Solare Einstrahlung: Potentiale und Vorhersagbarkeit des Solarenergieangebotes in Niedersachsen

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1 Solare Einstrahlung: Potentiale und Vorhersagbarkeit des Solarenergieangebotes in Niedersachsen Elke Lorenz Universität Oldenburg, Institut für Physik Abteilung Energie- und Halbleiterforschung AG Energiemeteorologie , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 1

2 Wozu Strahlungsinformation? , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

3 Wozu Strahlungsinformation? Konventionelle Energiewandlung: Verfügbarkeit des Brennstoffs im Kraftwerk gesichert und bekannt , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

4 Wozu Strahlungsinformation? , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 4

5 Wozu Strahlungsinformation? Erneuerbare Energien: Schnittstelle zwischen Brennstoff und Kraftwerk nicht steuerbar , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 5

6 Wozu Strahlungsinformation? Strahlungsinformation: Basis für Planung und Betrieb von Solarenergiesystemen und Energiesysteme mit hohem solaren Anteil , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 6

7 Überblick Potential des Solarenergieangebots in Niedersachsen Einstrahlung Dach und Freiflächenpotentiale verteilte Erzeugung: räumliche Ausgleichseffekte Vorhersage von Solarleistung Netzintegration von PV-Strom Verfahren zur PV- Leistungsvorhersage Genauigkeit von PV- Leistungsvorhersagen Zusammenfassung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 7

8 Einstrahlungspotential Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kwh/m langjährige Mittelwerte Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 8

9 Einstrahlungspotential Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kwh/m langjährige Mittelwerte hohe räumliche Auflösung durch Nutzung von Satellitendaten Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 9

10 Einstrahlungspotential Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kwh/m langjährige Mittelwerte hohe räumliche Auflösung durch Nutzung von Satellitendaten in Niedersachsen: kWh/m 2 Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 10

11 Einstrahlungspotential langjährige Mittelwerte Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kwh/m hohe räumliche Auflösung durch Nutzung von Satellitendaten in Niedersachsen: kWh/m , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 11

12 Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt: 10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh (Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.) Brendel, , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

13 Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt: 10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh (Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.) Kraftwerksbestand (2008): 10 GW Stromerzeugung in Niedersachen bei 100% Auslastung: 87 TWh/a Brendel, , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

14 Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt: 10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh (Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.) Kraftwerksbestand (2008): 10 GW Stromerzeugung in Niedersachen bei 100% Auslastung: 87 TWh/a Niedersachsen ist vermutlich ein Stromexportland Brendel, , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

15 Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010 PV in Niedersachsen 1.36 GW peak PV installiert (Platz 4 in Deutschland) Brendel, 2011 Quelle: Photon, Februar 2011, p , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

16 Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010 PV in Niedersachsen 1.36 GW peak PV installiert (Platz 4 in Deutschland) 171 W peak pro Einwohner Brendel, 2011 Quelle: Photon, Februar 2011, p , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

17 Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010 PV in Niedersachsen 1.36 GW peak PV installiert (Platz 4 in Deutschland) 171 W peak pro Einwohner Stromerzeugung: 1.1 TWh/a 1.8% des Verbrauchs 1.3% der Erzeugung Brendel, 2011 Quelle: Photon, Februar 2011, p , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

18 Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Potential für Dachflächen- Photovoltaik je Landkreis in MW peak (Wohnhäuser) 1) Gesamtes Dachflächenpotential in Deutschland: 105 GW peak1 / 129 GW peak 2 Quellen: 1)BSW Solar, EuPDResearch ) Quaschning, , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

19 Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Potential für Dachflächen- Photovoltaik je Landkreis in MW peak (Wohnhäuser) 1) Gesamtes Dachflächenpotential in Deutschland: 105 GW peak1 / 129 GW peak 2 Abschätzung des Potentials in Niedersachsen: ca. 10% des Gesamtpotentials: ca GW peak Quellen: 1)BSW Solar, EuPDResearch ) Quaschning, , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

20 Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Potential für Dachflächen- Photovoltaik je Landkreis in MW peak (Wohnhäuser) 1) Gesamtes Dachflächenpotential in Deutschland: 105 GW peak1 / 129 GW peak 2 Abschätzung des Potentials in Niedersachsen: ca. 10% des Gesamtpotentials: ca GW peak Energieernte: 860 kwh/kw peak Quellen: 1)BSW Solar, EuPDResearch ) Quaschning, , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

21 Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Potential für Dachflächen- Photovoltaik je Landkreis in MW peak (Wohnhäuser) 1) Gesamtes Dachflächenpotential in Deutschland: 105 GW peak1 / 129 GW peak 2 Abschätzung des Potentials in Niedersachsen: ca. 10% des Gesamtpotentials: ca GW peak Energieernte: 860 kwh/kw peak Erzeugung pro Jahr: 8-10 TWh 13-16% der Stromerzeugung Quellen: 1)BSW Solar, EuPDResearch ) Quaschning, , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

22 Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Ausschöpfung des Potentials für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in MW peak 1) Gesamtes Dachflächenpotential in Deutschland: 105 GW peak1 / 129 GW peak 2 Abschätzung des Potentials in Niedersachsen: ca. 10% des Gesamtpotentials: ca GW peak Energieernte: 860 kwh/kw peak Erzeugung pro Jahr: 8-10TWh % der Stromerzeugung Quellen: 1)BSW Solar, EuPDResearch ) Quaschning, , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

23 Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: km2 Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km 2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche) , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar Brendel, 2011

24 Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: km2 Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km 2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche) installierbare Leistung:87 GW peak , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar Brendel, 2011

25 Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: km2 Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km 2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche) installierbare Leistung:87 GW peak Energieernte: 860 kwh/kw peak , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar Brendel, 2011

26 Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: km2 Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km 2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche) installierbare Leistung:87 GW peak Energieernte: 860 kwh/kw peak PV-Energie pro Jahr: 75 TWh 125 % der Stromerzeugung in Niedersachsen , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar Brendel, 2011

27 NETZINTEGRATION VON PV STROM neue Struktur der Elektrizitätsversorgung steuerbar wetterabhängig , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 27

28 NETZINTEGRATION VON PV STROM neue Struktur der Elektrizitätsversorgung steuerbar wetterabhängig neue Methoden zum Ausgleich von Strombedarf und variabler Erzeugung sind notwendig , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 28

29 Netzintegration hoher Anteile zeitlich und räumlich variabler Erzeugung Vorhersage der erwarteten Einspeisung als Basis für Netzmanagement und Vermarktung demand side management Einsatz von Speichern Netzausbau , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

30 Planung von Energiesystemen mit hohen Anteilen zeitlich und räumlich variabler Erzeugung zeitlich und räumlich hochaufgelöste Wind- und Solardaten notwendig als Grundlage für Optimierung des Energiemix Optimierung der räumlichen Verteilung der Anlagen , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

31 Planung von Energiesystemen mit hohen Anteilen zeitlich und räumlich variabler Erzeugung zeitlich und räumlich hochaufgelöste Wind- und Solardaten notwendig als Grundlage für Optimierung des Energiemix Optimierung der räumlichen Verteilung der Anlagen Faktoren: Einstrahlungspotentiale, Standortpotentiale, Variabilität der Erzeugung: Speicherbedarf und/oder Bedarf an Ausgleichsenergie Stromtransport und Netzausbau , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

32 Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 32

33 Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 33

34 Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 34

35 Räumliche Ausgleich bei verteilter Erzeugung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 35

36 Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 36

37 Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung deutliche Reduktion der wolkenbedingten Schwankungen der Einstrahlung bei verteilter Erzeugung in Abhängigkeit von der Gebietsgröße , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 37

38 Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung deutliche Reduktion der wolkenbedingten Schwankungen der Einstrahlung bei verteilter Erzeugung in Abhängigkeit von der Gebietsgröße -> Reduktion des Speicherbedarfs -> bessere Vorhersagbarkeit , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 38

39 Überblick Potential des Solarenergieangebots in Niedersachsen Einstrahlung Dach und Freiflächenpotentiale verteilte Erzeugung: räumliche Ausgleichseffekte Vorhersage von Solarleistung Netzintegration von PV-Strom Verfahren zur PV-Leistungsvorhersage Genauigkeit von PV-Leistungsvorhersagen Zusammenfassung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 39

40 NETZINTEGRATION VON PV STROM Netzintegration von PV Strom in Deutschland installierte PV Leistung in Deutschland: ca. 17 GW peak , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 40

41 NETZINTEGRATION VON PV STROM Netzintegration von PV Strom in Deutschland installierte PV Leistung in Deutschland: ca. 17 GW peak Reduktion von Leistungsspitzen an sonnigen Tagen , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 41

42 NETZINTEGRATION VON PV STROM Netzintegration von PV Strom in Deutschland installierte PV Leistung in Deutschland: ca. 17 GW peak Reduktion von Leistungsspitzen an sonnigen Tagen nach EEG muß aller PV Strom vorrangig aufgenommen werden , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 42

43 NETZINTEGRATION VON PV STROM Netzintegration von PV Strom in Deutschland Regelzonen der Übertragungsnetzbetreiber installierte PV Leistung in Deutschland: ca. 17 GW peak Reduktion von Leistungsspitzen an sonnigen Tagen nach EEG muß aller PV Strom vorrangig aufgenommen werden Übertragungsnetzbetreiber sind verantwortlich für Ausgleich der variablen Einspeisung durch PV Anlagen , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 43

44 NETZINTEGRATION VON PV STROM Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 44

45 NETZINTEGRATION VON PV STROM Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose 50Hertz transmission GmbH, C. Scholz , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 45

46 NETZINTEGRATION VON PV STROM Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose 50Hertz transmission GmbH, C. Scholz , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 46

47 NETZINTEGRATION VON PV STROM Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose Ausgleich verbleibender Abweichungen durch teure Regelleistung 50Hertz transmission GmbH, C. Scholz , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 47

48 NETZINTEGRATION VON PV STROM Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose Ausgleich verbleibender Abweichungen durch teure Regelleistung hohe Genauigkeit der PV Leistungsprognosen wichtig 50Hertz transmission GmbH, C. Scholz , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 48

49 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN ECMWF Wettervorhersage ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts Modultyp Neigung Orientierung, Nennleisung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 49

50 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN Strahlungsmessungen ECMWF Wettervorhersage optimierte, Strahlungsprognose repräsentative Anlagenstandorte ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts Modultyp Neigung Orientierung, Nennleisung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 50

51 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN Strahlungsmessungen ECMWF Wettervorhersage optimierte, Strahlungsprognose Leistungsprognose - PV Simulation - Upscaling repräsentative Anlagenstandorte PV Anlagenbeschreibung ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts Modultyp Neigung Orientierung, Nennleisung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 51

52 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN Strahlungsmessungen PV Leistungsmessungen ECMWF Wettervorhersage optimierte, Strahlungsprognose Leistungsprognose - PV Simulation - Upscaling repräsentative Anlagenstandorte PV Anlagenbeschreibung ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts Modultyp Neigung Orientierung, Nennleisung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 52

53 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN Strahlungsmessungen PV Leistungsmessungen ECMWF Wettervorhersage optimierte, Strahlungsprognose Leistungsprognose - PV Simulation - Upscaling regionale PV Leistungsprognose repräsentative Anlagenstandorte PV Anlagenbeschreibung ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts Modultyp Neigung Orientierung, Nennleisung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 53

54 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN PV-Leistungsvorhersage für einzelne Standorte Optimierung von Einstrahlungsvorhersagen aus numerischen Wettermodellen Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 54

55 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN PV-Leistungsvorhersage für einzelne Standorte Optimierung von Einstrahlungsvorhersagen aus numerischen Wettermodellen Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren Kombination mehrerer Wettermodelle , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 55

56 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN PV-Leistungsvorhersage für einzelne Standorte Optimierung von Einstrahlungsvorhersagen aus numerischen Wettermodellen Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren Kombination mehrerer Wettermodelle Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 56

57 Kurzzeitvorhersage für wenige Stunden auf Basis von Satellitendaten Bestimmung von Wolkeninformation aus Satellitendaten Bestimmung der Wolkenbewegung Extrapolation der Bewegung Vorhersage der Einstrahlung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

58 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN PV-Leistungsvorhersage für einzelne Standorte Optimierung von Einstrahlungsvorhersagen aus numerischen Wettermodellen Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren Kombination mehrerer Wettermodelle Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 58

59 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN PV-Leistungsvorhersage für einzelne Standorte Optimierung von Einstrahlungsvorhersagen aus numerischen Wettermodellen Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren Kombination mehrerer Wettermodelle Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich Strahlung auf geneigte Fläche I tilt , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 59

60 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN PV-Leistungsvorhersage für einzelne Standorte Optimierung von Einstrahlungsvorhersagen aus numerischen Wettermodellen Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren Kombination mehrerer Wettermodelle Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich Strahlung auf geneigte Fläche I tilt PV Simulation in Abhängigkeit von I tilt und der Temperatur , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 60

61 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN PV-Leistungsvorhersage für einzelne Standorte Optimierung von Einstrahlungsvorhersagen aus numerischen Wettermodellen Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren Kombination mehrerer Wettermodelle Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich Strahlung auf geneigte Fläche I tilt PV Simulation in Abhängigkeit von I tilt und der Temperatur Kombination mit PV- Leistungsmesswerten durch statistische Verfahren , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 61

62 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN regionale Leistungsprognose: Upscaling repräsentative Anlagen Tennet 50Hertz Beschreibung der Einspeisung aller Anlagen in einer Regelzone repräsentative Anlagenverbünde: P all, nom P all, pred = Prep, pred Prep, nom , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 62

63 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN regionale Leistungsprognose: Upscaling Auswahl repräsentativer Anlagenverbünde: gute Beschreibung der Gesamtheit aller Anlagen Räumliche Verteilung der installierten Leistung aus EEG-Stammdaten , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 63

64 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN regionale Leistungsprognose: Upscaling Auswahl repräsentativer Anlagenverbünde: gute Beschreibung der Gesamtheit aller Anlagen Räumliche Verteilung der installierten Leistung aus EEG-Stammdaten Orientierung, Neigung und Modultypen aus der PV Monitoring Datenbanken Datenquelle: Meteocontrol GmbH , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 64

65 AUSWERTUNG Auswertungsdatensätze Regelzone von Tennet Zeitraum: Oktober 2009 September , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 65

66 AUSWERTUNG Auswertungsdatensätze Regelzone von Tennet Zeitraum: Oktober 2009 September 2010 intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7: , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 66

67 AUSWERTUNG Auswertungsdatensätze Regelzone von Tennet Zeitraum: Oktober 2009 September 2010 intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00 Vergleich mit gemessener Leistung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 67

68 AUSWERTUNG Auswertungsdatensätze Regelzone von Tennet Zeitraum: Oktober 2009 September 2010 intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00 Vergleich mit gemessener Leistung Information über Einspeisung aller Anlagen ist nicht verfügbar Upscaling von repräsentativen Anlagen (hier: aus der Meteocontrol Monitoring Datenbank ) , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 68

69 AUSWERTUNG Zeitreihen , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 69

70 AUSWERTUNG Zeitreihen gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 70

71 AUSWERTUNG Zeitreihen gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 71

72 AUSWERTUNG Zeitreihen gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung schneebedeckte Module im Winter: Überschätzung der Einspeisung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 72

73 AUSWERTUNG Beispiel Zeitreihen gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung durch Einbeziehung von Leistungsmesswerten: bessere Vorhersagen bei Schnee , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 73

74 AUSWERTUNG Auswertung für die Regelzone von TenneT rmse 1 = N N = i 1 P pred P nom P meas 2 unter Berücksichtigung von 24h intra-day day-ahead rmse in Bezug auf P nom 3.6% 4.1% , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 74

75 räumliche Ausgleichseffekte bei Vorhersage der Verbundleistung Der Vorhersagefehler der Verbundleistung ist durch die Korrelation der Vorhersagefehler zwischen den Einzelstandorten bestimmt , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

76 Vorhersagegenauigkeit für regionale Vorhersagen Der Fehlerreduktionsfaktor f=rmse ensenmble /rmse einzel hängt von der Gebietsgröße ab für Deutschland: Reduktion der Fehler auf ein Drittel für ca. 300km x 300km: Reduktion der Fehler auf die Hälfte , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

77 Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 77

78 Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen Netzintegration von ca. 17 GW peak installierte PV Leistung bei , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 78

79 Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen Netzintegration von ca. 17 GW peak installierte PV Leistung bei aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagen für die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneT rmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead) , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 79

80 Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen Netzintegration von ca. 17 GW peak installierte PV Leistung bei aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagen für die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneT rmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead) Ausblick Verfahrensverbesserung durch Integration verschiedener Datenquellen , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 80

81 Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen Netzintegration von ca. 17 GW peak installierte PV Leistung bei aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagen für die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneT rmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead) Ausblick Verfahrensverbesserung durch Integration verschiedener Datenquellen Solarleistungsvorhersage als Grundlage für intelligente Steuerungsverfahren , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 81

82 Zusammenfassung: Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 82

83 Zusammenfassung: Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen mittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 83

84 Zusammenfassung: Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen mittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m 2 Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 84

85 Zusammenfassung: Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen mittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m 2 Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs Freiflächenpotential: größer als Strombedarf , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 85

86 Zusammenfassung: Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen mittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m 2 Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs Freiflächenpotential: größer als Strombedarf verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der Einstrahlung , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 86

87 Zusammenfassung: Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen mittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m 2 Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs Freiflächenpotential: größer als Strombedarf verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der Einstrahlung Reduktion von Speicherbedarf und bessere Vorhersagbarkeit , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 87

88 Zusammenfassung: Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen mittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m 2 Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs Freiflächenpotential: größer als Strombedarf verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der Einstrahlung Reduktion von Speicherbedarf und bessere Vorhersagbarkeit Ausblick: Analyse von Ausgleichseffekten durch großräumige verteilte Erzeugung und Nutzung verschiedener Technologien auf Basis von hochaufgelösten Einstrahlungs- und Winddaten , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 88

89 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 89

90 AUSWERTUNG statistische Auswertung rmse 1 = N N = i 1 P pred P nom P meas 2 unter Berücksichtigung von 24h intra-day day-ahead operationell (erstes Jahr) 4.5% 4.9% neues Verfahren 3.6% 4.1% , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 90

91 AUSWERTUNG statistische Fehlermaße Normalisierung auf Nennleistung P nom alle 24h des Tages gehen in die Berechnung ein wichtigstes Fehlermaß: rmse 1 = N N = i 1 pred Beschreibung systematischer Abweichungen: 1 bias = N N i = 1 Vergleich zu Persistenz: P P pred P P nom nom P P meas meas 2 P per,d*24h (t) = P meas (t-d*24h), d: Vorhersagehorizont in Tagen , net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 91

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