Slutrapport ForskEL Varmepumper

Transkript

1 Slutrapport ForskEL Intelligent Fjernstyring af Individuelle Varmepumper

2 Indholdsfortegnelse Forord Resume og konklusion Indledning Udgangspunkt Platform Markedsmuligheder for varmepumper NordPool-markeder Systemydelser Interne ubalancer Business case Rammebetingelser Demonstrationshusene Hustyper Udvælgelse af husene Besøg og beskrivelse af husene Målersetup, usikkerheder og fejlkilder ved målingerne Brugerinvolvering Virtual Power Plant (VPP) Formål med VPP-serveren Overordnede styringskoncepter Indirekte styring (prissignaler) Direkte styring (central styring) Systemarkitektur VPP-serverens funktionalitet Grafisk brugerflade Anvendelse af VPP-serveren i den daglige drift hos den balanceansvarlige Styring af varmepumper Implementering af logikken Modellering og styring Planlægningsfasen (day-ahead) Husmodeller Intra-day kørsel Side 2 af 63

3 7 Standardisering Et varmepumpesystem Varmepumpemodel Nødvendige ændringer og tilføjelser til standarden Konklusion Resultater Opsamling på erfaringer Perspektiver A. Appendiks: Formidling A.1. Offentlig formidling A.2. Forskningspublikationer B. Appendiks: Tabel over fokushuse C. Appendiks: Informationsliste C.1. Indledning C.2. Systemoversigt C.3. Informationsoversigt C.4. Initialiseringsfase C.5. Driftsfase C.6. Informationsliste C.6.1 Template for beskrivelse af informationer C.6.2 Stamdata C.6.3 Målinger C.6.4 Status drift og funktioner Kontrol Opsætning Side 3 af 63

4 Forord Nærværende rapport afrapporterer ForskEL projektet Intelligent Fjernstyring af Individuelle Varmepumper (IFIV). Projektperioden har været 1. april 2010 til 1. juni Projektleder er Nordjysk Elhandel og øvrige partnere Neogrid Technologies, Aalborg Universitet, Aros Teknik og Eurisco. Ud over partnerne har der været en dansk underleverandør til softwarekodningen i projektet. Budgettet for projektet har været på 6,8 mio. kr. og heraf har 5,0 mio. kr. været PSO-midler. Der er udviklet en styring til varmepumper som er et gennembrud for den direkte styringsmetode. Projektet har samarbejdet med to andre projekter. Et projekt ledet af Energinet.dk, som i samarbejde med Energistyrelsen og det tidligere Elsparefonden har opsat styrebokse ved 300 varmepumper. Dette projekt har fået tilskud gennem en pulje på 400 mio. kr. der blev afsat på Finansloven 2010 og som fik navnet Skrot dit oliefyr. Projektet er selvstændigt rapporteret, men vil alligevel blive berørt i denne rapport, da nærværende projekt opererer gennem den udviklede platform i form af styrebokse, ekstra følere og den kommunikationsserver, som er etableret i forbindelse med styrdinvarmepumpe. Det andet er ForskEL-projektet Varmepumper et aktiv i fremtidens energisystem (VAFE ForskEL 10490). De tre projekter fik sammen titlen: "Fra Vindkraft til Varmepumper" og har haft en fælles følgegruppe og har holdt koordineringsmøder i løbet af projektperioden. Et nyt projektteam, der har en del sammenfaldende partnere med nærværende projekt, har fået bevilget ForskEL-midler til at fortsætte udviklingen af styringen, med nogle spændende udvidelser af projektkonceptet. Projektet READY Smart Grid Ready Controller for Heat Pumps forventes afsluttet i Med venlig hilsen Lotte Holmberg Rasmussen, Neas Energy (tidligere Nordjysk Elhandel) Projektleder Sidst revideret 17. december 2012 Side 4 af 63

5 1 Resume og konklusion I ForskEL projektet Intelligent Fjernstyring af Individuelle Varmepumper (IFIV) er der udviklet en styring til varmepumper, som er et gennembrud for den direkte styringsmetode. Projektperioden har været 1. april 2010 til 1. juni Projektleder er Nordjysk Elhandel og øvrige partnere er Neogrid Technologies, Aalborg Universitet, Aros Teknik og Eurisco, hver med forskellige opgaver i projektet. Der er ydet tilskud på 5 mio. kr. fra ForskEL-midlerne. Med en anseelig større andel af vind i energisystemet i Danmark de kommende år er det nødvendigt at øge elforbruget og at dette elforbrug er fleksibelt. Dvs. at forbruget ligger de steder, hvor elpriserne er lave i døgnet, idet dette som regel afspejler, at det blæser meget eller at det øvrige forbrug er lavt, eller begge. Samtidigt er det nødvendigt, at forbruget er fleksibelt i forhold til systemydelser indenfor driftsdøgnet, specielt regulerkraften, for at kunne kompensere for fejl i vindprognoserne. Varmepumper i private boliger kan være fleksible og det er et væsentligt element i at omlægge en del af varmeforbruget i Danmark fra fossile brændsler til el, der produceres på vindmøller. Dette projekt har haft to hovedformål: Analyse, udvikling og demonstration i praksis af, hvordan intelligent fjernstyring af individuelle varmepumpesystemer opbygges, dimensioneres og implementeres uden at forbrugerne mærker forringelse i komfort eller indsats og samtidig får en økonomisk gevinst og er med til at bidrage til klimaindsatsen. Demonstration af at forbrugsenheder, her eksemplificeret ved individuelle varmepumper, kan anvendes af en balanceansvarlig til både at flytte forbruget og til at levere regulering, balancering og systemydelser i energisystemet I projektet er der udviklet en VPP-server (Virtual Power Plant), hvor mange varmepumper styres som én enhed, set fra en balanceansvarlig. Samtidig er der udviklet algoritmer, der kan forudsige varmebehovet i det enkelte hus de kommende døgn. Løsningen har været demonstreret i fire huse og der har været en del kommunikation med og besøg ved husejerne. Energinet.dk har ledet et andet projekt, hvor der er blevet opsat styrebokse og ekstra følere hos forbrugerne, og udviklet en kommunikationsserver. Projektet hedder Styr din varmepumpe. Det er denne platform som nærværende projekt har anvendt og kommunikeret med varmepumperne igennem. En hussimulator beregner det forventede varmeforbrug i de enkelte huse og timer i de kommende døgn på baggrund af husets termodynamiske egenskaber dvs. varmetab, tidskonstant og akkumuleringsevne i tank eller konstruktion, antal beboere, normalt varmeforbrugskarakteristik, dvs. forbrugsvaner, lokale vejrprognoser for sol og udetemperatur, samt beboernes krav til indetemperatur og et bånd som temperaturen kan svinge indenfor. VPP en beregner på baggrund af det forventede varmeforbrug og spotpriserne en optimal plan for den enkelte varmepumpes kørsel det kommende driftsdøgn. Algoritmen giver et bud på elforbruget hver time. Den aggregerede plan for alle varmepumperne anvender den balanceansvarlige til indkøb på NordPool og i det efterfølgende døgn forsøges det at overholde planen. Side 5 af 63

6 Efter handel og efterfølgende inde i driftsdøgnet opdateres planen for varmepumperne hver time på baggrund af det faktiske varmeforbrug. Varmeforbruget kan for eksempel ændres pga. et andet forbrugsmønster f.eks. pga. ferie eller gæster, vinduer der åbnes, en brændeovn der tændes eller en anden solindstråling end forventet. Herudover beregnes en fleksibilitet for varmepumperne, således at der er mulighed for at levere regulerkraft til den systemansvarlige, dvs. Energinet.dk. I efteråret 2010 fik IFIV-projektet en liste fra Energinet.dk over de første 130 huse, hvor installationen af måleudstyr var i gang. IFIV-projektet har valgt ca. 10 anlægsværter til afprøvning og demonstration af styringsstrategier og muligheder. I de 10 huse har der dog været en del udskiftninger undervejs, idet det viste sig, at der var problemer med at finde nogen der var klar til at kunne fjernstyres, og hvor der i øvrigt ikke var tekniske problemer. Ud fra besvarelserne kan det udledes, at det er engagerede mennesker, der ønsker at være med i projektet. I notatfeltet på besvarelserne ses at enkelte direkte beder om at være med, og et par stykker har også ringet for at spørge, om de vil blive udvalgt. Af anlægsdataene ses det, at ejerne har villet ofre de ekstra penge på jordvarme og også overraskende mange på solvarme. Blandt de 10 fokushuse er der udvalgt repræsentanter for typiske ejendomme og familier samt forskellige tekniske løsninger. I indeværende projekt har VPP-serverens primære formål været at levere en samlet enkel teknisk adgang til at styre mange individuelle varmepumper, installeret i boliger med hver deres forskellige krav til komfort. VPP-serveren skal levere en fleksibel effekt, der automatisk og med kort varsel kan ændre varmepumpernes driftsplan og dermed flytte elforbruget. VPP-serveren leverer en markedskobling af varmepumpernes elforbrug, som en balanceansvarlig herved får muligheden for at tilgå via én samlet portal. De estimerede effektplaner aggregeres i serveren og præsenteres som en samlet plan med tilhørende fleksibilitet. VPP-serveren er forbundet til varmepumpeinstallationerne via Energinet.dk s kommunikationsserver. Herigennem kan der ad hoc hentes historiske måledata fra varmepumperne, samt sendes styrekommandoer og driftsplaner den anden vej. Yderligere hentes der via kommunikationsserveren historiske- og prognose-vejrdata. Kommunikationsprotokollen er implementeret som et XML/SOAP-baseret webserviceinterface. Interfacet til Nordjysk Elhandel er ligeledes implementeret via webservices. Her henter VPP-serveren spotprisprognoser samt de faktiske spotpriser, når de er tilgængelige og sender/indmelder hver time opdaterede effektplaner samt regulerkraftbud til PBAS, Nordjysk Elhandels egetudviklede indmeldingssystem. VPP-serveren udstiller en webservice der gør det muligt at aktivere regulerkraftbud som er ramt og skal aktiveres. Herefter beregnes nye start/stop planer, der sendes til varmepumperne, så de kan levere den ønskede effektregulering. Selve VPP-serveren er implementeret som en stand-alone applikation/server, hvor forretningslogikken kører og data gemmes. Den grafiske brugergrænseflade er implementeret som en separat applikation, der automatisk downloades og kører på klientmaskinen. Side 6 af 63

7 Projektet har understøttet udviklingen af en standard omkring fjernstyringen ved intelligent elforbrug. Der er udarbejdet et teknisk White Paper med beskrivelse af standarder indenfor elmålere til brug for forbrugsregulering. Der er primært fokuseret på datakommunikationen imellem elforbrugende enheder og elmåleren, samt mellem elmåleren og elselskabet herunder den balanceansvarlige. IFIV-projektet har således bidraget med viden, der er overdraget til arbejdsgruppen i form af en teknisk rapport. En rapport, som kan danne grundlag for de ændringer, der er nødvendige i standarden for at kunne håndtere varmepumper. Det konkluderes, at det der er specielt ved projektet er VPP-serveren og styringsalgoritmerne, baseret på en simulator for hvert hus der anvender en udviklet en termisk model og at der kan styres efter både spotpriser og regulerkraft. Med den modelbaserede styring er det i projektet vist, at det er muligt at forbruge el efter spotpriserne uden at det påvirker komforten for husejerne væsentligt. Simulatoren kan ikke forventes at rammer 100 % rigtigt i dens prædiktioner. Det har vist sig, at det typisk er muligt at forudsige kommende døgns energibehov (varme og brugsvand) med en nøjagtighed på 5 %. En ikke-forventet brugeradfærd kan dog let ændre på dette billede, men antagelig ikke på det aggregerede billede fra mange varmepumper. Der kræves dog et større statistisk materiale af antal varmepumper samt den tid algoritmerne kører for at kunne bedømme den nøjagtige kvalitet af hussimulatoren. Det vil også kunne give svar på, om unøjagtighederne i de individuelle husmodeller til en vis grad ophæver hinanden, så det samlede resultat bliver tæt på det ønskede. Det er vanskeligt med det nuværende erfaringsgrundlag at bestemme, hvor meget elforbrug der kan flyttes fra et tidspunkt til et andet. Husejerne i projektet har accepteret udsving i indetemperaturen på op til ± 2 ⁰C. Den mængde energi, der så kan flyttes er meget afhængig af den enkelte huskonstruktion, installation (under- eller overdimensioneret varmepumpe) samt årstiden på året. På grund af den store temperaturtidskonstant i mange bygninger vil det i mange dage være muligt at flytte hele varmeforbruget et helt døgn, bl.a. fordi VPP-serveren kan anvende forvarmning af huset til at udvide fleksibiliteten. Det økonomiske potentiale for den intelligente styring af varmepumpen ligger i udnyttelse af fleksibiliteten i spotprismarkedet, deltagelse i regulerkraftmarkedet samt intern balanceudjævning hos den balanceansvarlige. VPP-serveren har endnu for få brugere tilsluttet, ligesom afprøvningen ikke har fundet sted over en hel fyringssæson, til at det er muligt at konkretisere dette potentiale yderligere. Dette er imidlertid et af målene i videreførelse i READY projektet. Det helt væsentlige er dog, at der er udviklet en automatisk og ganske avanceret styring der er demonstreret i det virkelige liv hos rigtige elforbrugere, der har meldt sig til at være med i projektet. Side 7 af 63

8 2 Indledning 2.1 Udgangspunkt Udgangspunkterne for ForskEL 2010-projektet Intelligent Fjernstyring af Individuelle Varmepumper (IFIV) gennemgås herunder. Dvs. det er de problemstillinger som projektet oprindeligt tog udgangspunkt i, og som er blevet behandlet i projektet Integrering af vind vha. varmepumper Udgangspunktet er, som ved de fleste andre Smart Grid-projekter i Danmark, at Danmark indtil 2020 forventes at forøge andelen af vindkraft fra 20 til 50 % af forbruget. For at kunne integrere så meget vind i det danske elsystem er det for det første nødvendigt med et større elforbrug, som kan anvendes på tidspunkter, hvor det blæser mere end gennemsnittet. For det andet er det nødvendigt, at det nye elforbrug (og noget af det eksisterende) er fleksibelt, således at forbruget kan tidsforskydes. Varmepumper i husholdningerne opfylder begge disse kriterier. Dels er det et nyt elforbrug, der erstatter anvendelse af fossilt brændsel til varmeproduktion i individuelle oliefyr, dels er varmepumpernes elforbrug fleksibelt, dvs. selvom de skal opretholde varme og brugsvandsbehovet i husene, kan elforbruget flyttes pga. akkumuleringskapacitet. Udvikling af VPP - IT-værktøj til sammenbinding af varmepumpestyring og balanceansvarlig Projektet har haft fokus på udviklingen af en VPP-styring (Virtuel Power Plant), hvor varmepumperne i husene fjernstyres ud fra forskellige kriterier og forudsætninger. I en VPP-løsning styres mange enheder som én, set fra den balanceansvarlige. Balanceansvarlige spiller en central rolle i elsystemet da de køber og sælger el på NordPool og har det økonomiske og juridiske ansvar for at holde balancen i driftsdøgnet i forhold til det der er købt eller solgt dagen før. Det er således gennem de balanceansvarlige, at producenter og forbrugere køber og sælger strøm på NordPool og tilbyder forskellige former for op- og nedregulering til Energinet.dk, Danmarks systemansvarlige TSO. Flytning af forbrug ift. elmarkederne Det har været et udgangspunkt, at forbruget flyttes i forhold til i første omgang spotmarkedet derefter regulerkraftmarkedet. Hvis varmepumperne styres i forhold til de timer hvor spotpriserne er lavest, vil disse repræsentere de timer hvor der enten er meget vind i systemet eller hvor det øvrige forbrug er lavt. Eller begge. Varmepumperne kan dermed anses for en grøn teknologi, idet styringen både kan være med til at integrere en større andel vindkraft i det danske elsystem og kan undgå de timer, hvor det øvrige forbrug er højt, også kaldet peak shaving. Desuden er varmepumpestyringen forberedt til at kunne levere regulerkraft dvs. fleksibilitet i 15-minuttersmarkedet. Plan for varmepumpernes kørsel Noget af det specielle i dette projekt, er at der lægges en plan for den enkelte varmepumpes kørsel i det enkelte hus, dagen i forvejen, for hver time det kommende driftsdøgn. Overordnet har strategien for styringen, planlægningen af driften og justering af driften indenfor driftsdøgnet været: Side 8 af 63

9 Planlægning af driften i morgen (inden kl. 12, da der skal købes strøm på NordPool) Spotpriserne de kommende dage (prognoser) Varmebehovet de kommende dage beregnet på baggrund af: Husets karakteristika: Isolering, tidskonstant, varmeakkumuleringsevne enten i tank eller i konstruktion Antal beboere i huset Beboernes forbrugsvaner Beboernes krav til indetemperatur og komfortgrænser over døgnet Sol og temperaturprognoser for de næste dage Regulering af elforbruget indenfor driftsdøgnet (hver time) Varmeforbruget afviger det indeværende døgn fra det der blev forudsagt? Som førsteprioritet sikres temperaturen i huset (indenfor komfortbåndet), og tilstrækkeligt indhold i varmtvandstanken Planen opdateres løbende (dvs. + alle parametre under Planlægning af driften i morgen ) Regulerkraft (manuel regulering - 15 minutters-reserver) Opvejning af regulering i dag ift. senere ubalancer og spotpriser i morgen Hvilke komfortafvigelser kan tåles ift. besparelser / fortjeneste? Forbrugernes komfort opretholdes Det har været en forudsætning for de løsninger der er udviklet i projektet, at varmepumpeejernes komfort opretholdes. Dvs. at de ikke føler, at de har det for koldt eller varmt eller mangler varmt vand i forhold til, hvordan det var uden styringen. Det har dog samtidigt været forudsat, at temperaturen kan svinge inden for et bånd, hvor forbrugerne har den samme oplevelse af komfort. Temperaturbåndet er nødvendigt for at bygningen kan fungere som akkumulering af varme. Herudover har det været forudsat, at temperaturbåndet kan være bredere, når beboerne ikke er hjemme, og om natten når de sover. Forretningsmodeller Udgangspunktet var analyse af afregningsmuligheder og økonomiske incitamenter til styring af individuelle varmepumper i forhold til spot og systemydelser. For at et koncept med styring af individuelle varmepumper skal kunne udvikles og implementeres er det nødvendigt med økonomiske gevinster til både teknologileverandører, balanceansvarlige og forbrugere. Standardisering informationsmodeller Projektet har som udgangspunkt ville understøtte udviklingen af en standard omkring fjernstyringen ved intelligent elforbrug. Det var udgangspunktet, at der skulle udarbejdes et teknisk white paper, med beskrivelse af standarder indenfor elmålere til brug for forbrugsregulering. Der er primært fokuseret på datakommunikationen imellem elforbrugende enheder og elmåleren, samt mellem elmåleren og elselskabet herunder den balanceansvarlige. Brugerkontakt / opsætning ift. styring I projektet er der lagt vægt på at udvikle og demonstrere styringen i virkeligheden. Styrdinvarmpumpeplatformen er anvendt og løsningen koblet op på de styrebokse, der blev opsat i forbindelse med Side 9 af 63

10 Energinet.dk s projekt. Det har været forudsat, at varmepumpeejerne har været villige til at indgå i udviklingsprojektet, da de der har været med har sat flueben ved, at de gerne vil indgå i et forsøgsprojekt. 2.2 Platform Ovenstående udgangspunkter har været baggrunden for udvikling, implementering og standardiseringsinput af varmepumpestyringen i projektet. Herunder ses en skitse af den platform som varmepumperne har været styret igennem og som Energinet.dk har taget det overordnede ansvar for. I forbindelse med forsøgshusenes varmepumper er der eftermonteret styrebokse og ekstra følere. Styreboksen er udviklet af firmaet Liab og er koblet på en kommunikationsserver som de også har udviklet. Fra denne kan brugerne og andre trække data fra varmepumpernes følere. Igennem kommunikationsserveren kommunikerer VPP-serveren som modtager prisprognoser fra den balanceansvarliges IT-system PBAS, som VPP-serveren er koblet op til. Figur 2.1: Overordnet skitse af den platform der anvendes og den styring der er udviklet i projektet. Platformen vil blive beskrevet nærmere i et senere kapitel. Side 10 af 63

11 3 Markedsmuligheder for varmepumper En forudsætning for at styring af varmepumperne vil blive udviklet, implementeret og udbredt er, at der er økonomiske incitamenter for alle aktører i værdikæden. Vigtigst er de balanceansvarlige og forbrugerne, da de er baggrunden for en efterspørgsel der gør, at teknologileverandørerne udvikler teknologien. I projektet er det analyseret, hvilke markedsmuligheder, der er for varmepumperne og dette beskrives i kapitlet herunder. 3.1 NordPool-markeder Herunder ses de markeder der pt. eksisterer og som projektet har taget udgangspunkt i. Disse vil kort blive gennemgået. Der er fokuseret på de markeder der er relevante for varmpumperne. Figur 3.1: De elmarkeder der findes på NordPool og ved Energinet.dk Det finansielle marked El kan købes og sælges måneder og år før den fysiske levering. Disse forward-kontakter handles på det finansielle marked, der er en del af NordPool. Dette kan på sigt blive relevant for varmpumperne. Spotmarkedet Al produktion og forbrug, der ikke handles bilateralt, meldes ind på den fællesnordiske børs NordPool dagen før driftsdøgnet via de balanceansvarlige. Buddene skal være hos NordPool inden kl. 12. Herefter genereres en spotpris, et priskryds, for alle timer i det kommende driftsdøgn kl Dette betyder i praksis, at alle priser for hver time i året er forskellige. På spotmarkedet kan der meldes ind både prisuafhængigt eller prisafhængigt med en given mængde pr. time. Ved prisafhængige bud er der både mulighed for timeindmeldinger eller blokbud på minimum tre timer pr. blok. Nordjysk Elhandel udsender hver dag kl. 9 og 10 spotprisprognoser til producenterne for priserne i de næste fem driftsdøgn som de bruger til at melde ind efter. Det er også disse prisprognoser, der b.la. anvendes til at planlægge varmepumpernes drift det kommende driftsdøgn. Elbas Side 11 af 63

12 Når prisen er fundet i spotmarkedet, er der balance mellem produktion og forbrug for det kommende driftsdøgn. Inde i driftsdøgnet kan der handles på Elbas for at udligne senere opståede ubalancer op til en time før driftsdøgnet. Dette er NordPools ansvarsområde. 3.2 Systemydelser Inde i driftstimen er det de nationale TSO er, i Danmark Energinet.dk, der har systemansvaret for at opretholde balancen mellem produktion og forbrug og dermed frekvensen og spændingen i elsystemet. Ubalancerne skyldes afvigelser i forhold til indmeldinger for produktion og forbrug. Ubalancerne udlignes ved at Eneginet.dk udbyder og køber forskellige systemydelser. Der er forskel på de ydelser der købes i DK1 og DK2. Her er der fokus på DK1. De forskellige former for reserver i DK1: Primære reserver, også kaldet frekvensregulering eller frekvensstyrede reserver LFC reserver, også kaldet automatiske eller sekundære reserver Regulerkraft (manuelle reserver) Herudover bliver der udbudt kortslutningseffekt, reaktive reserver og spændingsregulering, men disse ligger udenfor dette projekts område og vil ikke blive omtalt. Regulerkraft (manuelle reserver) De manuelle reserver eller regulerkraft er et marked, hvor produktions- eller forbrugsenheder skal levere fuld regulering indenfor 15 min. Det er muligt at modtage rådighedsbetaling for at stå i reserve i manuelle reserver. Der udbydes dog kun meget sjældent rådighedsbetaling for nedregulering, mens der stadig udbydes rådighedsbetaling for opregulering. Dog er udbuddet for opregulering steget betragteligt siden de decentrale producenter pr. 1. februar 2007 fik muligheden for dagligt at give timebud, og priserne er som regel ganske lave. Derfor er der ikke kalkuleret med reservebetaling for manuelle reserver i projektet. Hvis der er vundet rådighed for de manuelle reserver skal der meldes aktiveringspriser ind. Dog kan priserne ændres op til en time før driftsdøgnet. Det er også muligt at byde ind med regulerkraft, selvom der ikke modtages rådighedsbetaling. Prisen og mængden kan ændres op til en time før driftstimen. Dog kan prisen ikke ændres, hvis enheden først er aktiveret. Disse bud går ind parallelt med de bud der kommer fra de enheder der modtager rådighedsbetaling. Det sidst vundne regulerkraftbud sætter prisen. Mindste bud er 10 MW og højeste 50 MW. Dvs. i øjeblikket skal buddene puljes, hvis der tilbydes mindre end 10 MW, hvilket er aktuelt for varmepumperne. Det er pt. ikke muligt at pulje produktion og forbrug sammen. Opreguleringsprisen er altid højere end spotprisen og nedreguleringspriserne er altid lavere end spotprisen. Energinet.dk kan aktivere den indmeldte regulerkraft på et vilkårligt tidspunkt i driftstimen. Varigheden er forskellig. Herunder ses et eksempel på, hvor meget priserne på spot og regulerkraft kan svinge over en uge og hvor meget produktioner fra forskellige typer enheder og forbruget kan variere. Side 12 af 63

13 Figur 3.2: Eksempel på en uge i DK1. Figuren viser produktion fra forskellige enheder og elforbruget samt priser på spotmarkedet og for op- og nedregulering i regulerkraft. Kilde: Automatiske reserver Medio 2012 er LFC-reserverne (Load Frequency Control) også kaldet automatiske reserver stadig ikke udbudt på daglig basis, men kun på månedskontrakter. Dette marked er således ikke relevant for varmepumperne. Primære frekvensstyrede reserver Primære reserver eller frekvensreserver er den hurtigste reserve der findes og anvendes til at stabilisere frekvensen, således denne svinger omkring de 50 Hz. Primærreserven kan leveres af produktions- og forbrugsenheder, der via reguleringsudstyr reagerer på nettets frekvensafvigelser. Primærreserverne består af og rekvireres både som opreguleringsreserver og nedreguleringsreserver i firetimers blokke. Der gives ikke betaling for effekt. Det kan være relevant for mindre forbrugsenheder at levere denne type reserve. Dette har ikke været behandlet i projektet, idet dette ikke har været muligt gennem den anvendte styreboks. 3.3 Interne ubalancer Ubalancer i driftsdøgnet skyldes produktions- eller forbrugsubalancer i forhold til det der er meldt ind af de balanceansvarlige. Udligning af ubalancer internt hos de balanceansvarlige kan ske enten ved at handle sig fri af ubalancen eller ved at kompensere for ubalance ved aktivt at kontrollere produktion eller forbrug. Ubalancer kan handles/justeres gennem hele døgnet. Oftest betaler de balanceansvarlige dog for de Side 13 af 63

14 ubalancer som producenter eller forbrugere forårsager. Vindprognoser og balance er meget tæt forbundne i forhold til minimering af vindubalanceomkostninger. 3.4 Business case Spotmarkedet vil være grundlaget for at flytte elforbruget til varmepumper (og øvrigt regulerbart forbrug). Varmepumperne vil blive meldt ind prisafhængigt vha. prisprognoserne. Priserne i markedet er som sagt dannet ud fra forskellige parametre, men indenfor et driftsdøgn vil det primært være vinden og forbruget der sætter priserne i de enkelte timer. Ved at drifte varmepumperne i de timer, hvor spotpriserne er lavest opnås at varmepumperne vil køre hvor det øvrige forbrug er lavt og/eller hvor det er forudsagt at det blæser meget. En af forudsætningerne for at kunne regne økonomien i styring af varmepumper er, at kende det antal timer, som varmepumpernes drift kan flyttes. Dette har betydning for, hvor mange timer, forbruget kan flyttes i spotmarkedet og for, hvor lang tid varmepumperne kan være fleksible i regulerkraftmarkedet. Med det begrænsede statistiske grundlag der er opnået i projektet, er det ikke muligt at konkludere på antallet af flytbare timer og det er derfor ikke muligt at udregne det økonomiske potentiale. De foreløbige beregninger som er lavet i forbindelse med projektet støtter op om Energinet.dk s vurdering af potentialet for den enkelte varmepumpeejer dvs kr./år for deltagelse i både spot- og regulerkraftmarkedet. Udregning af potentialet for deltagelse i regulerkraften er vanskelig, da flytning af forbruget på den enkelte varmepumpe kan betyde, varmepumpen skal køre anderledes senere i driftsdøgnet, hvor der allerede er handlet strøm og hvor ubalanceomkostningerne er ukendte på forhånd. Dette er specielt tilfældes, hvis driften på den enkelte varmepumpe forskydes væsentligt således at temperaturen ikke kan holdes inden for temperaturbåndet. Anvendelse af varmepumperne i regulerkraften kan således give enten en senere omkostning eller en indtægt, hvilket er umuligt af forudse. En måde at komme ud over dette kunne være, hvis den balanceansvarlige har en stor pulje af varmepumper og forskydning af elforbruget kan minimeres på den enkelte varmepumpe ved at fordele levering af f.eks. regulerkraft på mange varmepumper. På den måde kan den enkelte varmepumpes drift og temperaturen i huset holdes indenfor et bånd der betyder, at der ikke kommer en senere ubalance. Potentiale for antallet af varmepumper i Danmark Der har i de sidste år og i løbet af projektperioden været forskellige tal fremme med hensyn til, hvor stort potentialet er for antallet af varmepumper i Danmark. Energinet.dk vurderer i deres rapport Fremtidens fleksible og intelligente energisystem fra 2009, at boliger i 2025 udenfor fjernvarmeområderne vil være forsynet med varme fra varmepumper. Dansk Energi og Energinet.dk vurderer i en anden rapport Smart Grid i Danmark fra 2010, at der i 2025 kan være varmepumper, der potentielt kan styres. Den lille blå om varmepumper udgivet af Dansk Energi i 2011 anvender varmepumper i deres udregninger af potentialer. COWI har i et studie gennemført for Energistyrelsen 2011 Afdækning af potentiale for varmepumper til opvarmning af helårshuse i Danmark til erstatning for oliefyr vurderet, at der er potentiale for at oliefyr vil kunne erstattes af varmepumper. Der er således stor forskel på, hvordan potentialet vurderes, og det antal der bliver realiseret, har naturligvis betydning for, hvor stort forretningspotentialet for forskellige aktører er, herunder aggregatorer, f.eks. balanceansvarlige, der skal have økonomi i at styre varmepumperne. Side 14 af 63

15 3.5 Rammebetingelser I dette afsnit omtales forskellige rammebetingelser for varmepumperne. Som de ser ud nu, vil det ikke være muligt at anvende varmepumperne i fremtidens Smart Grid. Den vigtigste ramme for varmepumperne er muligheden for mindre forbrugere til at blive timeafregnet. Dette kan de principielt godt i dag, men pga. af bl.a. krav til datavalidering vil de få et abonnement, der slet ikke kan bære økonomien i timeafregningen. Halvdelen af forbrugerne har pt. fået installeret en fjernaflæst timemåler. Det er nødvendigt, at alle forbrugere får dette, og at der yderligere indføres timeafregning. Ellers vil der ikke være incitament til at flytte elforbruget fra varmepumperne til de timer, hvor prisen er lavest. Det vurderes, at der minimum vil gå 2-3 år, før dette kan være implementeret for alle forbrugere, måske en del flere år. Et skridt på vejen kunne være et krav om, at forbrugere med et større fleksibelt elforbrug, f.eks. elbiler og varmepumper, skal have timeafregning. Der er foreslået en såkaldt Tredje afregningsgruppe, hvor forbrugerne vil kunne få en afregning for elprisen der varierer time for time, men denne metode giver ikke mulighed for deltagelse i regulerkraftmarkedet, så den vil sandsynligvis ikke være nok til at få økonomi i styring af varmepumperne. I forhold til flytning af forbruget ud fra spotmarkedet er udfordringen, at selve elprisen kun udgør en mindre del af den samlede pris som forbrugerne betaler. Hovedparten udgøres af tariffer og afgifter. Det vil derfor sandsynligvis være en forudsætning for økonomien i styring af varmepumperne, at både tariffer og afgifter gøres dynamiske, for at skabe større forskel i forbrugernes priser hen over døgnet. En yderligere mulighed for at skabe mere økonomi i styring af varmepumperne er, at der etableres et marked for begrænsninger i netbelastningerne i de lokale distributionsnet. Dette vil blive taget op i forbindelse med forsættelsen af dette projekt i READY-projektet, som blev nævnt i forordet. I øjeblikket er netselskaberne langt fra kapacitetsgrænserne på næste alle radialer, men dette forudses at ændres med mange elbiler, varmepumper og solceller. I dag stiller Energinet.dk krav om, at alle fleksible forbrugsenheder, der melder ind prisafhængigt, dels skal godkendes af Energinet.dk og dels skal have selvstændig måling og afregning. Dette er en rammebetingelse der skal ændres, hvis varmepumperne skal have en realistisk mulighed for at blive anvendt i fremtidens Smart Grid. Regulerbart forbrug og produktion er underlagt køreplaner. Hver gang der sker en ændring skal der redegøres for, hvorledes det forventes at køre næste time. Derfor er det nødvendigt at være opmærksom på, om enhederne kører som de skal. Dette er således relevant for varmepumperne. Den udviklede styring vil kunne leve op til dette krav. Interessen fra de balanceansvarlige i at anvende varmepumperne til at flytte elforbruget og til regulerkraft vil afhænge væsentligt af forretningspotentialet. Hvis rammebetingelserne ikke ændres er det usandsynligt, at de balanceansvarlige har mulighed for at få tilstrækkelig økonomi i at styrevarmepumperne til at udvikle løsninger, hvor en del af indtjeningen/besparelsen skal deles med elforbrugerne, der også skal have et incitament til at lade deres varmepumpe styre. Side 15 af 63

16 4 Demonstrationshusene Som en del af projektet har det været et mål at finde 10 ejendomme, som kunne anvendes til demonstration af fjernstyringen, dvs. stop og start af varmepumperne i forhold til elmarkederne, uden at det går ud over den komfort, der er aftalt med husejerne. Herunder har det været et mål at registrere, hvordan husene reagerer ved forskellige varmeforbrugsmønstre, klimaforhold og evnen til at akkumulere varme. Det har således været en stor hjælp, at der har været adgang til samtlige data for alle ejendomme som har standard-målepakken gennem I forbindelse med Energistyrelsens skrotningsordning for oliefyr i blev ansøgerne givet en mulighed for at være med i et projekt med styring af deres nye varmepumpe. Projektet hedder: Styr din varmepumpe og blev startet af Energinet.dk med støtte af Energistyrelsen. En del husejere ( ) sagde umiddelbart ja. Der blev sendt spørgeskemaer til de interesserede for at få mere detaljerede oplysninger om husejernes varmepumper og huse. Hovedformålet var at få 300 anlægsværter til projekt StyrDinVarmepumpes målings- og styringsforsøg, hvortil der bl.a. er udviklet en styreboks af firmaet LIAB. I efteråret 2010 fik IFIV-projektet en liste fra Energinet.dk over de første 130 huse, hvor installationen af måleudstyr var i gang. IFIV-projektet har valgt ca. 10 anlægsværter til afprøvning og demonstration af styringsstrategier og muligheder. I de 10 huse har der dog været en del udskiftninger undervejs, idet det viste sig, at der med den første udvælgelse af huse var problemer med at finde nogen der var klar til at kunne fjernstyres, og hvor der i øvrigt ikke var tekniske problemer. Ud over de 10 fokushuse i IFIV-projektet, har Teknologisk Institut i deres ForskEL-projekt 10 andre ejendomme, som de måler på. De to projekter har haft dialog om de bygningsfysiske forudsætninger samt ønsker til målinger på de udvalgte fokushuse. 4.1 Hustyper I listen over de første 130 huse var der ejendomme i alle aldre: Det afspejler variationen i de boliger, som vil skifte til varmepumpe i de kommende år. Bygningerne er på mellem 100 og 400 m 2. Med hensyn til opvarmningssystem har 82 % radiatorer i huset og 79 % har gulvvarme. Som primær opvarmningsform angiver halvdelen (49 %) gulvvarme og den anden halvdel radiatorer. I forhold til husenes akkumuleringsevne er det interessant, hvilke materialer indervægge og gulve er lavet af. Her angiver 51 % at indervægge er af mursten eller beton. Resten er gips, træ, gasbeton eller andet. Ved gulvkonstruktionerne angiver 63 % den som beton og resten er typisk træ. Beboersammensætningen er også spredt. Der er i gennemsnit 3 beboere per hus, med en spredning fra 1-6 beboere, hvoraf en del er børn og unge. I spørgeskemaerne fra de 130 husejere fordeler fabrikaterne sig således: Danfoss: 33, Vølund: 27, DVI: 21, IVT: 11 og andre fabrikater med færre antal: Bosch, Evi Heat, GasTech Energi, Nilan, Octopus, Sabetoflex, Sanoy, SVK Energi, (Salling Vaske- og køleteknik) og Vaillant. Langt de fleste er jordvarmeanlæg og kun enkelte luft/vand anlæg. Desuden er der overraskende mange (22 stk.) der har kombinationsanlæg med solvarme. I forhold til akkumuleringsevne er det interessant hvor meget beholder-kapacitet, der er i husene. Ud af de 130 besvarelser har de 21 beholdervolumen på mellem 300 l og 500 l og en enkelt med 935 l. Side 16 af 63

17 Ud fra besvarelserne kan det udledes, at det er engagerede mennesker, der ønsker at være med i projektet. I notatfeltet på besvarelserne ses at enkelte direkte beder om at være med, og et par stykker har også ringet for at spørge, om de vil blive udvalgt. Af anlægsdataene ses det, at ejerne har villet ofre de ekstra penge på jordvarme og også overraskende mange på solvarme. En enkelt er også med i Energistyrelsens måleprogram for varmepumper vedrørende virkningsgrader. 4.2 Udvælgelse af husene Blandt de 10 fokushuse er der udvalgt repræsentanter for typiske ejendomme og familier samt forskellige tekniske løsninger. I udvælgelsen af de 10 ejendomme til de første analyser blev der lagt vægt på følgende: For at få variation i varmeforbrug og hustype blev der lagt vægt på at få både gamle og nye ejendomme med. Desuden blev der udvalgt forskellige husstørrelser og beboerantal. I forhold til akkumuleringsevne blev der valgt forskellige huskonstruktioner og beholderstørrelser og distribution af varmen gennem radiatorer og/eller gulvvarme. I forhold til fabrikater og anlægstyper er der valgt nogle af de sædvanlige varmepumper på det danske marked. Både for at se på mulighederne for styring og for at have kontakt med de vigtigste fabrikanter. I forhold til den generelle udbredelse af både jordvarme og luft/vand anlæg er der også valgt et eksempel på luft/vand anlæg, selv om der ikke er ret mange blandt de 130 husejere på listen fra Energinet. Dette forhold er måske ikke specielt afgørende for mulighederne for styring af varmepumpen, men der kan være nogle problematikker vedrørende luft/vand i forhold til afrimning og hvordan driften er forskellig mellem dag/nat og sommer/vinter. I forhold til valg af anlæg med solvarme var det oprindelig intentionen at have et par stykker med, men denne type anlæg er vanskelig at forudsige driften af. Anlægskombinationen er dog interessant. Dels fordi de kan repræsentere en fremtidig anlægskonstruktion, hvor energibesparelserne er optimeret, og dels fordi de ofte har en relativt stor beholder. Et andet forhold, der er vanskeligt at forudsige, er brug af brændeovn. Derfor er det også forsøgt at undgå huse med brændeovn, men det har været næsten umuligt. Geografisk er der taget hensyn til at anlæggene ligger i Midtjylland. Det skyldes at de i projektperioden er besøgt flere gange i forbindelse med registrering og klargøring til fjernstyring, og det er sket med udgangspunkt fra Århus. Desuden blev de udvalgte husejere inviteret til to fælles orienteringsmøder, og her var det praktisk, at de ikke skulle køre for langt. Ud fra de indtastede forbrug på olie og brænde er der udregnet et varmeforbrug. Det er en grov beregning, der ikke tager hensyn til brugsvandsforbrug og som anvender samme virkningsgrader på alle anlæg. Beregningen er foretager pr. m 2 hus og er mest for at sikre at forbruget har ligget på den rigtige side af en forudsætning om, at varmeforbruget højst må være 150 kwh/m 2. Desuden er der angivet en værdi af konstruktionens akkumuleringsevne ud fra de angivne materialer på indervægge og gulve, samt den primære opvarmningsform. Der er angivet 4 kategorier fra let til tung bygning, angivet som 40, 80, 120 og 160 Wh/m 2 K. Tabel med fokushusene findes i appendiks B. Side 17 af 63

18 4.3 Besøg og beskrivelse af husene Efter den første udvælgelse blev fokushusene besøgt for at beskrive den virkelighed, som varmepumpen indgår i. Det har ved udvikling og afprøvning af modellerne været vigtigt at have et klart billede af hvordan de pågældende forsøgs-huse egentlig så ud, og det har givet et bedre dialog med beboerne. Et eksempel gengivet (delvist) her nedenfor vedrørende installation nr. 977, som var det første hus projektet styrede på og hvor der er en meget velvillig og engageret varmepumpeejer. Figur 4.1: Billedet til venstre viser sydgavlen. Billedet til højre viser vestsiden. Døren er fra ventesal, der nu benyttes som kontor. Bygningen var oprindelig en stationsbygning. Beskrivelse af ejendommen Ejendommen er en gammel stationsbygning, der er blevet ombygget og efterisoleret i flere omgange. Der er nyrenoveret tagetage med 300 mm isolering under taget. Loftsetagen er ét stort rum, der bruges som sove- og gæsteværelse mv. Opvarmning er med radiatorer, der dog sjældent benyttes. I underetagen er der gulvvarme i det meste af huset, ovenpå 300 mm isolering og indstøbt i 100 mm beton. Indvendig isolering: 150 mm. Der er en brændeovn i stuen, men den benyttes stort set ikke. Ejeren vil gerne indberette brug af den i en periode. Figur 4.2: Principtegning af installation Side 18 af 63

19 Figur 4.3: Billedet til venstre er toppen af akkumuleringstanken. Billedet til højre er toppen af varmepumpen. Figur 4.4: Billedet til venstre viser temperaturmåleren i stuen, der vender mod vest. Billedet midt er udeføleren sidder under udhæng mod vest. Billedet til højre er styreboksen, hvor den grønne boks er LIABs computer. Boksen ved siden af er modtageren af de tråd. I forbindelse med besøgene blev der orienteret om projektet, og der kunne svares på eventuelle spørgsmål fra husejerne. 4.4 Målersetup, usikkerheder og fejlkilder ved målingerne Princippet i målinger i projekt StyrDinVarmepumpe: Elforbrug til varmepumpen. Både til kompressor, interne pumper, elpatron og styring. Måles af elmåler i styreboksen. Varmeforbrug til rumopvarmning. Måles ved flowmåling samt to temperaturmålinger. Disse værdier regnes sammen hvert 5. minut til den varme, der tilføres rumvarmesystemet. Side 19 af 63

20 Varmeforbrug til opvarmning af brugsvand. Måles og udregnes på samme måde som ved rumopvarmning. Figur 4.5: Principskitse overvarmepumpeinstallation med styreboks. I forbindelse med opstart af projekt StyrDinVarmepumpe blev måleusikkerheder vurderet, og det er beskrevet i et notat: Hovedkonklusionerne i notatet er, at der er usikkerhed i målingerne af flow i varmekredsen. Flowet kan måles med +-4 % i intervallet 5-12 l/min. Desuden er der usikkerhed på temperaturmålingerne, bl.a. fordi de to sensorer er af forskellige fabrikater og måleprincipper. Derudover er de ikke kalibreret sammen som ved de energimålere, der anvendes til for eksempel fjernvarme. Her anslår notatet en usikkerhed på +-0,8 o C. Ved en temperaturforskel på 10 o C mellem frem og retur i varmekredsen fås en usikkerhed på COPberegningen på ca. 12 %. Efterfølgende har det vist sig, at temperaturforskellen mellem frem og retur oftest er langt under 10 o C og derfor kan usikkerheden på COP komme op på +-20 %. 4.5 Brugerinvolvering Som nævnt har de involverede husejere været besøgt flere gange for at beskrive husene og installationerne og for at forberede varmepumpens egen styring til ekstern styring. Side 20 af 63

21 Beboerne i fokushusene er blevet inviteret til to møder i forløbet (et i marts 2011 og et i februar 2012). Her er brugerne orienteret om baggrunden for projektet, og det har givet anledning til mange spørgsmål og livlig debat. Der har været fin opbakning og interesse for møderne. I starten af 2012 blev nogle af beboerne interviewet af DTU. Det gav yderligere information om baggrunden for de involveredes lyst til at gå med i projektet. Disse interviews er en del af et større projekt, som DTU vil afrapportere senere i Som et forsøg er der også blevet etableret en særlig SMS-tjeneste hvor deltagerne fra fokushusene har kunnet sende spørgsmål eller oplevelser til. Dette blev brugt flittigt af nogle, specielt i den uge, hvor de blev opfordret til at sende SMS er. Andre synes ikke, at de havde så meget at rapportere. Side 21 af 63

22 5 Virtual Power Plant (VPP) Formålet med projektet har bl.a. været at flytte varmepumpeelforbrug fra timer med lave elpriser til timer med høje elpriser. I en traditionel installation er det varmepumpernes egen styringsalgoritme der bestemmer varmeproduktionen og dermed elforbruget, typisk er der en fast reference-rumtemperatur f.eks. 21 grader. Hvis varmepumpens elforbrug skal flyttes, kan brugeren ikke regne med, at der altid er den samme rumtemperatur, men må være indstillet på, at den ændrer sig. Set fra brugeren er en IFIV-styret varmepumpe automatisk, således at brugeren ikke skal tage stilling til elpriser, men skal acceptere temperaturvariationer indenfor et aftalt temperaturbånd. Følgende afsnit er en beskrivelse af, hvordan IFIV VPP-serveren er opbygget og hvilken funktionalitet der er blevet implementeret og demonstreret på de tilsluttede varmepumper. Herefter beskrives opbygningen af VPP-applikationen, hvor der fokuseres på hvordan der interageres med applikationen, samt hvilke interfaces, der er tilgængelige når funktionaliteten skal implementeres i et mere overordnet it-system. Sidst gennemgås de resultater, der er opnået gennem demonstrationsforløbet samt de udfordringer, der har været i forbindelse med den praktiske styring af varmepumperne. Dernæst perspektiveres der i forhold til de næste naturlige steps hen imod et mere kommercielt setup. 5.1 Formål med VPP-serveren I indeværende projekt har VPP-serverens primære formål været at levere en samlet enkel teknisk adgang til at styre mange individuelle varmepumper, installeret i boliger med hver deres forskellige krav til komfort. Serveren skal herved levere en fleksibel effektpulje, der automatisk og med kort varsel kan ændre varmepumpernes driftsplan (flytte elforbruget). Den praktiske demonstration viser følgende to driftsscenarier op mod den balanceansvarlige: 1. Puljen af varmepumper styres via VPP-serveren som et reelt kraftværk (CHP mode), hvor a. Der automatisk sendes en day-ahead plan til den balanceansvarlige, der handler på NordPool ud fra mængden b. Der leveres automatisk op-/nedreguleringsbud for den kommende time c. Ved aktivering af regulerkraftbud fra den balanceansvarlige, leveres den ønskede effekt d. VPP ens performance vurderes løbende i forhold til den indmeldte plan 2. Fleksibiliteten fra varmepumperne kan anvendes som fleksibel effekt til intern balancering hos den balanceansvarlige aktør, hvor serveren a. Leverer et samlet online overblik over VPP-status og fleksibel effekt b. Ved forespørgsel leveres specifik effekt c. Giver mulighed for at analysere og optimere effektscenarier og konsekvenser Populært sagt leverer VPP-serveren en markedskobling af varmepumpernes elforbrug, som en balanceansvarlig herved får muligheden for at tilgå via én samlet portal. Varmepumpernes effekt estimeres på baggrund af de enkelte huses termodynamiske egenskaber, så husejerens krav til indetemperatur og komforttemperaturgrænser til hver en tid overholdes. Yderligere anvendes lokale vejrprognoser samt elpriser i beregningen. De estimerede effektplaner aggregeres i serveren og præsenteres som en samlet plan med tilhørende fleksibilitet. Side 22 af 63

23 5.2 Overordnede styringskoncepter Der diskuteres i dag to overordnede styringskoncepter i forbindelse med fleksibelt elforbrug, der mere eller mindre supplerer hinanden, nemlig indirekte styring ved prissignaler og direkte styring (central styring). Styres forbruget lokalt via prissignaler, vil planlægningen af den mest optimale drift foregå lokalt. Prissignalerne vil typisk være ens for relativt store geografiske områder, hvorved en stor samtidighed i forbruget introduceres. Ved den central styring vil det enkelte forbrug blive optimeret og styret fra central hånd, hvilket giver mere nuancerede styringsmuligheder. Energinet.dk opererer med strategier indenfor styring af forbrug vha. såvel prissignaler som direkte (central) styring 1. Prissignalerne vil til en vis grad opfylde behovene for at flytte forbruget rundt ved at lade markedskræfterne styre niveauet. Prissignalerne tænkes ens i større geografiske områder, som f.eks. hele landet eller måske ned til en bydel. I situationer, hvor der er behov for at styre mere lokalt vil prissignalerne alene ikke kunne levere den ønskede forbrugsrespons, hvorefter en mere direkte styring skal tage over. Energinet.dk forventer at begge styringsstrategier fremadrettet kommer til at supplere hinanden. I det følgende præsenteres og diskuteres de to overordnede ydergrænser samt implikationen på datamodellerne. Dernæst præsenteres de nødvendige informationsmodeller for systemet Indirekte styring (prissignaler) I det følgende beskrives scenariet hvor prissignaler anvendes til at introducere ændringer i elforbruget hos varmepumpeejerne. Der fokuseres alene på fordelene og ulemperne ved et prissignal, for på den måde at beskrive det ene yderpunkt. Som prissignal tænkes der ikke på spotpriserne alene, som der ofte refereres til. Prissignalet kan fastsættes af den balanceansvarlige eller andre aktører efter aftalte regler, således forbruget får den ønskede opførsel. Det kan være: Elmarkedets behov for regulerkraft Elnettets behov for at reducere forbrugsspidser Den balanceansvarliges behov til at sikre intern balance Fordelen ved prissignaler er, at det kan introducere en markedsbaseret model ude ved forbrugeren, så forbrugeren eller forbrugerens udstyr selv kan tilrettelægge deres forbrug, hvilket giver en mere simpel kommunikation og standardisering. Prissignalet skal, helt ude ved forbrugeren, afspejle den reelle omkostning/pris ved at forbruge strøm i en givet tidsperiode. Herved åbnes op for at lade markedskræfterne regulere forbruget. Det forudsættes dog, at prissignalet er en sekvens af priser, der indeholder den aktuelle pris for den nuværende tidsperiode, men også indeholder en forventet prisudvikling for de kommende timer. Ellers kan udstyret kun reagere nu og her, og vil ikke selv kunne vurdere om det samlet set vil være mere fornuftigt at vente med at reagere til et senere tidspunkt. 1 Seminar om Smart Grid - fremtidens intelligente elsystem, 30. august 2010, Carsten Strunge Side 23 af 63

24 Omvendt er ulemperne ved prissignaler, at det er nødvendigt med meget lokale prissignaler, hvis de skal bruges til at håndtere flaskehalsproblemer på en lavspændingsradial. Dette betyder meget komplekse prissignaler. En anden karakteristik ved varmepumpen er, at den skal køre et bestemt antal timer om dagen for at opretholde komforten og udskyde eller afbryde forbrug til senere. Prissignalstyring har den uheldige egenskab at dette erstatningsforbrug er vanskeligt at placere, hvorimod placeringen af dette erstatningsforbrug ved direkte styring til en vis grad kan styres Direkte styring (central styring) Direkte styring er den anden modpol i et spekter, hvor der centralt besluttes hvordan der skal ageres lokalt, under hensynstagen til specifikke lokale krav. Den lokale enheds primære funktion er her at modtage styresignaler fra en central server, som mere eller mindre blindt eksekveres. Dog vil der lokalt være en styring der overtager, hvis f.eks. indetemperaturen afviger fra det aftalte. Forretningslogikken vil være placeret centralt mens den lokale styreboks opsamler måledata, som sendes tilbage centralt og ellers styrer varmepumpen direkte ud fra de ordrer der modtages. Denne styringsform åbner op for, at driften af de enkelte lokale anlæg kan optimeres og disponeres på tværs, idet der centralt vil være et billede af hvordan de enkelte anlæg kører. Dette vil ikke umiddelbart være muligt med indirekte prissignalstyring baseret på områdepriser. I indeværende projekt er der foretaget en praktisk implementering og demonstration af et system, der anvender direkte central styring som overordnet styringsstrategi. 5.3 Systemarkitektur Testplatformens overordnede opbygning er beskrevet i et tidligere afsnit. Formålet med indeværende afsnit er at uddybe systemarkitekturen for VPP-serverens teknologivalg samt at beskrive hvorledes VPPserveren interfacer med dels Energinet.dk s generelle platform dels interfaces til den balanceansvarliges ITsystem. Hos Nordjysk Elhandel anvendes et egetudviklet produktionsbalancesystem, der hedder PBAS. Helt overordnet er VPP-serveren forbundet til varmepumpeinstallationerne via Energinet.dk s kommunikationsserver. Herigennem kan der ad hoc hentes historiske måledata fra varmepumperne, samt sendes styrekommandoer og driftsplaner den anden vej. Yderligere hentes der via kommunikationsserveren historiske- og prognose-vejrdata. Kommunikationsprotokollen er implementeret som et XML/SOAP-baseret webserviceinterface. Side 24 af 63

25 Figur 5.1: Systemarkitektur for demonstrationsplatformen, hvor bokse med rød baggrundsfarve repræsenterer Energinet.dk's platform, den grønne baggrundsfarve repræsenterer systemer hos Nordjysk Elhandel og den blå baggrundsfarve repræsenterer IFIV VPP-serveren hos Neogrid Technologies samt internettet. Interfacet til Nordjysk Elhandel er ligeledes implementeret via webservices. Her henter VPP-serveren spotprisprognoser samt de faktiske spotpriser, når de er tilgængelige og sender/indmelder hver time opdaterede effektplaner samt regulerkraftbud til PBAS. Ønskes der via PBAS at aktivere et regulerkraftbud, modtager VPP-serveren dette. Herefter beregnes nye start/stop planer, der sendes til varmepumperne, så de kan levere den ønskede effektregulering. Selve VPP-serveren er implementeret som en stand-alone applikation/server, hvor forretningslogikken kører og data gemmes. Den grafiske brugergrænseflade er implementeret som en separat applikation, der automatisk downloades og kører på klientmaskinen. Brugergrænsefladen kommunikerer via et webservicesinterface til serveren. Ønskes en yderligere grad af integration i den balanceansvarliges ITsystem, vil der via selvsamme webservice kunne implementeres en wrapper, der generelt muliggør direkte interaktion med VPP-serveren fra eksterne systemer. 5.4 VPP-serverens funktionalitet Følgende afsnit beskriver hvilke funktionaliteter, der er implementeret i VPP-serveren. Der tages udgangspunkt i operatørens (den balanceansvarlige) interaktion med serveren via den grafiske brugerflade og hvordan operatøren kan styre den aggregerede fleksible effektpulje fra varmepumperne, fremfor hvordan funktionaliteten er implementeret i den underlæggende forretningslogik i serveren. Hovedfokus er hvordan energiforbruget kan flyttes i forbindelse med indkøb på spotmarkedet. Helt overordnet er VPP-serveren designet til at understøtte de processer og aktiviteter, som en balanceansvarlig aktør dagligt gennemløber i forbindelse med planlægning og indmelding af effektplaner (produktion og forbrug) til NordPool, samt at levere funktionalitet til at sikre effektbalancen nu og her i forhold til de dispositioner, der er foretaget mod markeder og aktører. Side 25 af 63

26 Dette er i VPP-serveren implementeret som to overordnede modes, en day-ahead mode, hvor kommende døgns effektforbrug planlægges og indmeldes, samt en intra-day mode, hvor der løbende gives et overblik over hvordan VPP-serverens aktuelle effektforbrug løbende udvikler sig i forhold hvad der er indmeldt og indkøbt på NordPool. I begge modes er det muligt for en operatør manuelt at justere effektplanerne, analysere konsekvenserne af ændringerne/afvigelserne samt submitte ændringer. Følgende forretningsmål er implementeret i VPP-serverens funktioner: Forretningsmål Day-ahead Intra-day Understøttes i VPP-serveren Optimering af driftsplan ud fra en priskurve Flytning af forbrug Disponere på NordPool, spotpris/prisafhængige bud Disponere på ELBAS Fjerne interne ubalancer Afbrydelighed -(panikknappen) Regulerkraft (op-/nedregulering) Tabel 5.1: Forretningsmål implementeret i VPP-serveren. 5.5 Grafisk brugerflade Funktionaliteten beskrevet i foregående afsnit er afspejlet i opbygningen af den grafiske brugergrænseflade vist herunder i figur 5.2. På fanen øverst til venstre kan operatøren vælge hhv. planlægningsmode (dayahead) eller driftsdøgnsmode (intra-day). I hvert af disse vinduer afbilledes forskellige typer planer, som varmepumpernes kørsel optimeres efter. I forbindelse med demonstrationsprojektet er alle faner medtaget. Forskellen mellem planerne er beskrevet i tabel 5.2 herunder. Plan Initial Spotprice optimized Scenario Submitted Active Beskrivelse Indeholder varmepumpernes forventede kørsel uden fjernstyring Her er varmepumpernes driftsplan optimeret i forhold til en prognose for spotprisen, under hensyntagen til brugerens ønskede temperatur og komfortgrænser I denne driftsplan kan operatørens manuelle ændringer via brugergrænsefladen foretages og gemmes Denne driftsplan sendes til PBAS inden planlægningsvinduet lukker Den aktive og endelige driftsplan, som er sendt ud til varmepumperne og som de kører efter Tabel 5.2: De forskellige planer, som beregnes i VPP-serveren for hhv. intra-day og day-ahead. Planlægning Øverste figurområde på skærmbilledet i Figur 5.2 viser planlægningsinformation for day-ahead. Tidsaksen viser totalt 48 timer, hvor det lysegrønne område i midten viser day-ahead døgnet fra midnat til midnat, mens det grå område til venstre viser de sidste 12 timer af det nuværende døgn (intra-day). Side 26 af 63

27 Den røde trappekurve angiver den estimerede aggregerede effekt for varmepumperne time for time. De grønne søjler angiver fleksibiliteten, der er defineret som den effektmængde, der for en givet time kan skrues op eller ned, hvis effekten i andre timer fastholdes. Fleksibiliteten i det viste billede er konstant fra time til time. Dette skyldes at funktionaliteten stadig er under udvikling og det vil ikke være det endelige billede. Bagved kan skimtes en gul kurve, der viser energilageret, som er den ækvivalente elforbrugsreserve oplagret i huset og som kan udnyttes indenfor komfortgrænserne. For hver time har operatøren (hos den balanceansvarlige) mulighed for at justere i den samlede effektplan ved dels at maksimere eller minimere effektforbruget i udvalgte timer, dels at sætte et absolut effektniveau. Herefter kan der beregnes en ny plan, der viser konsekvenserne for de resterende timer med hensyn til effekt samt pris. Er ændringerne acceptable, kan planen submittes med ændringer. Omkostninger Det midterste figurområde viser omkostningen for den aktuelle plan time for time, baseret på en prognose for spotprisen samt den realiserede spotpris, når den er tilgængelig. Prisen vises som den blå trappekurve, mens de timebaserede omkostninger afbilledes som søjler. Figur 5.2: Skærmbillede fra brugergrænsefladen til IFIV VPP-serveren, der viser day-ahead planlægningsvinduet. Side 27 af 63

28 Energiomkostninger (24 timer) Nederste figurområde viser den akkumulerede omkostning for de forskellige planer summeret for de 24 timer som planlægningen omhandler. Herved er det muligt at sammenligne omkostningen for planerne samt se konsekvensen af eventuelle manuelle ændringer. Day ahead Figur 5.3 viser intra-day-skærmbilledet, hvor to af de tre figurområder fra day-ahead skærmbilledet er de samme, foruden der er tilføjet en tidslinje, der viser øjeblikkeligt tidspunkt på døgnet. Tidslinjen opdateres løbende. Graferne til højre for tidslinjen er estimater, mens graferne til venstre er baseret på reelle målte data. På det øverste figurområde vises sorte markører øverst for at indikere, at der er indmeldt regulerkraftbud. Hvis et bud er blevet aktiveret og leveret i en time, vil en søjle over eller under den røde realiserede effektplan vise mængden af dels op- eller nedreguleret effekt. VPP-serveren beregner hver time nye planer for at sikre, at varmepumperne altid leverer den nødvendige effekt i forhold til de aftalte komfortniveauer. Herved sikres det, at uforudsete hændelser bliver håndteret rettidigt. Midterste område viser overensstemmelsen mellem den aktuelle plan samt den plan, der blev indmeldt døgnet før. Den blå trappegraf er den indmeldte plan, mens den gulbrune graf er den aktuelle plan. Forskellen mellem disse grafer giver effektubalancen time for time. Side 28 af 63

29 Figur 5.3 Skærmbillede fra brugergrænsefladen for IFIV VPP-serveren, der viser intra-day-vinduet. 5.6 Anvendelse af VPP-serveren i den daglige drift hos den balanceansvarlige VPP-serveren beregner løbende nye driftsplaner baseret på de nyeste tilgængelige data (måledata fra varmepumper, vejrprognoser og prisdata). Foretager operatøren ikke manuelt ændringer i planen, indmeldes den prisoptimerede plan automatisk til PBAS umiddelbart inden planlægningsvinduet lukker. Denne plan fungerer herefter som den referenceplan, som VPP-serverens performance evalueres op imod, og som er den plan den balanceansvarlige via PBAS indkøber el efter på NordPool. I driftsdøgnet leverer VPP-serveren løbende informationer omkring hvordan den aggregerede effektpulje ligger i forhold til den indmeldte plan, samt andre parametre omkring hvor meget effekt, der kan justeres op eller ned. VPP-serveren melder automatisk bud ind for den efterfølgende hele time baseret på den beregnede fleksibilitet. Modtager serveren et aktiveringssignal for en given time fra PBAS, der indeholder en effektmængde samt en tidsperiode, aktiveres varmepumperne automatisk, så den ønskede effektmængde leveres. VPP-serveren kan modtage automatiske aktiveringssignaler for indeværende samt den umiddelbart efterfølgende time. Via brugergrænsefladen kan operatøren, uanset hvilke bud, der er indmeldt til PBAS, manuelt bestille en effektmængde, der enten skal leveres med det samme eller som skal leveres i en af de efterfølgende timer. Intervenerer operatøren den automatiske drift, vil serveren ikke kunne leve op til de allerede indmeldte bud. Men operatøren har muligheden, hvis det findes nødvendigt. Side 29 af 63

30 Integrationen mellem VPP-serveren og NEAS s PBAS system, er lavet vha. en række webservices på begge sider. PBAS udstiller webservices, som gør det muligt for VPP-serveren at: - Hente prisprognoser og faktiske spotpriser - Indmelde forventet elforbrug på timeniveau (spot), som efterfølgende bliver købt på elbørsen af NEAS - Indmelde bud på manuel regulerkraft til opregulering eller nedregulering VPP-serveren udstiller en webservice der gør det muligt at aktivere regulerkraftbud som er ramt og skal aktiveres. Integrationen er kørende, dvs. de mængder som VPP-serveren bestiller i spotmarkedet day ahead, bliver handlet af NEAS på børsen. Mængderne er dog så små (f.eks. 0,003 MWh) at de ikke syner af noget i de interne systemer, så længe der kun er få varmepumper. Figur 5.4: PBAS web-siden hvor producenter/forbrugere normalt melder ønsket produktion/forbrug ind i MWh day ahead. Her ses, at der er lagt spot-forbrug ind i 24 timer, samt op- og nedreguleringsbud frem til indeværende time +2. Skærmbillede fra brugergrænsefladen til IFIV VPP-serveren, der viser intra-day-vinduet. Side 30 af 63

31 5.7 Styring af varmepumper Behovsstyrede og on/off varmepumper Der er i dag to typer af varmepumper på markedet, de on/off-styrede og de inverterstyrede. Hovedparten af de varmepumper, der deltager i projektet er de on/off-styrede. On/off-styrede varmepumper karakteriseres ved, at de enten kører med maksimal effekt eller at de er slukkede. Inverterbaserede varmepumper kan derimod reguleres trinløst indenfor et givet område. Dette kan udmønte sig i forskellig effektfordeling i driftstimen, se figuren nedenfor. Figur 5.5: Illustration af to forskellige typer varmepumpekørsel I Figur 5.5 er der vist et eksempel, hvor to varmepumper leverer et fast effektforbrug i en time. Den on/offstyrede varmepumpe kører 100 % fra minutter i timen, hvorimod den anden varmepumpe, der kan køre trinløst, kører fladt 16,6 % i timen. I IFIV-projektet er der hovedsagelig on/off varmepumper til rådighed og alle varmepumper betragtes og styres for nemheds skyld som on/off styrede. For at der opnås en flad belastning henover timen med de on/off styrede varmepumper er det således nødvendig at sende individuelt fordelte start-stop signaler ud til den enkelte varmepumpe, således det samlede bidrag pakkes rigtig. Dette er lettere for den inverterbaserede varmepumpe, hvor den flade fordeling for mange varmepumper adderes pænt. Styringskoncepter Styring af varmepumper fra en direkte styrende VPP kan principielt foregå på to måder: Styring af indetemperaturen ved justering af varmepumpens varmekurve (setpunkt) Direkte tænd og sluk af varmepumpen Varmepumperne i IFIV-projektet understøtter alle en variant af tænd- og slukstyring. Kun et enkelt fabrikat har i løbet af projektet fået udviklet den funktionalitet, der muliggør en fjernstyret justering af setpunktet. For at tilgå flest mulige varmepumper med en og samme styring er der i forbindelse med udviklingen af VPP-serveren udelukkende fokuseret på on/off styringen. Denne styring fungerer i praksis ved at varmepumpernes EVU-indgang (Elektrizitäts Versorgungs Unternehmen) anvendes. EVU-indgangen giver mulighed for at spærre varmepumpens drift. Udfordringen Side 31 af 63

32 ved at anvende denne tilgang er, at varmepumpen kun starter igen, hvis huset kalder på varme. For at være helt sikker på, at varmepumpen starter op, skal varmepumpens varmekurve hæves, så den kommer til at ligge ved den øverste temperatur-komfortgrænse. På denne måde kan varmepumpen snydes til at tro, at den er bagefter og huset har behov for at få tilført varme. Det vil så være VPP-serveren, der har til opgave at opretholde den ønskede temperatursetpunkt i huset. 5.8 Implementering af logikken For den enkelte varmepumpe beregner IFIV-serveren hver formiddag en optimeret driftsplan med start- og stoptidspunkter, som gælder for kommende døgn. Denne driftsplan er optimeret ud fra en spotprisprognose modtaget fra PBAS. Begrænsningen i optimeringen udgøres af en komforttemperatur med tilhørende øvre og nedre grænse, som husejeren oplyser, samt det statistisk målte forbrug af varmt vand. For evt. at prioritere komforttemperaturen kan optimeringen pålægges en straf for at afvige fra det temperatursetpunkt, som er aftalt for det enkelte hus. Således skal der en større økonomisk gevinst til at flytte kørslen væk fra komforttemperaturen hen imod ydergrænserne. Den færdige driftsplan gemmes og sendes ud i varmepumpen. Som tidligere nævnt anvendes styring med individuelle start- stopsignaler til de enkelte varmepumper, for at sikre en flad samlet belastning indenfor timen. De endelige driftsplaner tilgodeser ligeledes evt. krav til minimums køre- og hviletid for de enkelte varmepumpefabrikater. Det har vist sig, at de tilsluttede varmepumper i demonstrationsprojektet ikke har kørt optimalt i mange installationer mht. minimums køreog hviletid. Driftsplanerne for alle varmepumperne aggregeres nu og sendes tilbage til PBAS for videre disponering. Når driftsplanerne med start- og stoptidspunkterne er sendt ud bliver de automatisk aktiveret i LiabSG-boksens scheduler. Til at overvåge huset og foretage korrigerende handlinger anvendes to sikkerhedsfunktioner i VPPserveren. Der foretages timeopdateringer af husets modeller og behov ud fra nyeste målinger. Ligeledes måles temperaturen i de enkelte huses brugsvandstanke. Er den for lav kan det give anledning til en opdatering af driftsplanen. I installationer, hvor der af tekniske årsager ikke måles en temperatur på det varme brugsvand, er der indført en timerfunktion, således varmepumpen startes op med en minimumshyppighed. Da brugsvandsopvarmningen i varmepumpen er prioriteret, sikrer dette varmt brugsvand. Hvis driftsplanerne opdateres efter de er indmeldt i PBAS og den balanceansvarlige har disponeret (indkøbt på NordPool), er der risiko for at skabe ubalance hos den balanceansvarlige. Til dette formål indeholder IFIV-serveren funktionalitet, som skaber færrest mulige ændringer time for time, i en periode frem svarende til den periode hvor forbruget allerede er indmeldt og disponeret. Indtil videre har timeopdatering af planer været aktiveret i IFIV-serveren. Når huset kommer ind i driftsdøgnet aktiveres start- og stopsignalerne i scheduleren. I driftsdøgnet er der implementeret automatisk indmelding og automatisk PBAS-aktivering af op- og nedreguleringsbud ud fra mulighederne i IFIV-serveren. Dette sker i henhold til Nordjysk Elhandels eksisterende tidskrav for de tilsluttede værker. Indtil videre tilbydes VPP-ens samlede fleksibilitet som op- og nedregulering. Udover den automatiske web-service-interaktion med PBAS understøtter IFIV-serveren som tidligere nævnt også manuel styring fra en operatør. Her er mulighederne via GUI en (Graphic User Interface) mangfoldige. Side 32 af 63

33 Således er det muligt i såvel planlægningsdøgnet som driftsdøgnet at foretage manuelle justeringer før der optimeres. Det kan være låse, minimere og/eller maksimere forbrug i én eller flere timer, stadig således komfortgrænserne i husene overholdes. Det åbner op for at en operatør f.eks. kan disponere ud fra egen viden og derved forberede VPP-en på attraktive regulerkraftpriser eller størst mulig buffer til imødegåelse af intern ubalance. I manuel mode er det ligeledes mulig at styre indenfor hvilken tidshorisont, som komfortgrænserne skal tilgodeses. Jo kortere vindue jo større fleksibilitet. I nogle situationer kan dispositioner nu og her være så attraktive og nødvendige, at komforten langt ude i fremtiden nedprioriteres til fordel for her og nu muligheder. Det kan være at det anses for muligt at foretage dispositioner i den mellemliggende tid, som reetablerer komforten. Generelt tilgodeser optimeringer i driftsdøgnet en evt. indmeldt plan for næste driftsdøgn (dvs. hvis der optimeres efter middag). Herved sikres en nem overgang mellem de enkelte døgn. I manuel mode understøttes ligeledes muligheden for at sende øjeblikkelige styreordrer af sted til varmepumperne, dog begrænset af kommunikationsintervallet på max. 5 minutter mellem Liab-Serveren og LiabSG boksene. I manuel mode er ligeledes mulig at arbejde med egne farvede priser, som også kan styre forbruget. Side 33 af 63

34 6 Modellering og styring I det følgende kapitel beskrives den matematik, der ligger til grund for den styringsstrategi, som VPPserveren understøtter og som er beskrevet i de foregående afsnit. Efterfølgende præsenteres de resultater, som projektet har opnået i forbindelse med den praktiske demonstration af VPP-serverens direkte styring af de tilsluttede varmepumper. Udgangspunktet for konstruktion af styringsalgoritmer har været, at brugeren er indstillet på, at temperaturen må ændres fra den konstante setpunktstemperatur. I samarbejde med brugeren fastsættes komforten svarende til en øvre og en nedre værdi for temperaturen (algoritmerne er lavet så øvre og nedre temperaturgrænse kan sættes på timebasis over døgnet). Denne velvillighed fra brugeren kan udnyttes på forskellig måde. En simpel algoritme kunne være at slukke hvis der er høje elpriser og skrue helt op hvis der er lave elpriser og stadigvæk holde sig indenfor temperaturgrænserne. I projektet er det valgt at lave en mere forfinet udgave, der beregner en driftsplan over elforbruget for det enkelte hus time for time. Driftsplanen går altid mindst 36 timer frem i tid. For at kunne lave denne driftsplan er det nødvendigt med en række informationer. Der skal være kendskab til husets termiske egenskaber, en vejrprognose samt kendskab til en spotprisprognose. Med elpriser time for time er det nu muligt at beregne, hvor meget el der skal tilføres varmepumpen, ved at minimere en kostfunktion som er (el_time1*pris_time1+ el_time2*pris_time2+ el_time3*pris_time3...) under forudsætning af, at temperaturene i huset holder sig indenfor de give øvre og nedre grænser. Det skal altså være billigst muligt at varme huset op indenfor temperaturgrænserne. Algoritmen giver et bud på el_time1, el_time2, el_time3... osv. For at sikre at temperaturen holdes inden for grænserne, skal en hussimulator (husmodel) beregne, hvad rumtemperaturen bliver med det givne varmepumpeelforbrug samt den tilhørende vejrprognose. Driftsplanen anvendes af den balanceansvarlige til indkøb på spotmarkedet, og i det efterfølgende døgn forsøges det at overholde planen. Der kan være to grunde til at afvige fra driftsplanen. Ét er, hvis der sker hændelser som ikke er medtaget da planen blev lavet. Det kan være, at der pludseligt luftes ud, der kommer gæster, der tændes en brændeovn etc. En anden grund til at afvige fra planen kunne være, at den balanceansvarlige ønsker at bruge mere/mindre el i bestemte timer, f.eks. pga. efterspørgsel efter regulerkraft. Der er derfor en speciel intraday algoritme som kører hver time. På baggrund af det planlagte forbrug de efterfølgende timer, den balanceansvarliges ønsker og den aktuelle hustemperatur beregner intra-day algoritmen den næste times elforbrug. 6.1 Planlægningsfasen (day-ahead) Til planlægning af indkøb på NordPool beregnes for hver time t=1 til t=hor (t er et heltal) den mængde kwh, der skal købes ind på NordPool. Gennemsnitseleffekten i time t kaldes P hp (t) (kw). Ganges P hp (t) med 1 time findes den mængde el i kwh, der skal købes ind. P hp (t) findes ved at minimere kostfunktionen C( P hp ( t), Ψ p ( t), Ψ Tp under hensyntagen til at ( t), T( t)) = hor t= 1 ( P hp ( t) Ψ p ( t) + T ref ( t) T( t) Ψ Tp ( t)) h Side 34 af 63

35 T min 0 P ( t) T( t) T hp ( t) P max hp,max ( t) ( t) t {1,.., hor} t {1,.., hor} hvor Ψ p (dkk/wt) er et estimat af prisen pr kwh, Ψ Tp (dkk/(grad*tid)) er en fiktiv pris pr grad der afviges fra referencetemperaturen, T ref (grad) er referencerum-temperaturen, T (grad) er rumtemperaturen, T min (grad) er minimumtemperaturen og T max (grad) er maksimumtemperaturen, h (tid) er tidsrummet hvori den beregnede effekt skal effektueres, hor (timer) er længden af optimeringshorisonten og P hp,max er den maksimale effekt som varmepumpen kan give. Det bemærkes at der til optimeringen hører en model, som kan beregne rumtemperaturene T(t) fra t=1 til t=hor når der påføres effekterne P hp (t) samt vejrdata i samme tidsinterval. Optimeringsalgoritmen finder variablene P hp (t) fra t=1 til t=hor. Summeres bidragene fra de enkelte huse kan de hjælpe den balanceansvarlige med at købe passende ind på NordPool. Fleksibiliteten i forhold til det ikke-flyttede elforbrug i en enkelt time kan bestemmes med minimering. En metode er at sætte en meget høj elpris i den pågældende time, herved findes hvor langt der kan gås ned i gennemsnitseffekt i denne time uden at overtræde temperaturgrænserne og grænserne for varmepumpens drift. Tilsvarende kan sættes en meget lav pris og fleksibiliteten opad kan findes. En anden metode til at finde fleksibilitet er at bruge de gennemsnitseffekter der er fundet ved optimeringen og ændre begrænsningerne til P hp, opt 0 P ( t) P P hp ( j) P hp hp,max ( t) P ( j) hp, opt ( t) + P t {1,.., j 1, j + 1,.., hor} hvor ΔP er en lille effekt. Hvis prisen i time j gøres meget lille henholdsvis stor kan der igen findes en fleksibilitet for time j. Disse former for fleksibilitetsudregninger kan udvides så de ikke kun gælder for en isoleret time, men også gælder for flere timer. Dette kan igen gøres ved enten at kunstigt ændre priserne i det udvalgte interval, eller ved at fastlåse de optimerede indkøb som vist ovenover. Brugsvandet, det vil sige det varme vand der benyttes til bad, køkken etc., er et andet problem. Ved planlægning af indkøb og dermed driftsplanen, der gælder for hvert hus skal brugsvandseffekten medtages. I dette projekt er brugsvandseffekten medtaget ved at se på historiske data for hvert enkelt hus. Det bemærkes igen, at det er gennemsnitseffekten (W) over en time, så varmeenergien (J) brugt i en time er gennemsnitseffekten gange med 3600 sekunder. Her er sket en simpel summering. Hvis P histhotw (dag,time) er brugsvandseffekten i en bestemt time en bestemt dag summeres P hotw ( t) = Antaldage j= 1 ( P histhotw ( j, t) / Antaldage) Side 35 af 63

36 Herved fås et mål for hvor meget brugsvandseffekt der i gennemsnit har været brugt i de enkelte døgntimer for det pågældende hus. I mangel af bedre information anvendes dette som den brugsvandseffekt der skal indgå i driftsplanen. Minimum køretid er et problem der skal tages hensyn til for hver enkelt varmepumpe. I optimeringen beregnes der for hver time hvor stor en brøkdel der skal køres. Der er mulighed for at indsættes en minimal køretid, f.eks. 25 minutter. Det betydet at hvis optimeringen har beregnet at der skal afgives en energi der er mindre end det der svarer til mindste køretid, skal varmepumpen ikke startes i den pågældende time. Det der mangler at blive afviklet adderes så til næste time etc. På den måde bliver der en driftsplan hvor der er 0 energi i nogle timer. Det er nu ikke længere optimalt, derfor køres endnu en optimering hvor nogle af timerne er låst fast til nul energi. Feasibility (gennemførlighed) er et begreb der er tæt knyttet til optimering med begrænsninger. Et simpelt eksempel på en optimering der ikke er feasible er, hvis udetemperaturen er højere end den øverste temperaturgrænse for huset. I dette tilfælde kan optimeringen ikke løse problemet fordi varmepumpen ikke kan yde negativ effekt. Det kan være vanskeligt at se om de begrænsninger der sættes på variablene medfører, at der ikke findes en løsning. Dette er et problem der viser sig efterhånden som algoritmerne får lejlighed til at køre, og det kan være vanskeligt at se om alle kombinationer er overvejet. I projektet er der anvendt en optimeringsløser der er udviklet af Matlab. Løseren har den feature, at kunne meddele hvis et problem ikke er feasible. 6.2 Husmodeller For at kunne lave en plan for, hvor meget varme der skal leveres af varmepumpen er det nødvendigt at have en hussimulator der kan beregne hvad hustemperaturen bliver med en given driftsplan og givne vejrdata (i projektet er der medtaget solenergi og udetemperatur) dvs. T ( t ) = F ( P ( t ), P ( t ), P ( t ), T ( t ), ' hus parametre hp sun add o ' ) Hvor P sun er soleffekten, P add er effekten fra andre objekter end varmepumpen og T o er udetemperaturen. F er et ligningssystem som mapper de tidsafhængige funktioner og husparametre over i temperaturfunktionen T(t). F kan også opfattes som en algoritme der beregner en række hustemperaturer på baggrund af en række varmepumpeeffekter, soleffekter etc. Modellen der er benyttet er en simpel første orden model hvor huset antages at bestå af ét kontrolvolumen med én temperatur, givet som CM dt ( t) dt = UA( T ( t) To ( t)) + Psun ( t) + Padd ( t) + P hp ( t) Hvor CM (J/grad) er husets varmekapacitet og UA (Watt/grad) er husets varmetabskoefficient. Disse to størrelser findes ud fra historiske data fra det enkelte hus ligesom P add også bestemmes fra historiske data. Med den givne model og et sæt historiske data er det valgt at bestemmelsen af de ukendte størrelser sker i en stokastisk opsætning. En stokastisk model opstilles Side 36 af 63

37 dt( t) 1 = ( UA( T( t) To ( t)) + P dt CM dpadd ( t) 1 = Padd ( t) + η( t) dt τ T me add ( t) = T( t) + υ( t) sun ( t) + P add ( t) + P hp ( t)) + γ ( t) Hvor γ, η, ν er normalfordelt hvid støj. τ add er en tidskonstant. En prædiktionsmodel baseret på de ovenstående ligninger med anvendelse af et Kalman-filter er givet ved dtˆ 1 = ( UA( Tˆ( t) To ( t)) + Padd ( t) + Php ( t)) + K1( T dt CM dpˆ add ( t) 1 = Pˆ add ( t) + K 2 ( Tme ( t) Tˆ( t)) dt τ add me ( t) Tˆ( t)) Hvor [K 1, K 2 ] er Kalman-forstærkningen. [K 1, K 2 ] bestemmes ud fra den stokastiske model, samt med kendskab til forventningsværdi og varians af de stokastiske variable (γ, η, ν). Med brug af denne Kalmanfilter model med konstante varianser af (γ, η, ν) og konstant τ add foretages en minimering for at bestemme de optimale værdier CM* og UA* ( CM*, UA*) = argmin( CM, UA N t= 1 ( Tˆ( t, CM, UA) T me ( t)) 2 Hvor T me er måledata af rumtemperaturen, T^ er output af en diskret version af Kalman modellen og N er antallet af data. V.h.a. Kalman-filteret kan tidssekvensen P add (t) også bestemmes. Det bemærkes at de størrelser der skal vælges for at få et godt estimeringsresultat er varianserne af (γ, η, ν) og værdien af τ add. En gennemsnitsværdi af den fundne P add (t) anvendes i den kørende version. Der er sat øvre og nedre grænser på de to størrelser CM og UA, således at der ikke kan findes helt urealistiske værdier. Problemet kan f.eks. opstå hvis der ikke har været særlig stor variation på de data der anvendes til estimeringen, her vil det være vanskeligt at finde varmekapaciteten når der ikke er temperatur -og effektændringer. 6.3 Intra-day kørsel En ny kostfunktion opstilles for intra-day til beregninger af den energi som varmepumpen skal afgive i den næste time. Der forelægger en driftsplan (indkøbt el) som fortæller hvor meget det er ønskeligt at anvende den næste time samt de efterfølgende timer, desuden findes en frisk måling af rumtemperaturen, samt en opdateret vejrprognose. De øvre/nedre rumtemperaturgrænser skal overholdes. Der foretages en optimering der bestemmer hvor meget det er nødvendigt at bruge udover det elforbrug der er i driftsplanen. Den ekstra gennemsnitseffekt kaldes ΔP hp og kan være både positiv og negativ. Prisen for denne effekt er interessant (det svarer til regulerkraftprisen), her er det valgt at prisen i de første 5 timer er Side 37 af 63

38 høj sammenlignet med spotprisen, fordi planen så vidt muligt skal overholdes, og de næste timer er prisen den samme som spotprisen. Den nye kostfunktion kan udtrykkes som C( P hp ( t), Ψ p ( t), Ψ Tp ( t), T( t)) = hor t= 1 ( P hp ( t) Ψ p ( t) + T ref ( t) T( t) Ψ Tp ( t)) h Hvor der er de samme bånd på rumtemperaturen og varmepumpeeffekten som i spotprisoptimeringen. Det skal bemærkes, at den effekt der er i driftsplanen er indregnet i modellen. Algoritmen er lavet så overprisen i de første 5 timer kan gradueres. I forbindelse med intra-day kørsel er minimum køretid, brugsvandet og fleksibilitet medtaget i beregningerne. Side 38 af 63

39 7 Standardisering I dette kapitel beskrives standardiseringsarbejdet i IFIV projektet. Først beskrives det anvendte varmepumpesystem i dette projekt samt den første standardiseringsbeskrivelse af dette. Herefter kigges der videre frem mod en fremtidig styring, hvor informationer mellem varmepumpen og serveren beskrives. Dette samt en mere detaljeret informationsliste findes i appendiks. Næste skridt vil således være at implementere og afprøve informationslisten på nogle varmepumper og afprøve det i forhold til en intelligent styring. IEC blev oprindeligt udviklet til datakommunikation i understationer, men har sidenhen bredt sig til andre områder, herunder i form af udvidelsen til decentrale energiressourcer såsom kraftvarmeværker, solcelleanlæg og brændselsceller. Med identifikation af controllable loads som et nyt fokusområde for den næste version af blev vejen banet for en standardisering af kommunikationen til f.eks. varmepumper. IFIV-projektet har bidraget med viden, der bliver overdraget til arbejdsgruppen i form af en teknisk rapport. En rapport, som kan danne grundlag for de i standarden nødvendige ændringer for at kunne håndtere varmepumper. 7.1 Et varmepumpesystem Udgangspunktet for standardiseringen er et varmepumpesystem med tilhørende komponenter, svarende til varmepumpeinstallationer i dette projekt. Figur 7.1: Varmepumpesystem anvendt i IFIV projektet. Side 39 af 63

40 Komponenterne i systemet er: Indoor temp: Indendørs temperaturføler Outdoor temp: Udendørs temperaturføler Electrical meter: Måler til monitorering og måling af varmepumpens elforbrug Heat pump: Selve varmepumpen Domestic water storage tank: Tank til varmt brugsvand Domestic water storage tank temp: Temperaturføler på varmt brugsvand i tank Domestic hot water flow: Flowmåler på leveret varmt brugsvand Domestic hot water temp: Temperaturføler på leveret varmt brugsvand Heat pump cold water temp: Temperaturføler på koldt vand leveret til varmepumpen Heating storage tank: Tank til akkumulering af opvarmet vand til centralvarme Heating storage tank temp: Temperaturføler på akkumuleringstank til centralvarme Central heating hot water flow: Flowmåler på opvarmet vand til centralvarme Central heating hot water temp: Temperaturføler på opvarmet vand til centralvarme Central heating used water temp: Temperaturføler på afkølet vand fra centralvarme 7.2 Varmepumpemodel Gennemgang af standarden viser at de fleste af de identificerede komponenter kan modelleres uden videre eller med få ændringer, mens selve varmepumpen ikke lod sig beskrive uden at tilføje et nyt objekt. I installationerne i dette projekt måler Liab-boksen flow og temperatur på varmefremløb/retur og beregner på baggrund deraf en varmeeffekt på 5 minutters basis, som VPP-serveren benytter i dens procesberegninger. Denne varmeeffekt inkluderes derfor også i modellen. Af følgende fremgår det hvilke objekttyper der benyttes til at beskrive komponenter og funktioner i systemet. Komponent/funktion Objekt Beskrivelse Heat pump DHTP VP-specifikke informationer (nyt objekt) Heat pump DRCT/DRCC/DRCS Opsætning og kontrol af og status på VP drift Heat pump FSPT Opsætning af ønsket temperatur i brugsvand tank Heat pump MMXN Elmåler funktionalitet Heat pump PMRI Beskyttelse af VP i forbindelse med op-/genstart Heat pump storage DCTS Information på termisk lager, herunder termisk energi ind/ud domestic water storage Flow MFLW flowmåling med øjebliks og akkumulerede værdier Temp STMP temperaturmåling med absolutte og relative værdier Heat energy MHET beskrivelse af varme energi Tabel 7.1: Anvendte objekttyper til i IFIV projektet Side 40 af 63

41 7.3 Nødvendige ændringer og tilføjelser til standarden For en fyldestgørende modellering af akkumuleringstankene tilføjes et dataobjekt til DCTS til beskrivelse af den maksimale lagerkapacitet i lagerenheden. DCTS class Data object name LNName Data ojects Settings Common data class Explanation The name shall be composed of the class name, the LN-Prefix and LN-Instance-ID according to IEC , Clause MaxThrmCap ASG Maximum available storage capacity O Tabel 7.2: Objektbeskrivelse af akkumuleringstank Til beskrivelse af varmepumpens egenskaber tilføjes et DHTP (Heat pump) objekt. T M/O /C DHTP class Data object name LNName Data objects Settings Common data class Explanation The name shall be composed of the class name, the LN-Prefix and LN-Instance-ID according to IEC , Clause 22. OnOffCap SPG Control capability : direct on/off O OnOffSchCap SPG Control capability : on/off according to schedule O ParLdOpCap SPG Control capability : partial load operation O FrqCtlCap SPG Control capability : frequency controlled O FrqCtlLimCap SPG Control capability : frequency controlled with limits O TmpSetCap SPG Control capability : temperature set point O TmpSetSchCap SPG Control capability : temperature set point according to schedule O PriceSigCap SPG Control capability : price signal O OutTmpCmpCap SPG Control capability : compensation according to outdoor temperature O FwdHtFlwCap SPG Control capability : fixed forward heat flow temperature O RetHtFlwCap SPG Control capability : fixed return heat flow temperature O MaxHeatCap ASG Maximum heating power when continuously running O MaxPwr ASG Maximum power drawn from the grid when continuously running O Tabel 7.3: Objektbeskrivelse af varmepumpe. T M/O /C Side 41 af 63

42 8 Konklusion I dette kapitel opsummeres på resultaterne fra projektet. Både fra VPP en og de erfaringer der er gjort og hvad vi har lært. Sidst i kapitlet perspektiveres projektet blandt andet ift. hvad der er brug for i næste projekt for at gøre varmepumperne og deres styring endnu mere Smart Grid-ready. 8.1 Resultater I dette afsnit uddrages konklusioner på styringen af varmepumperne og nogle af resultaterne vises. Resultater og konklusioner er baseret på et par måneders styring af 4 huse. Resultaterne er til en vis grad behæftet med usikkerheder. Usikkerhederne skyldes primært uforudsete hændelser i brugsmønsteret i huset og dermed ændringer i forhold til det der er estimeret. Det kan være brug af brændeovn, større rengøring/udluftning eller ferie og deraf et tomt hus osv. Styringen har dels indeholdt en strategi med at spærre varmepumpernes kørsel indenfor bestemte tidsrum. Princippet ses i nedenstående figur. Temperatur Temperatur [ C] Indetemperatur Udetemperatur 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00: Klimadata [W] 500 Direkte solstråling Inddirekte solstråling 0 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 Power [W] Spærretid og elforbrug :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 Temperatur [ C] Tanktemperatur :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 Figur 8.1: Styring af varmepumpe Side 42 af 63

43 Indetemperaturen (øverste plot) ligger indenfor komfortbåndet i hele perioden, hvilket indikerer at brugerkomforten er sikret. Det samme er gældende for brugsvandet, hvilket ses af tanktemperaturen på nederste plot. Elforbruget i plot nr. 3 er det målte elforbrug på varmepumpen. Optimeringen har beregnet, at varmepumpen skal være aktiv i det hvide område og ikke må være aktiv i det blå område (spærretid). Som det ses, kører varmepumpen ikke hele tiden udenfor spærretiden. Dette skyldes, at styringen i praksis er implementeret ved at slukke for varmepumpen i spærretiden. Udenfor spærretiden er det varmepumpens eget reguleringssystem, som tænder og slukker. Hvis varmepumpens eget setpunkt hæves, ville varmepumpen have været tændt i hele det hvide område. Det er valgt, at varmekurven er placeret midt i komfortvinduet, så længe styringen er under indkøring. Elforbruget er ikke nul i spærretiden, fordi der forsat anvendes strøm til bl.a. cirkulationspumpe osv. Det ses også at elforbruget i varmepumpen, når den kører, ikke er kontant, selvom varmepumpen er en on-off type. Det skyldes varmepumpens forskellige interne modes. Tanktemperaturen i plot 4 gælder varmt brugsvand og her indikerer springene at varmepumpen ind i mellem anvendes til brugsvandsopvarmning. Med styringen er det muligt at flytte forbruget ud fra prisinformationer. Det ses i nedenstående figur: Side 43 af 63

44 Temperatur [ C] Temperatur maj 2012 Egenplan Spotprisoptimeret 20 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21: Spotpris maj [kr./mwh] :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 3 Forbrug maj 2012 Egenplan Spotprisoptimeret Min. køretid [kwh/h] :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 Figur 8.2: Styring af varmepumpe i 2 døgn ud fra spotpris. Figur 8.2 viser 2 driftsplaner og 2 temperaturforløb. De gælder for hhv. en styring hvor varmepumpen forsøger at holde et setpunkt (21,9 grader) og en styring, hvor der spotprisoptimeres. Det ses, at styringen forbereder varmepumpen på de højere spotpriser den 14. maj om morgenen ved at køre ekstra meget i timerne før og derved øge temperaturen (energilageret) i huset. Tilsvarende får den mindre kørsel under de højere priser den 14. maj varmepumpen til at køre mindre, hvorved temperaturen i huset falder ned til setpunktet på 21,9 grader. En vigtig feature ved styringen er evnen til at holde en indmeldt plan i op til 36 timer. Det er muligt, så længe der er luft i komfortvinduet. Et evt. forøget eller formindsket energiforbrug vil således først forsøges dækket ind ved at tære/udbygge energilageret (svarende til temperaturen). Rækker dette ikke, vil optimeringen på timeniveau foretage den nødvendige korrektion, som sikrer komforten og mindst mulig ubalance set på timeniveau i forhold til den indmeldte plan. Et eksempel overholdelse af planen ses i nedenstående figur: Side 44 af 63

45 600 Spotpris Indmeldt Plan Realiseret Plan Planer for varmepumpeinstallation, 14-May [DKK/MWh] [W] :00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 0 Figur 8.3 Eksempel på indmeldt plan og faktisk kørsel for en varmepumpe I figur 8.3 er der afbildet den indmeldte og faktiske plan i blå og gule søjler. Ligeledes ses bagved spotprisen hen over døgnet. Det ses, at der generelt har været stor overensstemmelse mellem indmeldt og realiseret plan, på nær kl. 10, hvor varmepumpen har kørt. Det kan skyldes et uventet brugsmønster i huset, som f.eks. ekstra udluftning eller uventet morgenbad. Side 45 af 63

46 8.2 Opsamling på erfaringer I dette projekt har vi bevist, at det er muligt at udvikle en avanceret direkte styring af varmepumper, der inddrager en husmodel for det enkelte hus, samt prognoser for vejr og elpriser. Nogle af udfordringerne i udviklingsprojektet vil blive sammenfattet herunder. Projektet har haft en del mere kommunikation med de enkelte husejere som har deltaget i projektet end det var forudset. Bla. har det været et spørgsmål om at finde brugernes individuelle komfortniveauer og få erfaringer med dette. De første fire brugere, hvor projektet har styret deres varmepumpe, har ikke været helt almindelige brugere. De har alle været very friendly users, dvs. nogle, der er mere end gennemsnitligt interesseret i energi og tekniske løsninger i det hele taget. Dette har været et privilegium for os og heldigt, idet det måske ville have været for meget for ikke-teknisk-interesserede brugere. Vores brugere har været meget interesserede og vel også følt sig som en del af projektet. De har været meget involveret og har tit været inde på styrdinvarmepumpe.dk for at se på kurverne. Spørgsmålene om de forskellige kurver er blevet stillet til os. Dette har til gengæld givet os nogle yderligere erfaringer med analyser af varmepumpers kørselsmønster. Ud over temperaturmæssig indstilling af komfortniveau har der været tekniske udfordringer med installationerne. For eksempel har elpatronerne i nogle tilfælde kørt mere end nødvendigt. Derfor har der været samarbejde med husejerne for at få varmepumperne sat rigtigt op. Nogle brugere har (i samarbejde med os) selv omprogrammeret varmepumperne. Det har igen kun kunnet lade sig gøre, fordi vi har haft superbrugere med i projektet. I forhold til temperaturen ser det ud til, at når det er meget koldt kan brugerne ofte kun acceptere nogle få graders variation i indetemperaturen. Dvs. kun én grad over eller under setpunktet, hvor vi havde formodet to grader plus/minus. Ved højere temperaturer er brugerne mere tolerante. Det kræver dog et større statistisk grundlag for at kunne konkludere at dette er en generel tendens. Opsætningen og driften af VPP-serveren har været mere omfattende end forventet. Dette skyldes blandt andet, at varmepumpeejere ikke selv har adgang til at indtaste deres komfortønsker, men i stedet har det skulle gå via IFIV-projektet. Brugsvandet har vist sig at være en udfordring. Styringen har tydeliggjort, at så længe vi styrer sammen med varmt brugsvand vil det være nærmest umuligt at lægge en plan 36 timer frem, fordi brug af det varme vand er langt mere vanskelig at forudse end varmebehovet i huset. I løbet af projektet er husmodellerne løbende blevet udviklet og tilpasset. Det har generelt vist sig vanskeligt at bestemme nøgleparametre for huset når indetemperaturen i huset holdes næsten konstant. Derved afsløres husets dynamiske egenskaber sig ikke let og derved bliver det vanskeligt at bestemme husets tidskonstant og vamekapacitet. For at bestemme disse har det været nødvendigt at eksercere huset, dvs. tænde for varmepumpen så huset varmes godt op over det midterste komfortniveau og derefter slukke varmepumpen og lade indetemperaturen følge en afladningskurve. Med de nuværende modeller laves beregningerne enkeltvis på husene. Dette har dog vist sig at være beregningsmæssigt mere tidskrævende end forudset. Side 46 af 63

47 Projektet har også vist, at der er lang vej endnu inden styringen er klar til at blive implementeret i tusindvis af varmepumper i Danmark. Specielt med det nuværende styringsinterface, hvor varmepumpen styres via en ekstern computer og data hentes via eksterne sensorer, der skal installeres sammen med varmepumpen. Dette skyldes blandt andet, at det økonomiske potentiale umiddelbart er meget lille. Derfor er der brug for at styringsinterface er indbygget i varmepumperne fra starten, da dette må formodes at være en langt billigere løsning. Med hensyn til det tekniske potentiale for at flytte elforbruget har styringen vist, at det er muligt at flytte forbruget væk fra dyre timer samt udskyde erstatningsforbruget. Dog har demonstrationen, som nævnt, ikke kørt længe nok til, at vi kan udtale os om det økonomiske potentiale i at flytte forbruget. Desuden har projektet ikke anvendt muligheden for at forvarme husene mere end til det niveau, som det nuværende setpunkt tillader. For at kunne varme huset yderligere op, kræves det, at varmepumpen indstilles til en højere varmekurve, hvorved temperaturniveauet udelukkende sikres af VPP-serverens styring. For at kunne demonstrere det fulde potentiale ved at flytte forbruget fra timer med høje til timer med lave elpriser, skal dette være muligt. 8.3 Perspektiver Indeværende projekt har fokuseret på, hvorvidt det er muligt at styre et mindre antal individuelle varmepumper centralt, samt at afdække, hvad der teknisk skal til for at muliggøre dette. Næste naturlige skridt vil være at fokusere på, hvad der skal til for at kunne implementere en lignende styring på et stort antal varmepumpeinstallationer, for at varmepumperne skal indgå som et væsentligt element i et Smart Grid, som kan integrere en meget større andel af varierende vindkraft i Danmark. For på en enkel måde at kunne tilslutte et større antal varmepumper, udestår stadig en del arbejde i at gøre varmepumperne klar til at de kan styres eksternt, således den mere eller mindre automatisk kan tilsluttes en Smart Grid-styring. Dette vil kræve en mere standardiseret snitflade som den informationsmodel der er udviklet i indeværende projekt. Hvis denne bliver implementeret, vil det være et stort skridt på vejen mod at varmepumper kan blive et smart grid element. Det vil formodentlig kræve en betydelig indsats overfor varmepumpeproducenterne før et sådan snit kan realiseres. Et vigtigt element heri er, at produktionen af brugsvand og varme er styringsmæssigt adskilt. Det er vanskeligt med det nuværende erfaringsgrundlag at bestemme, hvor meget el der er blevet flyttet. En metode (ikke realistisk) ville være at have to ens huse placeret tæt sammen og med samme antal beboere på samme tid, det ene skal køre med varmepumpens egen styring, det andet med IFIV-styringen. De to resultater kunne så sammenlignes. I stedet kan anvendes en beregning af den effekt som varmepumpens egen styring ville have givet, hvis den selv kørte, baseret på simuleringsmodellen. Med det nuværende datamateriale kan der ikke angives noget statistisk holdbart omkring, hvilken energimænge der er flyttet. Derfor vil der være behov for at udvikle en metode, der henover tid kan estimere effekten af hhv. en økonomisk gevinst samt kvaliteten af de algoritmer, der anvendes i styringen. Kvaliteten af hussimulatoren er således ligeledes vanskelig at bedømme med det lille antal varmepumper, samt den begrænsede tid algoritmerne har kørt. Yderligere vil dette kræve en større statistisk population end det har været muligt i indeværende projekt. Det kan ikke vurderes, om unøjagtighederne i de Side 47 af 63

48 individuelle husmodeller til en vis grad vil ophæve hinanden, så det samlede resultat bliver tæt på det ønskede. I den implementerede algoritme beregnes det flyttede elforbrug for hvert hus for sig. En udvidelse vil være en central algoritme som placerer ændringer i de huse, hvor de giver mindst gene. Derfor er det også glædeligt, at projektet kører videre i READY-projektet, som skal bringe os et langt skridt videre mod styring af et meget stort antal varmepumper. Det forventes, at det er et større skridt at gå fra fire til 200 varmepumper, end at gå fra 200 til tusindvis. Styring af mange varmepumper giver nogle ekstra udfordringer. Dels må det forventes, at indkobling af nye varmepumper i projektet på sigt skal kunne ske automatisk, dvs. uden at der er tidskrævende kommunikation med den enkelte husejer. Et andet aspekt er, at der skal tages hensyn til, at varmepumperne ikke skal starte samtidig indenfor driftstimerne, men kan køre forskudt ift. at levere en samlet effekt. I READY-projektet vil vi yderligere inddrage lokale begrænsninger i netkapacitet i styringen. Med et meget stort antal varmepumper og elbiler på enkelte radialer i de lokale net, kan det forventes, at der nogle steder vil opstå problemer med flaskehalse. I READY-projektet vil disse begrænsninger indgå som en del af VPP-styringsstrategien for det enkelte hus. Desuden vil det blive diskuteret, om der skal opbygges et nyt elmarked for at kunne handle undgåelse af disse flaskehalse og hvordan dette kan se ud. Som nævnt er det tidskrævende at lave beregningerne på hvert enkelt hus. Hvis der skal styres på tusindvis, skal det måske gøres på en mere simpel måde. I READY-projektet vil der blive styret i forhold til modellerne for de enkelte huse. Samtidig vil det bliver analyseret, om der kan laves nogle simplere modeller og beregninger, der gør, at styringen er knap så datatung, og derfor hurtigere. De enkelte brugere har været meget involveret i de styringer af de varmepumper, der indgår i IFIVprojektet. I READY-projektet vil vi tage et andet skridt, dvs. undersøgelse af et stort antal varmepumpeejeres holdninger og hvad de mener om styring af deres varmepumpe. READY-projektet vil yderligere analysere, hvordan den optimale varmepumpeinstallation kan se ud. Hvordan er dimensionerne på en Smart Grid Ready varmepumpe ift. huset, hvilke elementer indeholder den og øvrige installationer i huset og hvilke egenskaber ved huset er mest optimale for en styrbar varmepumpe? Trædestenene er således lagt ift. direkte styring af mange varmepumper. Som nævnt her i rapporten er der dog nogle rammebetingelser der skal ændres, men det må forventes at ske, da styring af varmepumperne vil være en væsentlig del af et fremtidigt energisystem, hvor der er meget mere vedvarende energi og derfor behov for omlægning af et fossilt brændselsforbrug til varme til et større elforbrug. Side 48 af 63

49 A. Appendiks: Formidling A.1. Offentlig formidling Artikler Fjernstyrede varmepumper skal stabilisere elsystemet. Ingeniøren. Maj 2010 Jordvarmeanlæg reagerer på spotpriser. Nyhedsmagasinet Dansk Energi. Marts Oplæg på konferencer, workshops og seminarer 12. marts 2010: Offentlig varmepumpedag 9. april 2010: Møde med Project Zero, Energinet.dk og Teknologisk Institut mhp. samarbejde 22. juni 2010: Brains Business netværksmøde 25. august 2010: Følgegruppemøde med oplæg 27. september 2010: Oplæg om Smart Grid på Christiansborg 5. januar 2011: DTU oplæg om projektet (del af ekskursion) 1. marts 2011: Følgegruppemøde med oplæg 9. marts 2011: Brugermøde 12. april 2011: Internt møde for flere afdelinger NEAS 14. april 2011: Oplæg på ipower WP1 22. juni 2011: Oplæg på EnergiForsk august 2011: Oplæg på workshop User Practices, Building Technologies and Residential Energy Use 26. oktober 2011: Oplæg på international konference: Smart Grid Applied 1. november 2011: Oplæg Smart Grid og Intelligente Bygninger Workshop 21. november 2011: Følgegruppemøde med oplæg 24. november 2011: Nettemadag om fremtidens elsystem - Energinet.dk og Dansk Energi 23. januar 2012: Oplæg på FlexPower-projektmøde 1. februar 2012: Oplæg på konference Et fossilfrit Danmark med varmepumper - muligheder og perspektiver v Dansk Energi 9. februar 2012: Brugermøde 29. februar 2012: Oplæg hos KK Electronic, Ikast 28. marts 2012: Oplæg i arbejdsgruppe 24 - Road Map for Smart Grid 8. maj 2012: Offentligt Erfaringsseminar, Energinet.dk 15. maj 2012: Oplæg Gastekniske Dage Bilaterale møder, hvor projektet er blevet præsenteret og diskuteret 7. juni 2010: Møde med Grundfos 11. juni 2010: Møde med GridManager 5. juli 2010: Møde med Actua 24. februar 2011: Møde med Saseco 28. marts 2011: Møde med DTU-IMM 29. april 2011: Møde med Grundfos Side 49 af 63

50 3. august 2011: Møde med studerende fra Aarhus Business School 20. september 2011: Møde med studerende Aalborg Universitet 26. november 2011: Møde med studerende Aalborg Universitet 29. november 2011: Møde med Logistics 8. december 2011: Møde med DTU-management 19. januar 2012: Møde med Energy Cool 23. marts 2012: Møde med studerende Aalborg Universitet 16. april 2012: Møde med Qing 17. april 2012: Møde med Dansk Energi s analyseenhed A.2. Forskningspublikationer Using Heat Pump Energy Storages in the Power Grid T. S. Pedersen, P. Andersen, K. M. Nielsen Institute of Electronic Systems, Automation and Control, Aalborg University H.L. Stærmose, P.D. Pedersen, Neogrid Technologies Aps Peer-reviewed, præsenteret på Multi-Conference on Systems and Control 2011, Denver Colorado USA. Heat Pumps in Private Residences used for Grid Balancing by Demand Response Methods K. M. Nielsen, T. S. Pedersen, P. Andersen Institute of Electronic Systems, Automation and Control, Aalborg University Peer-reviewed, præsenteret på 2012 IEEE Power & Energy Society Transmission and Distribution Conference and Exposition, Orlando, Florida USA Observer based Model Identification of Heat Pumps in a Smart Grid P. Andersen, K. M. Nielsen, T. S. Pedersen, Institute of Electronic Systems, Automation and Control, Aalborg University Peer-reviewed, præsenteret på 2012 Multi-Conference on Systems and Control 2012, Dubrovnik, Kroatien. Side 50 af 63

51 B. Appendiks: Tabel over fokushuse Inst. Nr Postnr. Antal beboere Areal Opført Primær opvarmning Solvarme Varmepumpefabrikat Brændeovn /2010 Gulvvarme Vølund Nej Nej Gulvvarme Vølund Nej Ja Radiatorer Danfoss Nej Ja Gulvvarme Vølund luft/vand Gulvvarme DVI Ja Ja Gulvvarme EcoHeat Nej Ja Radiatorer DVI Nej Nej Gulvvarme Vølund Nej Nej Gulvvarme IVT Nej Nej Radiatorer Bosch nej nej Gulvvarme Vølund Nej Ja Gulvvarme Vølund Nej Nej Gulvvarme Vølund Nej Nej / 1970 Nej Radiatorer Vølund Nej Ja Gulvvarme Danfoss Nej Ja Gulvvarme Vølund Nej Ja Gulvvarme Vølund Nej Nej Radiatorer Vølund Nej Ja Tabel B.1: Liste over fokushuse i IFIV-projektet. De grønne er de huse der styres på nu. Ja Side 51 af 63

52 C. Appendiks: Informationsliste C.1. Indledning Her beskrives informationer som kan udveksles med en varmepumpeinstallation for at styre og overvåge varmepumpen. Listen tager udgangspunkt i informationer tilgængelige i installationer i dag, men er udvidet til også at dække informationer nødvendige for en optimal fjernkontrol. Der skelnes mellem informationer der skal være til stede som et minimum (need-to-have) og informationer som, hvis de er til stede, kan give et mere nuanceret billede af hvad der sker i varmepumpeinstallationen og/eller give mulighed for en mere fleksibel kontrol af varmepumpen (nice-to-have). C.2. Systemoversigt Nedenstående figur giver en oversigt over aktører og komponenter der kan indgå i et system til styring af en varmepumpe. En aktør kan være en person, virksomhed, computer, intelligent elektronisk enhed eller lignende, som har en aktiv rolle (f.eks. som konfigurerer, sender kommandoer og fortolker aflæsninger) i forbindelse med styringen af varmepumpen. Aktører er i figuren angivet med en solid ramme. På sigt tænkes såvel elmåler, styreboks og sensorer integreret i varmepumpen. En enhed er en komponent som understøtter/muliggør en given funktion, såsom en temperaturføler eller en tank. Enheder er i figuren angivet med en stiplet ramme. Figur C.1: Blokdiagram over varmepumpesystemet. Side 52 af 63

53 C.3. Informationsoversigt Følgende figurer giver et overblik over hvilke typer af data der sendes mellem aktører i hhv. en initialiseringsfase og en driftsfase. C.4. Initialiseringsfase Figur C.2: Informationsflow for varmepumpesystemet i initialiseringsfasen C.5. Driftsfase Figur C.3: Informationsflow for varmepumpesystemet i driftsfasen. I ovenstående figur gælder følgende: kasser med solid ramme angiver hvorfra data kommer (data kilde) kasser med stiplede rammer angiver alternativ data kilde pile angiver hvortil data overføres (hvem der bruger data) stiplede pile angiver yderligere brugere af data Side 53 af 63

54 C.6. Informationsliste Herunder beskrives de informationer som er identificeret som nødvendige for en optimal styring af en varmepumpe. Informationerne er grupperet efter typen af information en gruppering der også ses anvendt indenfor IEC Stamdata Stamdata er informationer som kun sjældent eller aldrig ændres. Eksempler herpå er teknisk minimum og maksimum adresser, produktbeskrivelser og lignende administrative informationer Målinger Målinger er analoge informationer som typisk vil blive ændret ofte. Data kan lige så vel være resultatet af en beregning som af en aflæsning af en fysisk sensor. Figuren herunder viser en principskitse for målepunkter og deres type, med reference til det afsnit i dette dokument som beskriver målingen. I figuren er angivet T for temperatur og F for flow, som en måde at foretage en energimåling på. Figur C.4: Informationsmodelsdefinitioner anvendt i IFIV-projektet. Status Status informationer er digitale informationer, som typisk ændres ofte. Som for en måling kan der være tale om et fysisk signal (f.eks: Er startet / kører ) såvel som status på en intern proces eller funktionalitet (f.eks: Er i gang med at starte ). Kontrol Side 54 af 63

55 Kontrol benyttes til aktivering eller deaktivering af en funktionalitet i en proces. Funktionaliten behøver ikke at ændre tilstand med det samme, men kan udemærket blot bruge (de)aktiveringen som en indikator på at næste gang en given hændelse indtræffer, så skal funktionen ændre tilstand. Opsætning Opsætninger er digitale og analoge værdier som lagres i en proces, og typisk kun ændres sjældent. Kan bl.a. benyttes til opsætning af setpunkter. C.6.1 Template for beskrivelse af informationer Herunder beskrives den template der benyttes til at beskrive den enkelte information i de efterfølgende afsnit. x.y.z [Informationsnavn kort beskrivelse] Beskrivelse: [Detaljeret beskrivelse] Enhed: [Hvilken enhed bruges til at repræsentere data SI enhed foretrækkes] Nødvendig opdateringsfrekvens: [Hvor ofte er det nødvendigt at data opdateres] Realiseret opdateringsfrekvens: [Hvor ofte opdateres data i IFIV projektet] Vigtighed: [Angiver hvorvidt informationen er need-to-have eller nice-to-have] Bemærkninger: [Diverse noter vedrørende informationen] C.6.2 Stamdata Postadresse Beskrivelse: Information om hvilken postadresse varmepumpen er installeret på. Informationen kan f.eks. benyttes til at finde ud af hvor i elnettet installationen er tilsluttet. Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Det kunne være relevant med få data vedr. huset og installationen. Er varmefordelingen primært via gulvvarme eller radiatorer. Hvor stort er huset, hvor gammelt og kendes det årlige varmebehov eller energimærkningen. Har de brændeovn eller solvarme. Ovennævnte informationer er nødvendige for at kunne lave en god styring, men de kan evt. komme fra andre kilder end varmepumpen, som f.eks. BBR info osv. GPS position Beskrivelse: Information om på hvilken GPS position varmepumpen er installeret. Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - Side 55 af 63

56 Fabrikat Beskrivelse: Information vedrørende varmepumpens fabrikat. Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: Bør være med af hensyn til entydig identifikation og evt. senere statistik og undersøgelser. Type Beskrivelse: Information på varmepumpens type. Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: Typer: luft/vand, jordvarme eller anden. Der kan være variationer indenfor samme type. Bør være med af hensyn til entydig identifikation og evt. senere statistik og undersøgelser. Maksimal varmeeffekt Beskrivelse: Varmepumpens maksimale varme ydeevne ved konstant drift. Enhed: kw Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: Dette er den maksimale nominelle varmeeffekt fra datablad, som varmepumpen kan levere. Maksimalt elforbrug Beskrivelse: Varmepumpens maksimale elforbrug ved konstant drift, som kan deles op i varmepumpens behov, elpatronens behov og det resterende behov til andre pumper og styring. Enhed: kw Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - Minimum køretid Beskrivelse: Minimum tid som varmepumpen skal køre før den må stoppes. Enhed: Minut Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Side 56 af 63

57 Minimum spærretid (driftsbegrænsning) Beskrivelse: Tid hvor varmepumpen ikke kan startes efter at have været stoppet (hvileperiode). Enhed: Minut Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Styringsmuligheder Beskrivelse: Oplysning om hvilke muligheder varmepumpen har for styring: start/stop (enkeltvis eller i form af driftsplan) temperatur setpunkt (enkeltvis eller i form af driftsplan) behovsstyret med grænser (frekvensstyring) eller on-off styret separat styring af brugsvandproduktion styring af brugsvandstemperatur styring af varmeflow mellem akkumuleringstank og hus jfr. figur prissignal (se bemærkning) Enhed:- Nødvendig opdateringsfrekvens:- Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Prissignal skal defineres nærmere. ForskEL projektet FlexPower undersøger hvad et prissignal er og hvordan det kan benyttes til en decentral styring af en energiforbrugende enhed. Total volumen i brugsvandtank Beskrivelse: Brugsvandtankens maksimale rumindhold. Enhed: liter Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Total volumen i akkumuleringstank Beskrivelse: Varmeakkumuleringstankens maksimale rumindhold Enhed: liter Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Sikkerhedsstrategi Beskrivelse: Oplysning om hvordan varmepumpen opfører sig i nødstilfælde? Enhed:- Nødvendig opdateringsfrekvens:- Side 57 af 63

58 Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - C.6.3 Målinger Energi til hus fra varmepumpen Beskrivelse: Mængde af varme-energi leveret til rumvarmesystemet fra varmepumpen Enhed: J Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Opgjort som en middelværdi for de seneste foregående 5 minutter. Denne værdi afhænger af varmepumpens funktionstilstand (se Fejl! Henvisningskilde ikke fundet. Fejl! Henvisningskilde ikke fundet.). I mode 2, 3, 4 & 5 vil værdien være 0. Energi til hus fra akkumuleringstank Beskrivelse: Mængde af varme-energi leveret til rumvarmesystemet fra varmeakkumuleringstanken. Enhed: J Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Opgjort som en middelværdi for de seneste foregående 5 minutter. Denne værdi afhænger af varmepumpens funktionstilstand (se Funktionstilstand). I mode 1, 3, 4 & 5 vil værdien være 0. Energi til akkumuleringstank Beskrivelse: Mængden af varme-energi leveret til varmeakkumuleringstanken fra varmepumpen. Enhed: J Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Opgjort som en middelværdi for de seneste foregående 5 minutter. Denne værdi afhænger af varmepumpens funktionstilstand (se Funktionstilstand). I mode 1, 2, 4 & 5 vil værdien være 0. Energi til brugsvandstank Beskrivelse: Mængde af varme-energi leveret til brugsvandtank fra varmepumpen. Enhed: J Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Opgjort som en middelværdi for de seneste foregående 5 minutter. Denne værdi afhænger af varmepumpens funktionstilstand (se Funktionstilstand). I mode 1, 2, 3 & 5 vil værdien være 0. Side 58 af 63

59 Energi fra brugsvandstank Beskrivelse: Mængde af varme-energi tappet fra brugsvandstanken. Enhed: J Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Opgjort som en middelværdi for de seneste foregående 5 minutter. Varmeflow til hus Beskrivelse: Mængde varmt vand leveret til rumvarmesystemet. Enhed: L/min Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: Opgjort som en middelværdi for de seneste foregående 5 minutter. Vandtemperatur til rumvarme Beskrivelse: Gennemsnitstemperatur på vand leveret til rumvarmesystemet. Enhed: C Nødvendig opdateringsfrekvens: 1 Hz hvis værdien skal anvendes til beregning af energi Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - Vandtemperatur fra rumvarme Beskrivelse: Vandtemperatur i rumvarmens returløb. Enhed: C Nødvendig opdateringsfrekvens: 1Hz hvis værdien skal anvendes til beregning af energi Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - Elforbrug Beskrivelse: Akkumuleret elforbrug for varmepumpen til generering af varme og varmt brugsvand, samt interne cirkulationspumpe(r) og styring. Enhed: kwh Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Side 59 af 63

60 Eleffekt Beskrivelse: Aktuel eleffekt brugt af varmepumpen til generering af varme og varmt brugsvand, samt interne cirkulationspumpe(r) og styring. Enhed: kw Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Brugsvandtank temperatur Beskrivelse: Gennemsnitstemperatur på varmt brugsvand i tanken Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Hvis man ønsker at bestemme energien i tanken, skal man have flere sensorer på tanken. F.eks. 4 stk. placeret med ens afstand mellem 10 cm fra top og 10 cm fra bund. Flow på brugsvand Beskrivelse: Mængde af koldt brugsvand leveret til varmepumpen. Enhed: l/min Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - Temperatur til brugsvandstank Beskrivelse: Vandtemperatur i koldtvandtilslutning (fra vandværk, brønd el. lign) til varmepumpen. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: Registrering af gennemsnitstemperatur for hvert 5. minut. Temperatur fra brugsvandstank Beskrivelse: Temperatur i varmt vand fra brugsvandtanken. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: Registrering af gennemsnitstemperatur for hvert 5. minut. Side 60 af 63

61 Akkumuleringstank temperatur Beskrivelse: Temperatur på vand i varmeakkumuleringstanken. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Gennemsnitsværdi. Indetemperatur Beskrivelse: Lufttemperatur et centralt sted i boligen. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Gennemsnitsværdi. Udetemperatur Beskrivelse: Udendørs lufttemperatur. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: Hvert 5. minut Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: Hvis en sensor ikke er til stede, kan informationen baseres på meteorologiske data for området. C.6.4 Status drift og funktioner Driftstatus Beskrivelse: Aktuel driftsstatusfor varmepumpe. Indeholder info om hvorvidt pumpen kører, om den kan styres eksternt, om den er i alarm,... Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Funktionstilstand Beskrivelse: Information om hvortil/fra energien leveres mode 1 : energi leveret til huset fra varmepumpen mode 2 : energi leveret til huset fra akkumuleringstank mode 3 : energi leveret til akkumuleringstank mode 4 : energi leveret til brugsvandstank mode 5 : kombination af mode 2 & 4 Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Side 61 af 63

62 Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Kontrol Start/stop Beskrivelse: Direkte kontrol af varmepumpens driftstilstand Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Samme funktionalitet kan opnås via en driftsplan. Start/stop via plan Beskrivelse: Direkte kontrol af varmepumpens driftstilstand via en driftsplan. Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - Temperatur setpunkt Beskrivelse: Opsætning af det temperaturniveau, som varmepumpen forsøger at regulere ind efter. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - Temperatur setpunkt via plan Beskrivelse: Opsætning af det temperaturniveau, som varmepumpen forsøger at regulere ind efter, via en plan. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Nice-to-have Bemærkninger: - Funktionstilstand Beskrivelse: Opsætning af hvortil/-fra energien leveres mode 1 : Energi leveret til huset fra varmepumpen mode 2 : Energi leveret til huset fra akkumuleringstank mode 3 : Energi leveret til akkumuleringstank mode 4 : Energi leveret til brugsvandstank mode 5 : Kombination af mode 2 & 4 Side 62 af 63

63 Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Funktionstilstand via plan Beskrivelse: Opsætning af hvortil/-fra energien leveres, via en plan. Mode 1 : Energi leveret til huset fra varmepumpen Mode 2 : Energi leveret til huset fra akkumuleringstank Mode 3 : Energi leveret til akkumuleringstank Mode 4 : Energi leveret til brugsvandstank Mode 5 : Kombination af mode 2 & 4 Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: Opsætning Ønsket indetemperatur (komfortgrænser) Beskrivelse: Ønsket indendørs temperatur i huset, beskrevet som en minimums, en maksimums og en optimal værdi for et døgn, evt. angivet som timeværdier. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Ønsket brugsvandstemperatur Beskrivelse: Ønsket temperatur på varmt brugsvand. Enhed: C Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Lokal-/fjernstyring Beskrivelse: Hvorvidt varmepumpen skal køre autonomt eller styres eksternt fra. Enhed: - Realiseret opdateringsfrekvens: - Vigtighed: Need-to-have Bemærkninger: - Side 63 af 63