Analyse af CO2-varmepumpedrift i et fjernvarmesystem ved varierende elpriser
Oversat titel
Analysis of CO2 Heat Pump Operation in a District Heating System with Varying Electricity Prices
Forfatter
Nørtoft, Amanda Harboe Friis
Semester
6. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2026
Afleveret
2026-01-16
Antal sider
68
Abstract
Projektet undersøger, hvordan driftsstrategier baseret på en akkumuleringstank med midterdyse kan udnytte døgnvariationer i elpriser til at forbedre driftsøkonomien for en CO2-varmepumpe i et fjernvarmesystem. Der er udviklet en matematisk model af et system bestående af en CO2-varmepumpe, en elkedel og en akkumuleringstank med midterdyse, hvor varmepumpemodellen er valideret mod producentdata og viser små afvigelser ved leveringstemperaturer over 75 °C. Elprisernes døgnvariation analyseres, og karakteristiske mønstre for sommer- og vinterdrift identificeres; tre forskellige elprisprofiler undersøges. En reference for traditionel drift opstilles, og to prisfølsomme styringsstrategier modelleres og analyseres: (1) en LT/HT-styring, hvor varmepumpen skiftevis leverer temperaturer over og under fremløbstemperaturen, og (2) en strategi, hvor en elkedel anvendes som supplement. Ingen af strategierne forbedrer den samlede systemeffektivitet, men LT/HT-styringen giver en økonomisk besparelse på 5 kr./MWh. Strategien med elkedel giver om vinteren besparelser på 81 kr./MWh med en stor akkumuleringstank og 46 kr./MWh med en mindre tank, mens der ikke opnås besparelser om sommeren. Resultaterne peger på, at prisfølsom drift i kombination med varmelagring kan forbedre driftsøkonomien under visse forhold uden at ændre systemets effektivitet.
This project examines how operational strategies based on a thermal storage tank with a mid-level inlet can leverage daily electricity price variations to improve the economic operation of a CO2 heat pump in a district heating system. A mathematical model of a system comprising a CO2 heat pump, an electric boiler, and a storage tank with a mid-level inlet is developed; the heat pump model is validated against manufacturer data and exhibits deviations at supply temperatures above 75 °C. The daily electricity price variation is analyzed and characteristic summer and winter patterns are identified; three electricity price profiles are investigated. A conventional operation is modeled as a reference, and two price-responsive control strategies are analyzed: (1) an LT/HT strategy where the heat pump alternates between supply temperatures above and below the district heating setpoint, and (2) a strategy using an electric boiler as a supplement. Neither strategy improves overall system efficiency, but the LT/HT strategy yields an economic saving of 5 DKK/MWh. The heat pump plus electric boiler strategy provides winter savings of 81 DKK/MWh with a large storage tank and 46 DKK/MWh with a smaller tank, while no savings are achieved in summer. The results indicate that price-responsive operation combined with thermal storage can improve operating costs under certain conditions without changing system efficiency.
[Dette resumé er genereret ved hjælp af AI]