APROVECHAMIENTO DE LA FLEXIBILIDAD ENERGÉTICA DE LOS EDIFICIOS: EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA A LA DEMANDA Y MERCADOS ENERGÉTICOS

Abstract

[ES] Para ayudar a mantener estables las redes eléctricas modernas, debido a la fuerte incorporación de fuentes renovables, es necesario gestionar la respuesta del lado de la demanda. La respuesta de la demanda es un ejemplo de flexibilidad del lado de la demanda que adapta los perfiles de los usuarios finales para que se ajusten mejor a los requisitos de la red. La capacidad de determinar la flexibilidad energética y, a su vez, el coste de un edificio lo hace objeto de estudio desde el punto de vista económico y ambiental. Este proyecto se apoya en un modelo de controlador predictivo en MATLAB, que se utiliza para simular el perfil óptimo de calefacción diaria de una vivienda irlandesa, minimizando el coste de funcionamiento diario durante la temporada de calefacción de octubre a marzo. Para satisfacer las necesidades de calefacción de la vivienda, el sistema consiste en una bomba de calor, un tanque de almacenamiento de energía térmica y una caldera de gas. Por un lado, para determinar el impacto económico de la flexibilidad de la vivienda, se ha utilizado la tarifa eléctrica basada en precios horarios en tiempo real. Por otro lado, para determinar la flexibilidad energética se han estudiado dos casos, uno de ellos, denominado caso base, corresponde a la simulación de un sistema óptimo y el otro consiste en lo mismo pero incorporando los programas de respuesta a la demanda. Se ha comprobado que la aplicación de los programas de respuesta a la demanda ayuda a mejorar la flexibilidad energética al aumentar el uso de los dispositivos de almacenamiento de energía térmica cuando las condiciones de mercado y de demanda son favorables para el sistema independientemente de las restricciones que se aplican al uso del equipo. También se observa que, para todos los precios considerados, es más rentable reducir una determinada cantidad de energía eléctrica por una medida de corta duración pero de alta intensidad que por una medida de mayor duración pero de menor intensidad.

[EN] To help keep modern power grids stable, due to the strong incorporation of renewable sources, it is necessary to manage the demand side response. Demand response is an example of demand-side flexibility that adapts end-user profiles to better match network requirements. The ability to determine the energy flexibility and in turn the cost of a building makes it the subject of study from an economic and environmental point of view. This project is supported by a predictive controller model in MATLAB, which is used to simulate the optimal daily heating profile of an Irish home, minimizing the daily operating cost during the heating season from October to March. To meet the heating needs of the home, the system consists of a heat pump, thermal energy storage, and gas boiler. On the one hand, to determine the impact on the cost of the building's flexibility, the electricity tariff based on real-time hourly prices has been used. On the other hand, in order to determine the energy flexibility, two cases have been studied, the case base that corresponds to the simulation of an optimal system and the other one has exposed the same model but incorporating the demand response programs and it has been verified that the application of the demand response programs helps to improve the energy flexibility by increasing the use of thermal energy storage devices when the market and demand conditions are favourable for the system regardless of the restrictions that apply to the use of the equipment. It is also noted that for all prices considered, it is more cost efficient to reduce a given amount of electrical energy for a short duration but high intensity measure rather than a longer but lower intensity measure.