Flexibilidad energética: estudio sensitivo para diferentes condiciones climáticas

Abstract

[ES] El presente proyecto desarrolla diferentes estrategias para proporcionar flexibilidad eléctrica a la red a través de un edificio comercial. El proyecto analiza cómo afectan las diversas estrategias al consumo del edificio, centrándose en las estrategias en modificar el sistema de refrigeración obteniendo flexibilidad energética. El estudio se base en un día típico, se escoge el 10 de Julio como el día típico de verano, durante este día se van a analizar las estrategias mediante su simulación en EnergyPlus y posterior análisis con MATLAB. En concreto se aplican dos estrategias que modifican el consumo eléctrico del edificio modificando la temperatura de referencia en el sistema de climatización. En primer lugar, se implementa un incremento de la temperatura de referencia, obteniendo resultados distintos según el clima, es por ello que se analiza esta estrategia en 15 localidades con climas muy diversos. Todos los casos son analizados y en caso de proporcionar flexibilidad a la red, lo hacen durante las horas operacionales del edificio, tanto la flexibilidad como la eficiencia de esta flexibilidad energética son analizadas y necesitan ser desarrolladas. Es necesario implementar la estrategia en periodos de tiempo de 1h, para poder comparar cuando es posible obtener una mayor flexibilidad y cuando conviene aplicar la medida, se analiza y compara esta medida durante 24 periodos de tiempo, cubriendo todo el día tipo, esto se repite para todas las localidades estudiadas. Tras un análisis exhaustivo se descubre como la flexibilidad es proporcionada es mayor en aquellos climas donde la temperatura exterior es cercana a la nueva temperatura de referencia del sistema de climatización tras aplicar la estrategia, siendo la temperatura exterior ligeramente superior. Una vez se analiza la primera estrategia de incrementar la temperatura de referencia de los sistemas de climatización, se aplica la misma metodología para disminuir la temperatura de referencia en estos sistemas, teniendo la segunda estrategia a analizar en el presente trabajo. Ambas estrategias son parecidas, pero su eficiencia debe ser analizada de manera distinta, siendo la estrategia de incrementar la temperatura una estrategia de baja flexibilidad , donde la flexibilidad se proporciona mediante el ahorro energético, y la estrategia de decrementar la temperatura de referencia una estrategia tipo alta flexibilidad , donde la flexibilidad viene proporcionada por un incremento en el consumo energético del edificio. Los resultados obtenidos en las medidas estratégicas son diferentes, aunque ambas estrategias pueden proporcionar una flexibilidad a la red.

[EN] The present project develops different strategies to implement in a commercial building to provide electrical flexibility to the grid. The project analyses the effect on how these strategies affect the building power consumption, focusing on strategies to modify and obtain the flexibility with the cooling system. The case study day that is analysed with EnergyPlus and MATLAB is July 10th, a typical day in summer. The two-demand response applied in the electrical consumption are related with the chiller set point. The first demand response implemented is the increase of the set point, obtaining different results for each weather, but it shows how the flexibility is obtained during the building operational hours, also the efficiency of this flexibility is analysed, obtaining a flexibility for each hour and his efficiency, to develop this, it is need to implement the demand response in 1h timesteps, to be able to compare in a proper way the flexibility obtained, it is going to applied the demand response each hour and compare the 24 different cases, this is going to be reproduce for all the weathers considers, after a deep analysis is going to discover how the best flexibility is provided for weathers with an outdoor temperature near the new set point, also it is discovered the efficiency in this down flexibility is going to be related with the hours where the flexibility is provided. Once the increase set point demand response is implemented and analysed, the methodology is reproduced for the second demand response consisted of decreasing the set point temperature. This new strategy is up flexibility and provides the efficiency to the grid incrementing the commercial building consumption. The results obtained from this demand response are different to the other strategy, results prove how the strategies analysed can provide electrical flexibility to the grid during all day, also it demonstrates how the strategy cannot be efficient even if it is providing flexibility.