Zachowania odbiorców. Grupa taryfowa G

Transkrypt

1 Zachowania odbiorców. Grupa taryfowa G Autor: Jarosław Tomczykowski Biuro PTPiREE ( Energia elektryczna luty 2013) Jednym z założeń wprowadzania smart meteringu jest optymalizacja zużycia energii elektrycznej, wynikająca ze współpracy odbiorca-dostawca. Powstają projekty pilotażowe, które pomogą określić, jaka jest skłonność odbiorcy do zmiany zachowań w zakresie zużycia energii elektrycznej na podstawie informacji z licznika inteligentnego. Próbę oceny tych zachowań stanowi analiza zużycia energii przez odbiorców rozliczanych w grupie taryfowej G. Jest to największa grupa odbiorców, którą tworzą gospodarstwa domowe. Odbiorcy zaliczonemu do grupy G obecne taryfy dają możliwość wyboru rozliczenia jednolub dwustrefowego. Z tej drugiej możliwości korzysta ok. 13 proc. spośród nich. Ponieważ odbiorcy rozliczani według taryfy G12 zużywają więcej energii niż odbiorcy z grupy G11, to ich udział w sprzedaży energii wynosi ok. 25 proc. 2 W artykule przedstawiono wybrane wyniki analiz mających na celu poznanie i porównanie charakterystycznych cech krzywych obciążeń odbiorców typu gospodarstwa domowe, rozliczanych w taryfie G11 i G12. Analizę obciążeń odbiorców przeprowadzono na podstawie pomiarów wykonanych w 2011 r. Wykorzystano dane losowo wybranych odbiorców z całego kraju: 2519 rozliczanych w taryfie G11 oraz 757 w G12. Wartości średnie obciążenia w poszczególnych godzinach doby oraz przykładowe przebiegi dla wybranego dnia letniego i zimowego pokazano na rysunkach 1a i 2a.

2 W obu przypadkach, co naturalne, obciążenie w okresie zimowym jest znacznie większe niż w letnim. Widoczne są także zmiany kształtu wykresu dobowego zależne od pory roku. W przypadku odbiorców rozliczanych w taryfie G11 (rysunek 1a) dobowe przebiegi obciążenia dla lata i zimy różnią się przede wszystkim szczytem wieczornym, występującym zimą ok. godz , latem zaś między 20 a 22. Wyraźne przesunięcie obciążenia wynika z faktu, że szczyt wieczorny dla tego typu odbiorców w dużym stopniu wynika ze szczytu oświetleniowego 1. Poranny wzrost obciążenia występuje ok. godz. 8. Obciążenie minimalne występuje w podobnych godzinach latem i zimą; również wartości są zbliżone. Charakterystycznymi punktami przebiegu obciążenia są wartości minimalne i maksymalne. Szczególnie ważna i przydatna jest wiedza o mocy maksymalnej oraz czasie jej występowania. Na rysunku 1b dla odbiorców G11 pokazano uporządkowany wykres dobowej mocy maksymalnej (P dmax ) oraz średniego dobowego stopnia obciążenia (m d ) obliczonego, jako stosunek mocy średniej do mocy maksymalnej przebiegu dobowego. W obu przypadkach zarejestrowano szeroką rozpiętość otrzymanych wartości. Świadczy to o dużej różnorodności wykorzystania energii elektrycznej przez odbiorców. Dla tych samych okresów, jak w przypadku odbiorców G11, na rysunku 2a pokazano zmienność obciążenia grupy odbiorców rozliczanych w taryfie G12. W przypadku tych odbiorców przebieg obciążenia latem charakteryzuje się dwoma wyraźnymi szczytami - popołudniowym i wieczornym. Szczyt przedpołudniowy występuje w godz (wyraźnie zaznacza się to także na wykresie czasu występowania dobowej mocy maksymalnej - rysunek 3), wieczorny w godz Poranny szczyt obciążenia występuje ok. godz. 7-8 w zależności od pory roku. W okresie zimowym wartości obciążenia są znacznie większe, co wynika z faktu, że część odbiorców wykorzystuje energię do ogrzewania pomieszczeń.

3 Przedstawione na rys. 2b uporządkowane wykresy dobowej mocy maksymalnej (P dmax ) oraz średniego dobowego stopnia obciążenia (m d ) pokazują jeszcze większą zmienność niż w przypadku odbiorców G11. Porównanie czasu występowania dobowej mocy maksymalnej dla odbiorców G11 i G12 pokazano na rys. 3. Dla odbiorców G11 P dmax najczęściej występuje w godz. 20 i 21. Dla odbiorców G12 wartości maksymalne pojawiają się w szczycie wieczornym w podobnych godzinach. W przypadku tej grupy występuje szczyt popołudniowy w godz , który wpisuje się dokładnie w czas obowiązywania tańszej energii. Parametrem wykorzystywanym do opisu zmienności obciążeń jest również czas użytkowania mocy maksymalnej. Otrzymane wartości średnie dla odbiorców G11 wynoszą 4694 h a dla G h.

4 Kolejnym parametrem, jakim posłużono się do porównania wykorzystania energii elektrycznej przez odbiorców G11 i G12 jest udział zużycia energii w godzinach obowiązywania stref pozaszczytowych. Czas trwania stref pozaszczytowych wynosi 10 godzin w ciągu doby. Na potrzeby artykułu przyjęto, że dolina nocna obowiązuje w godz. 22-6, a dolina dzienna w godz Wyniki tych analiz przedstawia histogram pokazany na rys. 4. Dla każdej z grup odbiorców najczęściej w strefach pozaszczytowych pobierane jest proc. Porównując obie grupy widać, że w przypadku G12 jest więcej odbiorców, którzy w strefach pozaszczytowych zużywają 60, 70, 80 proc. energii. Analiza rysunku 4 wskazuje jednak, że odbiorcy rozliczani w taryfie G12 nie pobierają znacząco więcej energii w strefach pozaszczytowych od odbiorców rozliczanych w taryfie G11. Przebieg obciążenia jest procesem stochastycznym, czyli zjawiskiem statystycznym, zmieniającym się w czasie, zgodnie z pewnym rozkładem prawdopodobieństwa. Sezonowość (okresowość) najprościej można zaobserwować korzystając z estymatora gęstości spektralnej, czyli z periodogramu. Analiza periodogramów procesów obciążeń wskazuje, że najsilniej uwidacznia się okresowość dobowa (na rysunku 5 widać duże skoki dla częstotliwości procesu odpowiadającej cyklom o okresie 24). Zaobserwowano też powtarzalność okresów krótszych niż doba. Okresowość tygodniowa przejawia się znaczne słabiej. Jest to wynik niejednorodności poszczególnych tygodni, wywołanej występującymi w różnej dniach tygodnia świętami, jak i różnicami poszczególnych dni weekendowych. Dla porównania przebiegów obciążenia w poszczególne dni tygodnia wykorzystano algorytm aglomeracji, który służy do grupowania obiektów w coraz większe zbiory (skupienia) z zastosowaniem pewnej miary podobieństwa lub odległości. Typowym wynikiem tego typu grupowania jest hierarchiczne drzewo. Przy tworzeniu skupień brano pod uwagę 7 dni tygodnia, z których każdy byt charakteryzowany przez obserwacje odpowiadające zużyciu energii elektrycznej w poszczególnych godzinach doby w ciągu roku.

5 Przeprowadzona analiza pokazała, że dni tygodnia ze względu na godzinową zmienność obciążeń nie tworzą jednorodnej grupy. W przypadku odbiorców G11 przeprowadzona analiza dla najbardziej reprezentatywnej grupy (zużycie roczne 1,2-4 MWh) pokazała występowanie trzech zbiorów (dni robocze, soboty, niedziele). W przypadku G12 obszar analizy ograniczono do odbiorców o rocznym zużyciu energii elektrycznej poniżej 4 MWh; skupienia zostały utworzone przez podobne dni. W zakresie dni roboczych odstające dni to poniedziałki i piątki. Podsumowanie Przebiegi obciążeń odbiorców rozliczanych w taryfach G11 i G12 różnią się między sobą zarówno kształtem, jak i wartościami. Przebieg obciążenia dla odbiorców G11 charakteryzuje się wyraźnym szczytem wieczornym. W przypadku odbiorców G12 mamy dwa szczyty: popołudniowy i wieczorny. Poranny wzrost obciążenia jest bardziej widoczny niż dla odbiorców G11. Średnie zużycie energii dla badanej grupy odbiorców G11 wynosi 1922 kwh, a dla G kwh. Porównując te wartości do średniego zużycia energii elektrycznej w Polsce w odpowiednich grupach 2, należy zaznaczyć, że analizowana grupa odbiorców G11 cechuję się podobnymi wartościami zużycia energii, natomiast w przypadku grupy taryfowej G12 wartości te są o ok. 30 proc. większe. O dużej różnorodności zużycia energii elektrycznej przez grupy odbiorców G11 i G12 świadczą szerokie zakresy dobowej mocy maksymalnej (P dmax ) oraz średniego dobowego stopnia obciążenia (m d ). Moc maksymalna jest prawie trzykrotnie większa dla odbiorców G12; wartość m d są już jednak porównywalne. Wartość średnia średniego dobowego stopnia obciążenia w obu przypadkach wynosi 0,53.

6 Zużycie energii w godzinach obowiązywania II taryfy stanowiło średnio ok. 36 proc. całkowitego zużycia dla odbiorców G11 i 40 proc. dla odbiorców rozliczanych w G12. Wydawałoby się, że wybierając taryfy dwusterfowe odbiorcy powinni tak korzystać z urządzeń elektrycznych, by maksymalny pobór energii przypadał na okresy tańszej energii. Przedstawione wyniki wykorzystania energii w strefach pozaszczytowych pokazują jednak, że znaczna część odbiorców typu gospodarstwa domowe nie przestrzega tej zasady. Ze względu na różny charakter przebiegów obciążenia w dni robocze oraz pozostałe dni uzasadnione jest wyodrębnienie tych przebiegów i analizowanie ich osobno. Literatura 1. Frąckowiak R.,Tomczykowski J., Obciążenie spowodowane odbiornikami oświetleniowymi odbiorców typu gospodarstwa domowe, Wiadomości Elektrotechniczne" nr 11/ Straty energii elektrycznej w sieciach dystrybucyjnych, praca zbiorowa pod redakcją Jerzego Kulczyckiego, PTPiREE, 2009.