Demand response in commercial buildings

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2019-03-11
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
66
Series
Abstract
Demand response is a tool to balance consumption and production in an electric grid when the frequency is fluctuating. It can also be used to smoothen demand peaks in buildings, thus providing savings for energy costs. Additionally, as demand response becomes more common, it benefits society, when wind and solar power can be integrated more cost-effectively to the existing grid. Traditional way of responding to supply deficit caused by renewable energy is to produce electricity with expensive back-up power plants, such as gas turbines. With the help of demand response, these expensive plants may not be needed to start. This thesis researches, how commercial buildings, such as offices and shopping centres, can participate in demand response activities. Potential electricity markets, loads of the buildings and their control, and aggregation of buildings have been considered for the participation metrics. Also, guidelines and frames for implementing demand response in buildings and developing a demand response software have been presented. This includes forecasting of electricity consumption, architecture of the software including control, estimating project costs, investing calculations and testing required for loads of the buildings. Research in this thesis points out that demand response has good business opportunities for service provider and the building owners. Payback times become shorter as the total load of the building increases. For smaller buildings, investing in a demand response solution is profitable during a building renevation project. Earnings model in service provider’s perspective is a combination of monthly service fee and share of earnings from control events. Smaller share of earnings and higher service fee give the service provider steadier cash flow and encourages building owners to participate more.

Kysyntäjousto on yksi työkalu tasaamaan sähköverkon kulutus ja tuotanto taajuuden vaihdellessa. Sitä voi myös käyttää rakennuksen kulutuspiikkien tasoittamiseen, näin säästäen energiakustannuksissa. Lisäksi, kysyntäjouston yleistyminen hyödyttää yhteiskuntaa, kun tuuli- ja aurinkovoima voidaan integroida kustannustehokkaammin sähköverkkoihin. Perinteinen keino vastata uusiutuvan energian jättämän tuotantovajeen korjaamiseen on tuottaa energiaa kalliilla varavoimaloilla, kuten kaasuturbiineilla. Kysyntäjouston avulla näitä kalliita varavoimaloita ei tarvitse käynnistää. Tässä diplomityössä on tutkittu, kuinka kaupalliset kiinteistöt, kuten toimistot ja ostoskeskukset, voivat osallistua kysyntäjoustoon. Selvityksessä on otettu huomioon potentiaalisia sähkömarkkinoita, kiinteistöjen kuormat ja niiden ohjaus sekä kiinteistöjen aggregointi. Lisäksi, ohjenuoria ja raameja kysyntäjouston implementoimiselle kiinteistöissä sekä kysyntäjousto-ohjelmiston kehittämiseen on esitetty. Näihin kuuluu mm. sähkönkulutuksen ennustaminen, ohjelmiston arkkitehtuuri ohjauksineen, projektikustannuksien arviointi, investointilaskelmat sekä tarvittavat testit kiinteistöjen kuormille. Osallistuminen kysyntäjoustoon voi tarjota palveluntarjoajalle ja kiinteistön omistajille merkittäviä hyötyjä. Kysyntäjoustoratkaisun takaisinmaksuaika lyhenee rakennuksen kokonaiskuorman kasvaessa. Pienemmillä rakennuksilla voi olla viisaampaa investoida kysyntäjoustoratkaisuun rakennuksen entisöinnin yhteydessä. Ansaintamalli palveluntarjoajan näkökulmasta tulee olla kombinaatio palvelun kuukausimaksusta ja osuus ohjauksen tuottamasta rahasta. Pienempi osuus ohjauksesta ja suurempi kuukausimaksu toisi palveluntarjoajalle ennustettavamman rahavirran sekä kannustaisi kiinteistönomistajia osallistumaan kysyntäjoustoon enemmän.
Description
Supervisor
Lehtonen, Matti
Thesis advisor
Parkkonen, Olli
Keywords
demand response, HVAC, aggregation, commercial buildings
Other note
Citation