Systemdienstleistungen für das schweizerische Übertragungsnetz

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1 Systemdienstleistungen für das schweizerische Übertragungsnetz Kolloquium Aktuelle Probleme der Energietechnik Paul Niggli Abteilungsleiter Systemdienstleistungen, swissgrid ag, Frick ETH, Zürich, 25. Mai 2010

2 Agenda 1. Vorstellung Swissgrid 2. Systemdienstleistungen (SDL) 3. Regelenergiemarkt Schweiz 4. Erfahrungen im ersten Betriebsjahr 5. Entwicklungsmöglichkeiten 6. Botschaft 2

3 Vorstellung swissgrid 3

4 Geschichte Swissgrid 2006: 15. Dezember 2006 operativer Start der nationalen Netzgesellschaft Swissgrid 2007: 1. Juli 2007 EU-Strommarktöffnung; Gewährleistung der freien Versorgerwahl durch alle Endverbraucher 2009: 1. Januar 2009 Strommarktöffnung Schweiz; Betrieb des Übertragungsnetzes und Regelung der Regelzone Schweiz durch Swissgrid 2013: 1. Januar 2013 Überführung Eigentum des Übertragungsnetzes an Swissgrid 4

5 Das Schweizer Übertragungsnetz Netzlänge: km 380 kv 1'780 km 220 kv 4'920 km Unterwerk oder Kraftwerk 380 Kilovolt 220 Kilovolt 5

6 Systemdienstleistungen 6

7 Gesetzesgrundlagen Die Nationale Netzgesellschaft beschafft die SDL in einem marktorientierten, diskriminierungsfreien und transparenten Verfahren Bei Gefährdung des stabilen Netzbetriebes ordnet sie die notwendigen Massnahmen an Verrechnungspreise für SDL decken deren Beschaffungskosten Übergangsregelung: Endkundentarif beträgt max. 0.4 Rp./kWh; Rest wird an die Kraftwerke > 50 MW verrechnet 7

8 Definition Systemdienstleistungen Die für den sicheren Betrieb der Netze notwendigen Hilfsdienste. Diese umfassen insbesondere: Systemkoordination Bilanzmanagement Primärregelung Schwarzstart- und Inselbetriebsfähigkeit von Erzeugern Spannungshaltung (inklusive Anteil Blindenergie) Betriebliche Messungen und Ausgleich der Wirkverluste StromVG Art. 4, Abs. 1 lit. G 8

9 Ziel der Wirkleistungsregelung Einhaltung der Soll-Frequenz (50 Hz) Einhaltung geplanter Import/Export Ausgleich von Abweichungen der BG Lastschwankungen, Prognosefehler Einspeiseschwankungen Kraftwerksausfälle 9

10 Kraftwerksausfall in der UCTE 10

11 Primärregelung Basiert auf einer Frequenzmessung Findet vollautomatisch und lokal im Turbinenregler des Kraftwerks statt Erbringung solidarisch durch gesamte UCTE Leistung Frequenz Turbinenregler Generator Turbine 11

12 Sekundärregelung Basiert auf der Messwertsumme der Leistungen auf den Grenzleitungen der Regelzone Findet vollautomatisch im zentralen Netzregler der Regelzone statt Erbringung durch betroffene Regelzone Fahrplan K Messwertsumme Frequenzdifferenz Netzregler PI k1 k2 Stellwert k3 Regelzone 12

13 Tertiärregelung Kommt zum Einsatz, um die Sekundärregelung zu entlasten Abruf von Dispatcher ausgelöst Ermöglicht nach einer Störung die neuerliche Optimierung des Kraftwerkseinsatzes Gesamte Wirkleistungsreserve muss den Ausfall des grössten KW-Blocks abdecken Stellwert der Regelzone Entscheid des Dispatchers Auslösung eines Fahrplans 13

14 Weitere Systemdienstleistungen Wirkverluste Vorausschauende Kompensation der prognostizierbaren Verluste im Netz Schwarzstart / Inselbetriebsfähigkeit Netzwiederaufbau nach einer Störung Systemkoordination Koordination innerhalb CH und im UCTE Verbund Netzführung- und Steuerung Fahrplan- und Engpassmanagement Betriebliche Messung Installation, Betrieb und Instandhaltung der Mess- und Zählapparaturen Datenübertragungseinrichtungen und -systeme 14

15 Spannung und Blindenergie Blindenergie Wirkenergie Betriebsspannung Richtige Betriebsspannung ist wichtig für effizienten und sicheren Energietransport 15

16 Regelenergiemarkt Schweiz 16

17 Produkte im SDL-Markt Primärregelleistung +/- 74 MW Sekundärregelleistung +/- 400 MW Tertiärregelleistung positiv MW Tertiärregelleistung negativ MW Verlustenergie pro Jahr ca. 860 GWh Blindenergie pro Jahr ca. 6 Tvarh Schwarzstartfähige Kraftwerke am Übertragungsnetz 9 Stk 17

18 Dimensionierung der Regelreserve Wahrscheinlichkeitstheoretischer Ansatz Probabilistisch analytische Methode Überlagerung (Faltung) zu einer Wahrscheinlichkeitsfunktion jeweils 0.1% symmetrisches Leistungsdefizit Berücksichtigte Einflussfaktoren (Last-) Rauschen (Last-) Prognosefehler Kraftwerksausfälle (Erhöhung), Abschaltungen (Reduktion) Fahrplansprünge (massgeblich für SRL) Notfallprozeduren (nur negativ) 18

19 Leistungsdefizit 2009 / x Kumuliertes Defizit der negativen Reserve Kumuliertes Defizit der positiven Reserve Angestrebtes Defizitniveau Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr 19

20 Fahrplansprünge beim Stundenwechsel Defizit von 0.1% als Bewertungskriterium 20

21 Empirische Betrachtung ohne Stundenwechsel 21

22 Reduktion Sekundärregelreserve 22

23 Nichteinhaltung der Rampen als Kostentreiber Anreiz zur Einhaltung der Rampen über die Ausgleichsenergie Kompensation der Rampen in der Bilanzabrechnung 23

24 Spannungshaltung Spannungsplan Wert pro Knoten und Stunde Direktzugriff im System Download Auswertung SOLL IST Spannung 24

25 Angebote eingeben 25

26 Erfahrungen im ersten Betriebsjahr 26

27 Anbieter im SDL-Markt Stromhändler Kernkraftwerke Speicherkraftwerke und Pumpen Abschaltbare Industrien Flusskraftwerke 27

28 Marktentwicklung : Start mit Monats- und Wochenprodukten Mai 2009: Preisexplosion : Einführung von kostensenkenden Massnahmen (Pay as bid, Price Cap, AEPM, usw.) : Anpassung Notkonzept : Neue Produktpalette (Wochen- und Tagesprodukte, kleinere Minimalangebote); Erhöhung der Anzahl Ausschreibungen pro J. von ca. 180 auf über 3000 Laufend: Präqualifikation neuer Anbieter (Erhöhung der Liquidität, Reduktion der Preise) 28

29 Marktregeln zu Beginn und heute Grenzpreisverfahren Freie Preisgestaltung Monatsprodukte Minimalangebot 10 MW Ausschreibung t-2w 2 Ausschreibungen Ausgleichsenergiepreis Fixe Reserveleistung Beschaffung im Inland Angebotspreisverfahren Preisobergrenzen Wochen- und Tagesprodukte Minimalangebot 5 MW Ausschreibung t-1w, t-2t 1 Ausschreibung Zuteilung Ausgleichsenergiepreis x 1.3 Dynamische Berechnung Beschaffung im In-/Ausland 29

30 Preisobergrenzen der SDL-Produkte Primärregelleistung 35 CHF / MW / h Sekundärregelleistung 60 CHF / MW / h Tertiärregelleistung positiv Woche 25 CHF / MW / h Tag 27 CHF / MW / h Tertiärregelleistung negativ Woche 30 CHF / MW / h Tag 32 CHF / MW / h Blindenergie Fixpreis 3 CHF / Mvarh Sekundärregelenergie Swissix +/- 20% Tertiärregelenergie Angebotspreis 30

31 Entwicklung Beschaffungskosten /1 2009/

32 Definition Marktindices Herfindal- Hirshman- Index (HHI) Weist auf, ob die einzelnen Anbieter Marktmachtpotenzial besitzen (Summe der Quadrate der prozentualen Marktanteile) Pivotal- Supplier- Index (PSI) Berechnet das Verhältnis der Auktionen, bei welchen mindestens ein Unternehmen pivotal war zu den gesamthaft durchgeführten Auktionen Residual- Supplier- Index (RSI) Zeigt durchschnittlich die Kapazität, welche im Markt bleibt, wenn ein Anbieter seine volle Kapazität zurückhält 32

33 Markttransparenz Veröffentlichung Gesamtzusammenfassung und anonymisierte Angebotsstruktur auf dem Internet Gebotsverteilung KompWV_09_09 EUR/MW MW nicht erfolgreiche Gebote erfolgreiche Gebote 33

34 Abruf von SRL November 2009 Abgerufene Sekundär Energie pro Tag November Abgerufene Energie zu Vorhaltung im Schnitt: 10% [MWh] Abgerufene SRE+ Abgerufene SRE- Average SRE+ Average SRE- 34

35 Abruf von TRL November 2009 Abgerufene Tertiär Energie pro Tag November Abgerufene Energie zu Vorhaltung im Schnitt: 1% [MWh] Abgerufene TRE+ Abgerufene TRE- Average TRE+ Average TRE- 35

36 Entwicklung Anzahl Marktteilnehmer Jan 09 Mrz 09 Mai 09 Jul 09 Sep 09 Nov 09 Jan 10 Mrz 10 Mai 10 Jul 10 Sep 10 Nov 10 36

37 Entwicklungsmöglichkeiten 37

38 SDL Strategie Marktgerechte, kostengünstige SDL-Beschaffung mit breitem Produkt- und Anbieterkreis Optimierung der Leistungsvorhaltung Steigerung der Attraktivität der Produkte Vergrösserung des Anbieterkreises Zusammenarbeit mit ausländischen Netzbetreibern Direkter Einsatz von Kraftwerken 38

39 Neue Produkte und neue Anbieter Dynamische Bestimmung der Leistungsvorhaltung Verfeinerung der Produkte (stündliche Scheiben, Intraday) Ausweitung Anbieterkreis auf lastgesteuerte Verbraucher (smart metering, smart grid, Bsp. digitalstrom) Internationalisierung der Regelenergiemärkte (regelzonenübergreifend) Neue Anbieterpools: Notstromgruppen (D), galvanische Bäder, regelfähige Wärmespeicher, Batteriespeicher, BHKW und Wind (Dk), usw. Länderübergreifende Abstimmung der Spannungshaltung 39

40 Vehicle to Grid 40

41 Beispiele Zusammenarbeit mit Ausland Vorhaltung von Primärregelleistung in angrenzenden Regelzonen Teilnahme am Netzreglerverbund Vermeidung Gegenregeln Reduktion der Leistungsvorhaltung Beschaffung von Tertiärregelleistung entgegen der Engpassrichtung Nutzung der Unterschiedlichen Kraftwerksparks thermische Kraftwerke negative Regelleistung hydraulische Kraftwerke positive Regelleistung 41

42 Botschaft Swissgrid favorisiert ganz klar ein marktbasiertes Verfahren für die Beschaffung von SDL und ist zuversichtlich, dass dieser Markt zustande kommen wird. Swissgrid ist überzeugt, dass eine Lösung mit Zuteilungsverfahren und administrierten Preisen den individuellen Möglichkeiten der Kraftwerksbetreiber niemals gerecht werden wird. 42