full smart meter eltech legujabb

5/7/2018 Full Smart Meter Eltech Legujabb - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/full-smart-meter-eltech-legujabb 1/8

HKV-RKV és az intelligens fogyasztásmérésKivonatA cikk a jövı és a jelen fogyasztói befolyásolásának

eszközeit ismerteti röviden, majd a szolgáltatói szempontokatvizsgálja, különös tekintettel arra, hogy a jelenlegi

befolyásolási eszközparkot képviselı hangfrekvenciásközponti vezérlés (HKV), valamint a rádiófrekvenciásvezérlés (RKV) vevık és funkciójuk integrálhatók-e azintelligens mérıbe (továbbiakban IM), továbbá a fogyasztói befolyásolás lehetséges módjait és várható hatásukatszimulálja.

1. HKV-RKVKezdve a jelennel, a hazánkban alkalmazott befolyásolásieszközparkot ismertetjük röviden.1.1. A HKV története Magyarországon

A hangfrekvenciás központi vezérlés (HKV)rendszertechnikailag olyan távparancs adó rendszer, amelynek átviteli útja maga az energia elosztó hálózat. Hazánkban 1975óta alkalmazzák, elsısorban a nagy teljesítményő villamos bojlerek és hıtárolós kályhák egyidejő kapcsolásának szabályozására. A 2000-es évek elején 1500 MW körüliteljesítményt vezéreltek HKV segítségével, ami a télicsúcsterhelés mintegy negyedének felelt meg. [1]

1.1.1. A rendszer felépítése [2]A rendszer különlegessége az, hogy nem kell külön átviteli

utat létesíteni, hiszen a parancsokat az elosztó hálózattovábbítja. Így akár több százezer fogyasztó vezérlése ismegoldható egyetlen helyrıl, hisz adóberendezést nemcsak akisfeszültségő elosztóhálózatra lehet telepíteni, hanem aközép- vagy a nagyfeszültségő hálózatra is. A vezérlés soránkisebb-nagyobb csoportokat, de egyéni fogyasztókat iscímezhetünk.

A rendszer felépítését az 1. ábra ismerteti.

1. ábra: A hangfrekvenciás központi vezérlés blokkvázlata

Az egyszerő felépítés egyben hátrányokat is magábanhordoz, amelyek különbözı problémákat okoznak:

− A kommunikáció egyirányú: nem tudhatjuk biztosan,hogy a címzettek megkapják-e a táviratot, és ha igen,végrehajtották-e a kért kapcsolást.

− Az elosztó hálózatot 50Hz frekvenciájú teljesítményátvitelére tervezték: az eltérı frekvenciájú jelek terjedése nem ideális.

1.1.2. A HKV alkalmazása[2][3]A HKV-t jelenleg a következı feladatokra alkalmazzák:

− Általános vezérlési feladatok o Tarifaváltás (megfelelı mérı esetén)o Közvilágítás vezérlése

− Fogyasztói berendezések vezérléseo Forróvíztárolók

o Hıtárolós villanykályhák o Klímaberendezések

− Egyéb vezérlési feladatok o Polgári védelmi szirénák o Üzemi kapcsolások o Díszvilágítás, reklámok világítása

Maga a vezérlés az alapharmonikus feszültségre ültetett,attól eltérı frekvenciájú moduláló jelek (u.n. táviratok)küldésével történik. A frekvencia és a távirat struktúrájaáramszolgáltatónként eltérı lehet, a táviratok szabványosadatformátumúak.

A hangfrekvenciás központi vezérlés adóberendezéseinek feladata a megfelelı nagyságú és teljesítményőhangfrekvenciás feszültség illetve áram létrehozása, amelyképes az adótól villamosan legtávolabb elhelyezkedı KIFfogyasztó vevıkészülékeinek megbízható mőködtetésére. Alétrehozott jel a csatolón keresztül kerül ki a hálózatra. Fıbb

paraméterei:

1. táblázat: A HKV adók fı jellemzıi

Bemeneti feszültség 0,4 kVKimeneti frekvencia 216,7 Hz, 183,3 HzÜzemmód szakaszos üzemBekapcsolási idıarány 4 % (1 órára vonatkoztatva)

A kimeneti frekvencia kiválasztását számos szempont befolyásolja. A legfontosabb, hogy minél távolabb kellelhelyezkednie az 50 Hz páratlan felharmonikusaitól, amelyek a fogyasztók hálózati visszahatásai következtében nagyobbmértékben megtalálhatók a hálózaton. A másik fontosszempont a minél kisebb frekvencia választása annak érdekében, hogy minél nagyobb legyen a jelterjedésszempontjából kritikus vezetékhossz.1.2. Az RKV története Magyarországon [2]

A jelenkor új követelményeket támasztott a központivezérléssel szemben, amelyeknek jelenlegi formájában a HKVnem tud eleget tenni. A rádiófrekvenciás központi vezérlés(RKV) gondolata az 1990-es évek elején kezdıdıvillamosenergia-liberalizáció kezdetén került elıtérbe.

Az RKV kifejlesztésében élen járó szerepe van a németEFR GmbH-nak, amely 1995-ben Németországban az E.OnAG hálózatában indította az elsı éles szolgáltatását. Egy 100

és egy 50 kW teljesítményő antennával Németország teljesterületét képesek lefedni.

1.2.1. A rendszer felépítéseA rendszer felépítését a 2. ábra ismerteti.

2. ábra: Az rádiófrekvenciás központi vezérlés blokkvázlata

Az információ továbbítása hosszúhullámú antennávaltörténik, így az adattovábbítás függetlenné válik azelosztó hálózat topológiájától.

Az RKV fı eltérései a HKV-val szemben:



− A címzési tartomány jelentısen kibıvül, akár egyesével is lehetıvé válik a fogyasztók indexelése.Ezáltal nincs szükség több vezérlı frekvenciára.

− Egy központból a topológiától függetlenül több százkilométerre lehet vele adatot továbbítani néhánymásodpercen belül.

− A kiserımővek nem zavarják az adás jelszintjét.1.2.2. Az RKV mőködése

Magyarországon az 1933-ban épült lakihegyi adótornyotfelhasználva mőködik a szolgáltatás. Az adótorony emellett asolti középhullámú adó tartaléka – amelyrıl az MR1-Kossuthrádió középhullámú adását sugározzák.

2. táblázat: A lakihegyi antenna fıbb jellemzıi

Építés éve 1933, (újjáépült 1948-ban)Magasság 314 mHatékonyság 90 %RKV frekvencia 135,6 kHz

Az új feladat mellett továbbra is ellátja a tartalék adószerepét, az RKV céljaira elegendı egy frekvenciasáv, az

üzemeltetı a 135,6 kHz frekvenciára kapta meg a sugárzásiengedélyt. További érdekesség, hogy az adótoronyrólSzlovákia teljes, valamint Horvátország, Szlovénia, Ausztriaés Csehország egyes részeit is le tudják fedni.

2. INTELLIGENS MÉRÉSAz intelligens mérési (IM, angolul: Smart Metering, SM)

technológiák bemutatásakor nem könnyő egyértelmődefiníciót adni arra, hogy mit is értünk IM rendszer alatt.Ennek oka elsısorban a technológia újszerőségébenkeresendı. A gyakorlatban még csak szők egy évtizede ismertintelligens fogyasztásmérés fejlesztésére az igények a világtöbb pontján is felmerültek, ennek megfelelıen több párhuzamos kutatás-fejlesztési projekt zajlott. A célokat alegtöbb esetben már ekkor is a helyi igényekhez igyekeztek igazítani, ezért egyes országok célkitőzései között igen nagyeltéréseket találhatunk. Az elsı tapasztalatok (elsısorbanOlaszország) aztán egyértelmősítették, hogy az IMtechnológia bevezetése sokkal átgondoltabb, átfogóbbfejlesztést igényel, mint azt elıször gondolták a cégek. Azalapos tervezés egyik legjobb példája a következı évekbenHollandia lett, melynek komplex IM tenderét egyre többország veszi át, a nemzetközi szakirodalom pedig kezdetalonként hivatkozni rá. Ennek megfelelıen az IMtechnológiák általános bemutatásánál a holland anyag általhasznált kifejezéseket, topológiát, stb. vesszük alapul.

A holland Gazdasági Minisztérium utasítására a HollandSzabványügyi Hivatal megalkotta az intelligensfogyasztásmérık alkalmazását lehetıvé tevı minimálisszabványokat. A kezdeti kiírás villamos energia mérésemellett gázra, hımennyiségre és vízre is vonatkozott, ám avégsı változatba csak az elsı kettı került bele kötelezıérvényőként, utóbbi kettıre ajánlásokat készítettek. Azelkészült anyag a készítı munkacsoport után NTA 8130(Netherlands Technical Agreement) néven vált ismertté. Adokumentum az alábbiakban definiálja az IM rendszerektılelvárt képességeket:

−

Távparanccsal leolvasható rendszeres és kérésrevégzett valós mérési eredményekkel járuljon hozzáaz adminisztratív folyamatok fejlesztéséhez.

− Tegye lehetıvé a szolgáltató számára azenergiatudatos, energiatakarékos fogyasztóiviselkedés jutalmazását.

− Legyen képes távparanccsal biztonságosan fel- éslekapcsolni villamos és gáz fogyasztásmérıketcsoportosan és egyesével is.

− Legyen képes korlátozni a felvehetı energiamennyiségét a fogyasztásmérıkön csoportosan és

egyesével is.− Tegye lehetıvé egy elektromos- vagy vízszolgáltatószámára, hogy differenciált tarifarendszerthasználjon.

− Támogassa az elıre fizetett szolgáltatás („feltöltıkártya”) rendszerét.

− Fel lehessen használni az elosztóhálózatmonitorozására.

A tender kiírása természetesen részletes specifikációval isszolgál az egyes funkciókra nézve, definiálja a maximálisanmegengedett hibákat, idıkésleltetéseket, meghatározza azegyes folyamatok pontos menetét.

A 3. ábra mutatja az NTA 8130 által leírt rendszer

sematikus vázlatát.

3. ábra: Az intelligens mérıs rendszer sematikus vázlata

Az egyes kommunikációs portok feladatát ismeghatározták, az alábbiak szerint:

− P0: külsı eszközökkel való kommunikációra szolgála felszerelés és a helyszíni karbantartási feladatok során.

− P1: egy kizárólag olvasásra szolgáló port, melyhezegyszerre legfeljebb 5 eszköz csatlakozhat; ideköthetı például a vizuális kijelzı.

− P2: a mérırendszer és legfeljebb 4 darab mérıeszközközötti kommunikációra szolgál (az elektromos mérınem számít ezek közé, ez közvetlenül csatlakozik a

mérırendszerhez).− P3: a mérırendszer és a központi adattároló közti

kommunikációt bonyolítja le.− P4: a központi adattároló (KA) és külsı szolgáltatók

közötti kapcsolatot szolgálja, az NTA 8130 nemfoglalkozik vele részletesen.

A fenti ábra is sejteti, hogy az intelligens mérıs hálózatottopológiai szempontból négy fı, egymástól tisztánelkülöníthetı szintre oszthatjuk.

1. A topológia alsó szintjén áll maga az intelligensfogyasztásmérı, melynek fı feladata a hagyományosmérıhöz hasonlóan továbbra is a fogyasztási adatok kellı pontosságú mérése.

2. Több fogyasztásmérı adatait fogja össze egyadatkoncentrátor. Az adatkoncentrátor felel bizonyosadatok tárolásáért, az alárendelt mérıkkel valókommunikációért.



3. A rendszer felsı eleme egy központi adattároló,adatkezelı rendszer, mely az IM hálózattulajdonképpeni agya. Itt történik a beérkezı adatok feldolgozása, kiértékelése, de akár a számlázásirendszer is integrálható ide.

4. A három szint közötti összeköttetést biztosító hálózatiútvonalak jelentik a negyedik elemet a rendszerben.A kommunikáció az egyes szintektıl, illetve a

teljesítendı követelményektıl függıen többféle lehet,mind vezetékes, mind vezeték nélküli.

2.1. Intelligens mérési rendszerek 2.1.1. AMR – Automatic Meter Reading

Az intelligens fogyasztásmérés kiindulási fokozatának tekinthetı az AMR megléte. Tulajdonképpen nem másról vanszó, mint egyes fogyasztásmérık (elektromos, gáz, víz) mérésiadatainak automatikus leolvasásáról, és annak egy központifeldolgozó egységbe való továbbításáról. A módszer egyértelmő elınye, hogy nem szükséges a mérıhözközvetlenül hozzáférnünk, e nélkül is ki tudjuk nyerni annak adatait. Az AMR technológiák fejlıdése során a hordozható

(kézi leolvasós) AMR-tıl eljutottunk a rádiófrekvenciás illetvePLC-s megoldásokig. Utóbbiak esetén már ténylegesenmegvalósul, hogy távparanccsal, emberi munkaerıigénybevétele nélkül végezhetünk egyirányú kommunikációt afogyasztásmérıvel.

A technológia fejlesztése során felmerült az igény arra,hogy a mérıvel kétirányú kommunikációt legyen képes aszolgáltató kialakítani, ez vezetett el az AMM-hez.2.1.2. AMM – Automatic vagy Advanced Meter Management

Az intelligens mérı ma használt definíciójának megfelelıtechnológiákat jellemezhetjük az AMM betőszóval. Akiindulási alap az AMR volt, azonban a leolvasás mellett többképesség is bekerült a rendszerbe. Ezt elsısorban az tette

lehetıvé, hogy a használt kommunikációs csatornákonegyrészt kellı sávszélesség áll rendelkezésre, másrésztkétirányú adatátvitel is véghezvihetı. A mai AMM-hez vezetıúton két fontos lépést kell megkülönböztetni. Elıször csak amérı felıl a központ felé továbbított, illetve a mérıben tároltadatok sorát bıvítették. Elıbbiekre néhány példa az alacsonyakkumulátortöltöttséget jelzı riasztás, a mérı meghibásodását jelzı riasztás, vagy éppen a mérı illetéktelen használatáról(ház felnyitása, áramlopási kísérlet) történı jeladás. A helybentárolt információk között a napi terhelési görbék, a fogyasztottenergia illetve annak ára, és több más adat megtalálható.Ezeknek az adatoknak a birtokában a szolgáltató képessé válik az energiarendszer igen részletes felügyeletére. A felügyelet

alapján lehet ésszerően beavatkozni a folyamatokba, amit azAMM már lehetıvé tesz. A fogyasztási adatok részletesismerete az alapja a fogyasztás elıre tervezhetıségének,illetve szükség esetén a beavatkozásnak (demand response). Aközpontból végezhetı egyes (erre szerzıdött) fogyasztók vagyfogyasztói részterhelések ki és bekapcsolása, így acsúcsterhelés csökkenthetı. A szerzıdéskötésekhez ishasználható a rendszer, ez esetben a mérıállást nem szükséges bejelentenie a fogyasztónak, az automatikusan leolvasható, aszerzıdés megkötésérıl pedig adat tárolható el a mérıben is.Az esetlegesen szükséges szoftverfrissítések szinténelvégezhetık távvezérléssel, és a sort hosszan folytathatjuk.Az Iskraemeco által kínált AMM rendszer képe jól szemlélteti

az ilyen rendszerek összetettségét, változatosságát. A vezérlésilehetıségeket természetesen nagymértékben befolyásolnifogja a használt kommunikációs út által biztosítottsávszélesség, illetve a rendelkezésre álló eszközök, azaz azAMI.

2.1.3. AMI –Advanced Metering InfrastructureAhhoz, hogy az AMM-ben megvalósuló szolgáltatásokat

mőködtetni lehessen, igen jól kiépített infrastruktúra isszükséges, amit a szakirodalom AMI-nek nevez. Az AMI-nek három egymástól jól elkülöníthetı része van: a fogyasztóeszközei, a szolgáltató eszközei, illetve az informatikai háttér.A fogyasztói eszközök elsısorban a fogyasztást szabályozó,illetve annak alakulását követı berendezések. Ide tartoznak a

lakásokban felszerelhetı képernyıs kijelzık, melyek azaktuális fogyasztást és egyéb információkat képesek megjeleníteni, ezzel sarkallva a fogyasztót a tudatosabbmagatartásra. Része lehet automatikus, vagy központilagvezérelt terhelésszabályzó, mely például csúcsidıszakbanleállítja a légkondicionálót, vagy átütemezi a nagyobbfogyasztású háztartási eszközök üzemét az éjszakai órákra,illetve ide tartozik bármilyen otthoni vezérelt fogyasztóieszköz. A szolgáltató eszközeinek zömét a kiépített hálózat jelenti. Az informatikai eszközök képezik a szolgáltatólegfontosabb arzenálját, hiszen ezek nélkül egyik „smart”szolgáltatás sem megvalósítható. A fogyasztási adatok folyamatos monitorozása, a számlázási információk,

szerzıdések kezelése, a demand response beavatkozásokhozszükséges paraméterek számítása mind-mind komolyszoftveres hátteret igényel. Amennyiben ez a három területrendelkezésre áll, az AMI gyakorlatilag kiépítettnek tekinthetı. Napjainkban a legnagyobb fogyasztásmérı gyártók már nem csak magának a mérınek a szállítását vállalják, egyreinkább hangsúlyozzák a teljes AMI palettájukat, mint elérhetıeszközt (ld. pl. a 4. ábrán látható rendszert).

4. ábra: Az Iskraemeco által kínált intelligens mérıs rendszer felépítése

2.2. Intelligens mérıs rendszerek a világbanÁltalánosságban elmondható, hogy az intelligens mérıs

rendszerek a legtöbb országban még csak tesztüzemben,kisebb-nagyobb pilot projekt keretében üzemelnek. Az úttörıszerepét Olaszország vállalta el, ahol lényegében mindenfogyasztót elláttak intelligens mérıvel.2.3. Az intelligens fogyasztásmérés alkalmazhatósága központi

vezérlésreAz IM rendszerek, mint vezérlésre használt eszközök

esetében három alapvetı gondolkodásmódot tudunk megkülönböztetni a fogyasztó illetve a szolgáltató



szerepvállalásától függıen. Mindhárom vezérlési módravannak nemzetközi példák.

Az elsı esetben a szolgáltató szempontjából direkt módonvezérlés nem valósul meg. A fogyasztó saját belátására bízza,hogy hogyan ütemezi egyes eszközeinek üzemeltetését, adotttarifarendszer mellett. Ugyanakkor az elterjedt, szerzıdésbenelıre rögzített tarifákhoz képest lehetıség nyílik real-timeárazásra, valamint a fogyasztó tájékoztatására. Az IM eszköz

valamilyen vizuális kijelzıjén ismertethetı az aktuális ár,ezzel indirekt módon befolyásolható a fogyasztói viselkedés.A második esetben sincs a szolgáltató részérıl direkt

vezérlés. Ez a megoldás annyiban különbözik az elızıtıl,hogy a fogyasztó rendelkezik valamilyen kiegészítı berendezéssel a fogyasztásmérı mellett, mellyel sajáteszközeinek üzemét ütemezni tudja. Nyilvánvalóan ennek azeszköznek valamilyen kapcsolatban kell állnia az IMrendszerrel, hogy onnan aktuális árakat kérhessen le. Afogyasztó ezáltal automatizálhatja eszközeinek mőködését, adöntési mechanizmus bemeneteként árat használva.

A harmadik esetben már a szolgáltató kezében van adöntési lehetıség. A fogyasztóval kötött szerzıdés alapján

adott eszközök a szolgáltató által közvetlenül vezérelhetıvéválnak. A szolgáltató a vezérlési parancsot az IM rendszerenkeresztül továbbítja az eszköz felé.

Javaslatok, megoldási lehetıségek, jövıbe mutatóelképzelések

A fogyasztók vezérlésének igénye többféle cél eléréseérdekében merülhet fel, pl.:

a) terheléskorlátozás rendszerszintő üzemzavar esetén, b) napi terhelési görbe egyenletesebbé tétele,c) mérlegköri kiegyenlítı energia csökkentése.

Mindegyik (de különösen az a és a c) feladat szempontjábólfontos, hogy a Szolgáltató a vezérléssel valóban elı tudjonidézni teljesítmény-változást, ennek azonban akadálya lehet pl. az, ha a fogyasztó a berendezését egy automatikasegítségével átkapcsolja a nem vezérelt vonalra, amint avezérelt vonalon eltőnik a feszültség. Ilyen automatikák már régóta léteznek, alkalmazásukat a Szolgáltató nem tudjateljesen kizárni, és jövıbeni nagyobb mértékő elterjedésük sem kizárható, ha a villamosenergia-árak jelentısennövekednek.

(A fordított irányú szabálytalan fogyasztói viselkedés – vagyis ha a fogyasztó a berendezéseit egy automatikasegítségével rákapcsolja a vezérelt vonalra, amint azonmegjelenik a feszültség – a fenti feladatok szempontjából nemzavaró, viszont bevételkiesést eredményez.)

A c) feladat szempontjából az egyes vezérelt csoportok pillanatnyi teljesítményfelvételét lényegesen pontosabban kellismerni, mint az a) és b) feladatok szempontjából. A kérdés,hogy az IM technológia által hogyan tehetı pontosabbá avezérelt csoportok pillanatnyi teljesítményfelvételének becslése.

A továbbiakban olyan modelleket és egy olyan szimulációsrendszert ismertetünk, amely alkalmas különbözı, fogyasztók közvetett vagy közvetlen befolyásolását célzó elképzelések hatásainak vizsgálatára.

3. MODELLEZÉSAz eszközök és lehetıségek szimulálására MATLAB

környezetben alakítottunk ki egy modellt.

A fogyasztók – akiket vezérlés szempontjából nagyjábólazonos összteljesítményő csoportokba osztottunk – különbözı berendezéseket üzemeltetnek. A berendezések teljesítmény-felvételét megfelelıen modellezve és összegezve megkaphatóa fogyasztók és a fogyasztói csoportok becsült teljesítménye.3.1. Berendezések

A berendezéseket két csoportra bontottuk. Az elsıcsoportba azok a berendezések kerültek, amelyek

gyakorlatilag folyamatosan a hálózatra vannak kötve,teljesítményfelvételüket egy szabályzó (általában termosztát)irányítja. Ilyen például a villanybojler, a légkondicionáló és afagyasztó. Ezeket a berendezéseket – a fogyasztói elégedettségcsökkenése nélkül – a szolgáltató által megfelelıen vezéreltvonalra köthetjük, mivel az esetleges átmeneti lekapcsolásukata fogyasztók valószínőleg nem érzékelik.

A másik csoportba azok a berendezések kerültek, amelyek teljesítményfelvétele alapvetıen a fogyasztón múlik:mosógép, mosogatógép, sütı, porszívó, vasaló… Ezek vezérelt vonalra kötése igen körülményes,teljesítményfelvételükre sokkal inkább különbözı tarifákkal, afogyasztókon keresztül lehetünk hatással.

A minden egyes fogyasztóhoz több, berendezéstrendeltünk. A berendezések paramétereit legtöbb esetbennormáleloszlás segítségével határoztuk meg, melynek várhatóértékét, szórását, minimális és maximális értékét korábbikutatások eredményei alapján határoztuk meg [4][5][6].3.1.1. Vezérelhetı berendezések

A modellben három vezérelhetı berendezéstimplementáltunk: villanybojler, fagyasztó és légkondicionáló.

3. táblázat: A modellezett vezérelhetı berendezések paraméterei

Név Telj. Elıfordulás Komfortlimit

bojler 1800W 39% T>72°Cfagyasztó 360W 77% T<-12°C

légkondicionáló 670W 10% T<22°C

Mindhárom berendezés teljesítményfelvételét egy berendezésmodell alapján határoztuk meg. A modellek alapjaegy differenciál-egyenlet, mely figyelembe veszi a korábbiüzemvitelt illetve használatot is. (villanybojler modell [7]) Amásodik oszlop a háztartásokban való elıfordulásvalószínőségét tartalmazza. A komfortlimit értéke mutatja,hogy milyen hımérsékletértékek esetén állíthatjuk azt, hogy afogyasztó nem érzékeli a változást.3.1.2. Átütemezhetı berendezések

Az átütemezhetı berendezésekre több paramétertdefiniáltunk, a 4. táblázatban az ezeket generáló

normáleloszlás várható értékét tüntettük fel.

4. táblázat: A modellezett átütemezhetı berendezések paraméterei

Név Telj. Napi bekapcsolás

Üzemidı Elıford.

mosógép 1000W 0,35 64min 72%mosogatógép 900W 0,60 61min 14%porszívó 1200W 0,20 21min 95%vízforraló 2000W 0,16 20min 50%sütı 3500W 0,15 80min 10%

A 4. táblázatban megadott értékek meghatározzák, hogy

milyen teljesítménnyel, naponta milyen valószínőséggel ésmennyi ideig mőködjön egy berendezés, de még nem adnak választ arra, hogy pontosan mikor kezdıdjön egy adott berendezés üzeme. Mindenegyes berendezésre [5] alapján egysőrőségfüggvényt határoztunk meg, ami definiálja, hogy a nap



adott órájában milyen valószínőséggel indítják el az adott berendezést.3.1.3. Feltételezések

A berendezések modellezése kapcsán feltételeztük, hogyüzemidejük alatt állandó teljesítményt vesznek fel. Ez egy-egy berendezésre természetesen nem igaz, de a közelítéselfogadható, mivel az összes berendezés összesítettteljesítményfelvételét vizsgáljuk. Ekkor a különbözı indítási

idıpontok és üzemidık miatt a berendezésenként állandóteljesítményfelvétel elfogadható.3.2. Fogyasztók

A fogyasztókkal kapcsolatosan az alapvetı kérdés, hogymilyen mértékben hajlandók átütemezni egy-egy berendezésük üzemét (pl. mosógép), illetve – vezérelt vonalhíján – saját hatáskörben vezérelni vezérelhetı berendezéseiket (pl. villanybojler).3.2.1. Átütemezési hajlandóság elve

A fogyasztók átütemezési hajlandóságát gazdasági oldalrólfogalmaztuk meg. Nyilván egy berendezés szokásostól eltérıüzemeltetése a fogyasztónak kellemetlenséget okoz. Ezt egyfiktív, a normális üzemeltetési költséghez hozzáadódó

költséggel jellemezhetjük. A racionálisnak feltételezettfogyasztó ezt a kiegészített költségét szeretné minimalizálni,aminek tehát két tagja van:

− üzemeltetési költség: a berendezés által felvettenergia ára az aktuális idıszakra vonatkozó tarifaszerint.

− fiktív költség: a szokásostól eltérı üzemeltetés általokozott kellemetlenséget reprezentáló költség. (Aszokásos idıszak alatt az elızı fejezetben leírtak szerint generált idıszakot értjük.)

Az összeg mindkét tagja függ tehát az üzemeltetésidıpontjától. Ha a fogyasztó az alacsony tarifájú idıszakravaló átütemezéssel nagyobb megtakarítást tud elérni, mint

amennyit az ezzel járó kényelmetlenség jelent számára, akkor összességében a költségfüggvénye kisebb értéket ad, tehát azalacsony tarifájú idıszakban fogja mőködtetni a berendezést.

A kellemetlenséggel járó összeget az alábbi képlet szerintszámoljuk:

(1)ahol:

− : Ennyivel szeretné a fogyasztó eltolni a berendezés üzemidejét.

− : Egy normál eloszlású tényezı, mely

azt fejezi ki, hogy egy órával való átütemezés eseténa fogyasztó mekkora részét akarja megtakarítani az

üzemeltetési költségnek. Várható értéke aszimulációkban 0,1.− : Az egyes berendezésekre vonatkozó

szorzó tényezı, mellyel befolyásolható a különbözı berendezések – fogyasztótól független – átütemezhetısége. (Pl. egy mosogatógép üzemideje afogyasztó számára inkább közömbös, mint egysütıé.) Az egyes berendezések átütemezésitényezıjét tartalmazza a 5. táblázat. (Minél nagyobb,annál kevésbé hajlandó a fogyasztó a szokásostóleltérı idıpontban üzemeltetni.)

5. táblázat: Egyes berendezések átütemezési tényezıje

Név Tényezı mosógép 1,2mosogatógép 0,5porszívó 0,5

vízforraló 0,5sütı 0,8

− ı: Ezzel azt az emberi tulajdonságot

jellemezzük, miszerint a fogyasztók hajlamosabbak egy berendezés indítását késleltetni, mint a berendezést a szokásosnál korábban indítani.

3.2.2. Leállítási hajlandóság elveA vezérelhetı berendezéseket fogyasztói leállításának

modellezésekor a kényelmi szempontok kerülnek elıtérbe. Akényelmi szempontokat a 3. táblázat utolsó oszlopa alapjánhatároztuk meg. Vagyis például egy fagyasztó eseténkomfortosnak vettük, ha a hımérséklete nem megy –12°Cfölé.

Az optimális leállítást a fogyasztók az 5. ábra szerinthajtják végre. Az algoritmus során a fogyasztók fokozatosanújabb és újabb idıszakokban vizsgálják meg, hogy az adottidıszakban történı esetleges kikapcsolás milyenkövetkezményekkel járna. Ha a kikapcsolás veszteséggel,vagy a kényelemérzet sérülésével járna, akkor azt nem hajtják

végre, ellenkezı esetben igen. Az algoritmus az nap összesidıszakára lefut, s végeredményben kiadja, hogy a fogyasztómely idıszakokban fogja lekapcsolni saját vezérelhetı berendezését. (A vizsgálandó idıszakok hossza szimulációban30 perc, racionális viselkedést feltételezve a vizsgálat alegdrágább idıszakoktól kezdıdıen a legolcsóbbakig halad.)

Fontos megjegyezni, hogy a leállítások esetén amegtakarított energia és költség nem számolható azátlagteljesítménybıl, mivel a vezérelhetı berendezésekrelétrehozott modellek teljesítményfelvétele függ a korábbiüzemviteltıl is. Egy kikapcsolás tehát nem jelenti az adottidıszakban szokásos energia megtakarítását, mert ezt azenergiát (vagy ennek egy részét) a berendezés máskor fogjafelvenni. Költségmegtakarítás ott jelentkezhet, hogy a magastarifájú idıszak helyett alacsony tarifájú idıszakban veszi fel a berendezés az igényelt energia nagy részét.

5. ábra: A leállítási algoritmus folyamatábrája

Következı (racionális)leállítási idıszakban

kikapcsolás

A leállításeszteséget okoz?

Komfortlimitsérül?

Visszakapcsolás

Van még leállíthatóidıszak?

STOP

START

igen

igen

nem

nem

nincs

van



4. EREDMÉNYEK A szimulációk eredményeit egy fogyasztóra (háztartásra)

vetített átlagos teljesítményfelvételi görbék segítségévelmutatjuk be. Így a görbékrıl egy-egy berendezés sok ezer háztartásra vett átlagos fogyasztását és költségét lehetleolvasni. (Az eredmények tartalmazzák az egyes berendezések elıfordulási arányát is.)4.1. Alapeset

Ebben az esetben egyetlen, idıtıl független tarifátalkalmazunk (49Ft/kWh), továbbá feltételezzük, hogy azelosztói engedélyes nem alkalmaz vezérlést. Ez tehát aszokásos fogyasztás, amit alapesetnek nevezünk.

Külön ábrákon (6. ábra és 7. ábra) mutatjuk be azátütemezhetı és a vezérelhetı berendezésekre vonatkozóeredményeket. Az egyes ábrákon feltüntettük az adott berendezések napi energiafogyasztását és annak költségét is.

Megfigyelhetı, hogy messze a legnagyobb fogyasztó aforróvíztároló (bojler), és hogy a légkondicionáló ehhez képestkis fogyasztással bír. A háztartásokat jellemzı átlagos napifogyasztási görbét is jellemezhetjük reggeli és esti csúccsal,valamint éjszakai mélyvölggyel.

4.2. Ösztönzés eltérı tarifával Ezután kidolgoztunk egy hipotetikus tarifarendszert,amelynek célja, hogy a fogyasztókat a csúcsterhelésiidıszakoktól eltérı idıben történı fogyasztásra ösztönözze.Az árszintek úgy lettek kialakítva, hogy az alapesethez képestváltozatlan fogyasztással ne változzon a háztartások átlagoskiadása. Továbbra is feltételezzük, hogy az elosztóiengedélyes nem alkalmaz fogyasztói vezérlést.

Az eredményeket a 8. ábra és 9. ábra, valamint a 6. táblázatmutatja. A szimulációk alapján megállapítható, hogy az egyes berendezések átlagos energiafogyasztása lényegesen nemcsökkent, viszont a fogyasztók jelentıs megtakarításokattudtak elérni. Továbbá eltőntek a reggeli és esti csúcsok,

helyette viszont nagy teljesítményugrások figyelhetık meg.Ennek oka a racionális fogyasztói viselkedésben keresendı: azátütemezést a lehetı legkevesebb kellemetlenséggel hajlandók elvégezni, ezért az olcsóbb tarifa kezdetével szinte egyszerrekezdik üzemeltetni készülékeiket.

6. táblázat: Ösztönzı tarifa hatása egyes berendezések üzemeltetési költségére

Alapeset Ösztönzı tarifa

Változás

Berendezés Átl.fogy.

K.(Ft)

Átl.fogy.

K.(Ft)

Átl.fogy.

Költs.

bojler 3,42 167 3,368 144 -1,5% -14,0%

légkondi

0,37 18 0,337 16 -9,2% -12,0%

fagyasztó 0,76 37 0,753 32 -1,2% -14,3%

mosógép 0,30 15 0,300 15 0,0% 2,0%

mosogatógép 0,08 4 0,077 3 0,0% -20,5%

porszívó 0,11 5 0,105 4 0,0% -22,3%

vízforraló 0,05 3 0,054 2 0,0% -24,4%

sütı 0,09 4 0,086 4 0,0% -5,1%

összesen 5,17 253 5,08 220 -1,8% -13,2

4.3. Fogyasztás szimulációja vezérléssel

Végül megvizsgáltuk azt az esetet, amikor az elosztóiengedélyes a tarifális ösztönzés helyett fogyasztói vezérléstalkalmaz. A vezérelt tarifa 30Ft/kWh. Az eredményeket a 10.ábra mutatja.

A napon belüli terhelés átrendezıdés még markánsabb,mint tarifális ösztönzés esetén. Megfelelı fogyasztóicsoportok és vezérlési program kialakításával a nagymértékőteljesítményváltozások elkerülhetık. A modell alapjánkimutatható, hogy a fagyasztók és bojlerek esetében afogyasztók komfortérzete nem sérül. Ez abból is látható, hogya felvett energia mennyisége lényegében nem csökkent.Ellenben a fogyasztók megtakarítása lényegesen nagyobb,

mivel a teljes energia felvétel igen alacsony tarifájúidıszakban történik.A légkondicionálók esetében azonban a fajlagos energia

felhasználás igen nagy mértékben csökkent, valamintkomfortérzet is jelentısen romlott. Ezért a légkondicionálók vezérlésére ettıl eltérı program szükséges, amely garantálja afogyasztói komfortérzet megfelelı szinten tartását.

5. ÖSSZEFOGLALÁSA modellezés során megmutattuk, hogy megfelelı

tarifákkal a fogyasztók ösztönözhetık berendezéseik üzemeltetésének átütemezésére, és ily módon a

csúcsidıszakról a völgyidıszak felé terhelést lehetátcsoportosítani. Azonban üzemzavari esetekben esetlegesenszükségessé váló fogyasztói terheléskorlátozás hatékony ésgyors megvalósítása elképzelhetetlen a fogyasztók (egyrészének) közvetlen vezérléssel történı befolyásolhatóságanélkül. Ezért a fogyasztók közvetlen vezérlésében rejlılehetıségek mindenképpen indokolttá teszik, hogy a vezérlésirendszer, mint eszköz a szolgáltató kezében megmaradjon.

A bemutatott modell segítségével vizsgálhatók különbözıfogyasztóoldali beavatkozási módszerek hatásai. Azt is bemutattuk, hogy a bojlerek és fagyasztók közvetlen vezérlésehatékonyabb eszköz a napi terhelési görbe befolyásolására,mint a tarifális ösztönzés.



6. ábra: „Szokásos fogyasztás” (alapeset): bojler, légkondicionáló és fagyasztó esetén

7. ábra: „Szokásos fogyasztás” (alapeset) felhasználó által ütemezett berendezések esetén

8. ábra: Tarifális ösztönzés hatása bojler, légkondicionáló és fagyasztó esetén

9. ábra: Tarifális ösztönzés hatása felhasználó által ütemezett berendezések esetén



10. ábra: Fogyasztók vezérlésének hatása

Szerzık:− Dr. Dán András

BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Mővek és Környezet Csoportegyetemi tanár [email protected]

− Raisz DávidBME Villamos Energetika Tanszék Villamos Mővek és Környezet [email protected]

− Kiss Péter BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Mővek és Környezet Csoporttanársegé[email protected]

− Vokony IstvánBME Villamos Energetika Tanszék Villamos Mővek és Környezet Csoport

doktorjelö[email protected]− Divényi Dániel

BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Mővek és Környezet [email protected]

− Hartmann BálintBME Villamos Energetika Tanszék Villamos Mővek és Környezet [email protected]

6. IRODALOMJEGYZÉK [1] K. Oswald, Gy. Nagy, és J. Vimi, Hangfrekvenciás központi

vezérlés. Budapest: Mőszaki Könyvkiadó, 1981.

[2] Balázs Máthé, A kiserımővek hatása a hangfrekvenciásközponti vezérlés (HKV) jelszintjére, diplomaterv ed. BMEVillamos Energetika Tanszék, 2004.

[3] David Bekaert, Pieter Jacqmaer, Tom Loix, Tom Rigole, BartVerbruggen - K.U.Leuven - ESAT/ELECTA Geert Deconinck,Studie communicatiemiddelen voor slimme meters (VREG2006/0192). Hollandia, 2006.

[4] Central European University, Residential Monitoring toDecrease Energy Use and Carbon Emissions in Europe(REMODECE), 2006, Magyar felmérés eredményei.

[5] ISR-University of Coimbra, Residential Monitoring toDecrease Energy Use and Carbon Emissions in Europe(REMODECE), 2008, Végleges jelentés az európai kutatásról.

[6] Központi Statisztikai Hivatal, "A háztartások villamosenergia-kiadásai," Budapest, Kiadvány ISBN 963 215 981 0, 2006.

[7] Raisz Dávid és Dán András, "Vezérelt fogyasztói csoportok modellezése és különbözı célfüggvények szerinti vezérlési

programjuk meghatározása," Elektrotechnika, pp. 5-8., 2009.

[8] László Németh, A hangfrekvenciás központi vezérlés avillamosenergia-ellátásban és távvezérlésben. Budapest:OMIKK, 1993, Energiagazdálkodási füzetek.

[9] Nederlands Normalisatie-instituut, Netherlands Technical greement NTA 8130, Minimum set of functions for metering

of electricity, gas and thermal energy for domestic customers .Delft, Hollandia: Nederlands Normalisatie-instituut, 2007.

[10] KEMA Consulting, Main Document - Dutch Smart Meter

Requirements. Hollandia, 2009.[11] Erik Nordgren. (2008) Vattenfall Eldistribution AB, Sweden,

Project AMR –Automatic Meter Reading.Toveiskommunikasjoni Norge 2008.

[12] (2010, február) Energiapersely: Háztartási eszközök energiafogyasztása. [Online].http://www.energiapersely.hu/hasznos_dolgok/haztartasi_eszk ozok_energiafogyasztasa.php

full smart meter eltech legujabb

Documents