 Smart Grid Open - projektet

10 Fig. 6. Recommended transitions between various SG-Ready Modes (SGO)

11 Test-matrix - komplet Test nr. Før Aktion Forventet resultat HP kører Ønsket fremløbstemp, niveau Målt aktiv effekt VP, niveau Fra mode Til mode VP Ønsket fremløbstemp, niveau Målt aktiv effekt VP, niveau 1 Ja Normal Normalt Normal Must Stop Stopper Ingen ændring Faldende til lav ok 2 Nej Normal Lavt Normal Must Stop Kører ikke Ingen ændring Ingen ændring 3 Ja Normal Højt Normal High Kører Stigning til High Stigende til høj 4 Nej Normal Lavt Normal High Starter Stigning til High Stigende til høj 5 Ja Normal Højt Normal Must Max Kører Stigning til Must Max Stigende til høj 6 Nej Normal Lavt Normal Must Max Starter Stigning til Must Max Stigende til høj 7 Nej Normal Lavt Must Stop Normal Starter Ingen ændring Stigende til høj 8 Nej Normal Lavt Must Stop High Starter Stigning til High Stigende til høj ok 9 Nej Normal Lavt Must Stop Must Max Starter Stigning til Must Max Stigende til høj 10 Ja Normal Normalt Must Stop Normal Kører ikke Ingen ændring Ingen ændring 11 Ja Normal Højt Must Stop High Kører ikke Stigning til High Ingen ændring 12 Ja Normal Højt Must Stop Must Max Kører ikke Stigning til Must Max Ingen ændring 13 Ja High Normalt High Normal Kører Falder til Normal Faldende til lav 14 Nej High Lavt High Normal Kører ikke Falder til Normal Faldende til lav 15 Ja High Højt High Must Max Kører Stigning til Must Max Stigende til høj 16 Nej High Lavt High Must Max Starter Stigning til Must Max Stigende til høj ok 17 Ja High Normalt High Must Stop Stopper Falder til Normal Faldende til lav 18 Nej High Lavt High Must Stop Kører ikke Falder til Normal Faldende til lav 19 Ja Must Max Normalt Must Max Normal Kører Falder til Normal Faldende til lav 20 Ja Must Max Højt Must Max High Kører Falder til High Faldende til lav 21 Ja Must Max Normalt Must Max Must Stop Stopper Falder til Normal Faldende til lav 22 Nej Must Max Lavt Must Max Normal Kører Falder til Normal Stigende til høj 23 Nej Must Max Lavt Must Max High Kører Falder til High Stigende til høj 24 Nej Must Max Lavt Must Max Must Stop Kører ikke Falder til Normal Ingen ændring Labtest udført (i SGO)

12 Smart Grid Open - projektet

13 Fieldtest - setup

14 Fieldtest udført i HPCOM Test nr. Før Aktion Forventet resultat HP kører Ønsket fremløbstemp, niveau Målt aktiv effekt VP, niveau Fra mode Til mode VP Ønsket fremløbstemp, niveau Målt aktiv effekt VP, niveau Labtest udført Field-test udført (i SGO) (HPCOM) 1 Ja Normal Normalt Normal Must Stop Stopper Ingen ændring Faldende til lav ok ok 2 Nej Normal Lavt Normal Must Stop Kører ikke Ingen ændring Ingen ændring ok 3 Ja Normal Højt Normal High Kører Stigning til High Stigende til høj ok 4 Nej Normal Lavt Normal High Starter Stigning til High Stigende til høj ok 5 Ja Normal Højt Normal Must Max Kører Stigning til Must Max Stigende til høj ok 6 Nej Normal Lavt Normal Must Max Starter Stigning til Must Max Stigende til høj ok 7 Nej Normal Lavt Must Stop Normal Starter Ingen ændring Stigende til høj ok 8 Nej Normal Lavt Must Stop High Starter Stigning til High Stigende til høj ok ok 9 Nej Normal Lavt Must Stop Must Max Starter Stigning til Must Max Stigende til høj ok 10 Ja Normal Normalt Must Stop Normal Kører ikke Ingen ændring Ingen ændring Irrelevant 11 Ja Normal Højt Must Stop High Kører ikke Stigning til High Ingen ændring Irrelevant 12 Ja Normal Højt Must Stop Must Max Kører ikke Stigning til Must Max Ingen ændring Irrelevant 13 Ja High Normalt High Normal Kører Falder til Normal Faldende til lav ok 14 Nej High Lavt High Normal Kører ikke Falder til Normal Faldende til lav 15 Ja High Højt High Must Max Kører Stigning til Must Max Stigende til høj 16 Nej High Lavt High Must Max Starter Stigning til Must Max Stigende til høj ok 17 Ja High Normalt High Must Stop Stopper Falder til Normal Faldende til lav ok 18 Nej High Lavt High Must Stop Kører ikke Falder til Normal Faldende til lav ok 19 Ja Must Max Normalt Must Max Normal Kører Falder til Normal Faldende til lav ok 20 Ja Must Max Højt Must Max High Kører Falder til High Faldende til lav ok 21 Ja Must Max Normalt Must Max Must Stop Stopper Falder til Normal Faldende til lav ok 22 Nej Must Max Lavt Must Max Normal Kører Falder til Normal Stigende til høj Irrelevant 23 Nej Must Max Lavt Must Max High Kører Falder til High Stigende til høj Irrelevant 24 Nej Must Max Lavt Must Max Must Stop Kører ikke Falder til Normal Ingen ændring Irrelevant

15 Fieldtest eksempel 11. april

16 Set fra en aggregators vinkel UseCase Aggregator ønsker at kunne bestemme VP ens driftstidspunkt og eleffektoptag, så elmarkedets krav til op- og nedregulering kan honoreres Forventning At få en højere sikkerhed for, at VP en starter, når diftsformerne High og Must Max vælges. Observation Vælges Blokering, standser VP en. Vælges derefter Normal, starter VP en forudsat spærretiden er udløbet, og der er varmebehov (udtrykt ved et beregnet integrale: gradminuttallet) Ved de nye driftsformer, High og Forced, hæves setpunktet for fremløbet internt, og i det sidste tilfælde produceres der også af og til varme til varmt brugsvand. Men så længe bygning eller brugsvandstank ikke kalder på varme, så kører VP en ikke

17 Set fra en aggregators vinkel (fortsat) Konklusion Hvorvidt den forventede adfærd reelt også er den UseCase som varmepumpe producenten har implementeret, er usikkert. Hvis de to modes High og Forced betyder, at at varmepumpen over en periode ville køre mere / forbruge mere effekt, end hvis den kørte i normal mode, så er det muligt dette vil kunne opnås med at hæve fremløbstemperaturen. Men, hvis der også er installeret termostater i bygningen, der begrænser bygningens varmeoptag, så vil det heller ikke have en effekt. I forhold til den beskrevne use-case herover, reagerer varmepumpen ikke som forventet på de to nye styresignaler High og Forced og giver derfor ikke aggregatoren en højere sikkerhed for at varmepumpen reelt starter, og kører i en længere periode.

18 Konklusion og perspektiver Det er vist, at der kan laves test Det er vist, at det giver mening at teste, fordi varmepumperne ikke reagerer ens på de forskellige styresignaler Vanskeligt at styre kompressoren i den enkelte varmepumpe: Spærretid før genstart (on/off VP) Varmebehov påkrævet (varmelagre kan være fyldte, radiatortermostater der lukker...) En større pulje af varmepumper bør statistisk set kunne bringes til at reagere forudsigeligt i en eller anden grad En aggregator kan have nytte af High og Blokering, fx opbygning af varmelager i High og Blokering i kogespids (lav hhv høj elpris) En DSO vil kunne bruge Max til netstabilisering, fx ved aktivering af elpatron El-måling. Hvordan fås feed-back om, hvor meget energi varmepumpen har brugt i de enkelte driftsmodes? (tidsopløsning) Time-up (max varighed af styrekommando ved ikke-normal drift): Ifølge SG Ready label 2 timer ved Blokering. Var ikke sat i de testede varmepumper Bør kunne stilles både i Blokering, High og Max i tilfælde af et hængende styresignal. Ikke urealistisk at SG Ready konstruktionen med 2 bit (4 styrekommandoer) kan benyttes også ved elbiler og solcelleanlæg, men også her kun ved styring af en pulje Til slut det store spørgsmål: Knap varmepumper SG Ready-godkendt, men anvendes denne styring overhovedet i nogen varmepumper???