Managment / control of flexible energy consumption.

Abstract

Forbruket av energi i husholdningssektoren har økt dramatisk i Norge de siste årene. Husholdningssektoren bruker energi til ulike formål som rom- og vannoppvarming, romkjøling, matlaging, belysning og elektriske apparater og andre funksjoner som lading av elbiler[1]. I følge offisielle data publisert om elektrisitetsforbruk brukes om lag 65 prosent av elektrisiteten i husholdningssektoren til å dekke oppvarmingsbehov[2]. En av hovedfaktorene som påvirker strømforbruket er utetemperaturen. De siste årene har det vært en betydelig økning i utetemperaturen. I følge en rapport publisert av NAV har økningen i utetemperaturen ført til en økning i det totale strømforbruket i husholdningssektoren med om lag 2 til 3 TWh per år[2]. Mesteparten av strømmen forbrukes i løpet av vintersesongen, som er den kaldeste årstiden på året. De siste årenes lave investeringer i distribusjonsnettet for elektrisitet har medført behov for investeringer i nye teknologier for å forbedre nettet[2]. Andre faktorer som påvirker energiforbruket er forbrukeratferd, boligkonvolutt og også valg av oppvarmingsløsning. Elektrifisering vil føre til en økende etterspørsel etter energi, og denne energien som overføres til nettet vil føre til en økning i toppforbruket[3]. Så når energibruken øker, vil nettet bli overbelastet i løpet av dagen. Dette uttrykker nødvendigheten av å gjøre strømforbruket mer fleksibelt for å unngå spissbelastninger, noe som gjør at forskjeller i etterspørsel og tilbud balanseres [1]. Alle disse utviklingene nevnt ovenfor vil medføre behovet for å forbedre nettkapasiteten. Kun noen få timers toppforbruk per år vil avgjøre investeringen i nettet i flere år fremover. Men en del innsats gjøres ved å bruke en ny teknologi for å gjøre den mest fleksible bruken av elektrisitet for å forsinke eller unngå nettinvesteringer. Denne masteroppgaven presenterer statusen til Norges energisystem. Fokuset i denne studien er på energiforbruk i boliger og muligheten for å redusere det under toppbelastninger. For at denne nye teknologien skal lykkes, er det nødvendig å ha detaljert informasjon om strømforbruket i husholdningssektoren[2]. Informasjon om energiforbruk vil bidra til å bedre forstå trenden som vil ha i fremtidens forbruksprofil for hver enkelt forbruker[2]. På den måten kan vi ha et fleksibelt energiforbruk, kan unngå nettinvesteringer i fremtiden og kan spare miljøet. Det har vært en detaljert analyse for en kunde hvor det analyseres timebasert energiforbruk for å få en bedre forståelse for mulighetene for å frigjøre fleksibilitet. LEDE AS har foreslått et nytt scenario for å hindre spisslast. For å redusere energibruken skal smarte teknologier implementeres i husholdningssektoren. De har tilgang på forskjellige husholdningsapparater som kunden tillater og kan slå dem på eller av avhengig av energiforbruk. Denne artikkelen undersøker spørsmålet om det ved å kontrollere husholdningsapparater er mulig å redusere toppbelastninger i distribusjonsnettet og om prosessen er økonomisk gjennomførbar. Den analyserer hvordan elektrisitetsforbruket varierer til forskjellige tider av døgnet, når toppenergiforbruket vises, årsakene og hvorfor det vises på den timen, samt årsakene eller barrierene som dukker opp i bruken av denne nye teknologien[3].

The consumption of energy in the domestic sector has expanded dramatically in Norway in recent years. Households sector use energy for various purposes like space and water heating, space cooling, cooking, lighting and electrical appliances and other functions like charging electric cars[1]. According to official data published on electricity consumption, about 65 percent of electricity in the household sector is used to cover heating demands[2]. One of the main factors affecting electricity consumption is the outside temperature. In recent years there has been a significant increase in outside temperature. According to a report published by the NAV, the increase in outside temperature has led to an increase in the total electricity consumption in the household sector by about 2 to 3 TWh per year[2]. Most of the electricity is consumed during the winter season being the coldest season of the year. The low investment in the electricity distribution network in recent years has brought the need for investment in new technologies to improve the grid[2]. Other factors that affect the energy consumption are consumer behavior, house envelope and also the choice of heating solution. Electrification will lead to an increasing demand for energy, and this energy transmitted to the grid will cause an increase in peak consumption[3]. So, as energy use rises, the grid will become overburdened during the day. This expresses the necessity of making electricity consumption more flexible to avoid peak loads, which means that differences in demand and supply are balanced [1]. All these developments mentioned above will bring about the need to improve grid capacity. Only a few hours of peak consumption per year will determine the investment in the grid for several years to come. But some efforts are being made by using a new technology to make the most flexible use of electricity to delay or avoid network investments. This master thesis presents the status of Norway energy system. The focus of this study is on residential energy consumption and the prospect of reducing it during peak loads. For this new technology to be successful, it is necessary to have detailed information about electricity consumption in the household sector[2]. Information about energy consumption would help to better understand the trend that will have in the future consumption profile for each consumer[2]. In that way we can have a flexible energy consumption, can avoid grid investments in the future and can save the environment. There has been a detailed analysis for a customer where is analyzed hourly energy consumption to have a better understanding for the possibilities of unlocking flexibility. LEDE AS has proposed a new scenario to prevent peak loads. In order to reduce energy use, smart technologies will be implemented in the household sector. They have access on different home appliances that customer allow and can switch them on or off depend on energy consumption. This paper investigates the question of whether by controlling household devices it is possible to reduce peak loads in the distribution grid and whether the process is economically feasible. It analyzes how electricity consumption varies at different times of the day, when peak energy consumption appears, the reasons and why it appears at that hour as well as the reasons or barriers that appear in the use of this new technology[3].