Analysis and mapping of the energy flexibility potential provided by a typical Irish domestic dwelling

Abstract

[ES] En la última década, el consumo de energía y su coste han sido el centro de preocupación, con principal objetivo consumir la misma cantidad de energía al precio más bajo.Como consecuencia, hubo una mayor participación de la demanda en el mercado eléctrico, lo que produciría beneficios no solo para los consumidores individuales sino también para el mercado en general. La respuesta a la demanda ha sido un recurso importante tanto en la operación del sistema como en la operación del mercado. En particular, el estudio siguiente tiene como objetivo investigar la flexibilidad energética que puedan tener los edificios en general y determinar el potencial de flexibilidad desde una perspectiva técnica y económica a nivel de país. El enfoque de este trabajo será estudiar y cuantificar el impacto determinando las ventajas de la respuesta a la demanda y la capacidad de una estrategia de control de costo óptimo para activar las acciones de respuesta a la demanda (DR) en una vivienda doméstica irlandesa típica, el bungalow. Se utilizara Matlab e se implementara la respuesta de demanda a un modelo híbrido modificado, se podrá generar la fluctuación del precio de la electricidad con y sin el programa de respuesta de demanda y discutir sobre los resultados.Para esa tesis, el sistema está equipado con on un generador híbrido compuesto por una bomba de calor aire-agua y una caldera de gas junto con un almacenamiento térmico de agua. Partiendo de un escenario de referencia en el que no se consideran acciones de RD, al principio se evaluarán el patrón de consumo de electricidad y el coste operativo, luego se consideran varios escenarios de RD adaptando el patrón de consumo reduciendo el consumo de energía de la bomba de calor de referencia.La diferencia entre el coste operacional evaluado en un programa específico de RD y el coste de referencia se utilizara para evaluar el coste marginal que debe considerarse para proporcionar incentivos para promover la participación del usuario en los programas de RD. Los resultados demuestran la eficiencia de un almacenamiento de energía térmica para reducir el costo operacional total del sistema y su consumo estacional de energía primaria, en ambas situaciones, con y sin acciones de RD. La aplicación de la metodología propuesta durante el mes seleccionado, en ese caso enero, permite dibujar mapas de rendimiento que pueden ser utilizados por el usuario final o por un operador de red para identificar día a día la mejor acción de RD a implementar.Estos mapas representan herramientas de decisión útiles para evaluar y optimizar el potencial de flexibilidad al tiempo que satisfacen las necesidades del usuario. Finalmente, los resultados de este trabajo también serán de ayuda para el proyecto principal, una colaboración entre irlandeses y franceses con principal es objetivos sobre el impacto de la respuesta de la demanda en los edificios, y entender en cómo utilizar la respuesta de la demanda como una ventaja tanto en el consumo como en el coste.

[EN] In the last decade, the consumption of energy and its cost has been the center of concern, to consume the same amount of energy at the lowest price. As a consequence, It is widely agreed that an increased participation of the demand side in the electricity markets would produce benefits not only for the individual consumers but also for the market as a whole. Demand response has been an important resource in both system operation and market operation. Particularly, the study aims to investigate the energy flexibility provided by building stocks and to determine the flexibility potential from a technical and economic perspective at a country level. The focus of this work will be to study and quantify the impact and the advantages of the demand response and the capability of a cost-optimal control strategy to activate demand response (DR) actions on a typical Irish domestic dwelling, the bungalow. Using Matlab and implementing the demand response to the modify hybrid model, we should be able to generate the electricity price fluctuation with and without Demand response program and discuss about those results. For that thesis the system is equipped with a hybrid generator composed by an air-to-water heat pump and a gas boiler coupled with a water thermal storage. Starting from a reference scenario in which no DR actions are considered, at first the electricity consumption pattern and the operational cost are evaluated then several DR scenarios are considered by adapting the consumption pattern by reducing the baseline heat pump power consumption. The difference between the operational cost evaluated under a specific DR program and the benchmark cost are then used to assess the marginal cost that should be considered to provide incentives to promote the user participation in DR programs. Results demonstrate the efficiency of a thermal energy storage in reducing the total system operational cost and its seasonal primary energy consumption, in both situations, with and without DR actions. The application of the proposed methodology over the month selected, in that case January, allows to draw performance maps that can be used either by the end- user or by a grid-operator to identify day by day the best DR action to be implemented. These maps represent useful decision tools to assess and optimize the flexibility potential while meeting the user needs. Finally results from this work also will help the main project collaborate by the Irish and French with the impact of the demand response in the building stock, and to understand how to use the demand response as an advantage both in combustion and cost.