Dr. Kurt Rohrig, Bereichsleiter, ISET

Transkript

1 , Frankfurt, Electrical Engineering and Systems Technology Regenerative Modellregion Harz: Klimaschutz und Kassel DeMoTec Energieeffizienz durch moderne Informations- und Kommunikationstechnologien Hanau for the Use of Renewable Energies and Decentral Energy Supply Applications oriented Research and Development Institut für Solare Energieversorgungstechnik Verein an der Universität Kassel e.v. Dr. Kurt Rohrig, Bereichsleiter, ISET

2 Einleitung Stand der Technik Regenerative Modellregion Harz Ausblick

3 Elektro- und Systemtechnik Kassel DeMoTec Hanau für die Nutzung Erneuerbarer Energien und die Dezentrale Energieversorgung Anwendungsnahe Forschung und Entwicklung Institut für Solare Energieversorgungstechnik Verein an der Universität Kassel e.v. Gründung Schwerpunkte Vorstand 1988 als An-Institut der Universität Kassel seit 1995 zweiter Standort in Hanau Windenergie Photovoltaik Biomassenutzung Wasserkraft und Meeresenergie Energiewandlung und Speicher Stromrichtertechnik Hybridsysteme Energiewirtschaft Prof. Dr. Jürgen Schmid (Vors.) Prof. Dr. habil. Peter Zacharias Dr. Oliver Führer

4 20% jährl. Wachstum EE 2,5% Zuwachs el. Verbrauch

5 Einleitung Software und Systemlösungen zur Netzintegration der Windenergie ÜNB- Leittechnik Nennleistung [MW] Umspannwerk (UW 1) Leitrechner Windpark WP- RBE 1 Funk- Modem Leittechnik Leittechnik Leitrechner Windpark Windpark GSL HS-Ebene ÜKL Umspannwerk (UW 2) WP- RBE 2 Funk- Modem Windpark n HSL Umspannwerk (UW n) WP- RBE n Funk- Modem WP-Istwerte (P, Q, P ) verf. Wetterprognosedaten Regeneratives WPCMS8.670 Kombi-Kraftwerk Prognose-Tool WPRBE- Kopfstation Funkmodemkommunikation WP-Sollwerte P, Q WPCC Windleistungsprognose t, P, Q Netz berechnungstool Windpark-Cluster-Management GUI Online-Erfassung und Prognose Datenquelle: ISET, IWET 0

6 Einleitung Last Last - Wind Leistung [MW] konv. Erzeugung = Last - Windenergie Stunden

7 Stand der Technik EE Bilanzkreis Netzbetrieb Spannungs- und Frequenzhaltung Energietransport and Engpassmanagement 80 Erfordert innovative Betriebsführung für Windparks und Windpark-Cluster sowie die Kenntnis der aktuellen Leistung [MW] unbeeinflusst begrenzt und zu erwartenden Erzeugung aus Wind (EE) Zeit

8 Stand der Technik Prognosesystem WPMS E.ON Netz, Vattenfall Europe Transmission, RWE Transportnetz Strom, EnBW Transportnetze, Verbund Österreich, TERNA Italien, Ägypten, Zafarana, National Grid, England Jilin, China Wind FarmCluster Management WCMS

9 Stand der Technik Last Last - Wind Leistung [MW] Morgen: konv. Erzeugung = Last Windenergie = 0!! Stunden

10 Stand der Technik Windstrom-Transport Reelle Netzteile 380/220kV Wide Area Monitoring Winde Area Protection Dynamic Security Assessment Großräumiger Ausgleich durch Stromtransport über weite Stecken

11 Das Regenerative Kombikraftwerk Leistungsfähigkeit und gute Regelbarkeit eines Regenerativen Kombikraftwerks aus real bestehenden Anlagen unter Beweis stellen Das Potenzial und die Fähigkeit der Erneuerbaren Energien für eine rein regenerative (elektrische) Vollversorgung in Deutschland demonstrieren

12 Das Regenerative Kombikraftwerk Agents Load Wind Biogas PV Hydro Import/Export Energiemanagement Ergebnis Steuerung Webservice Webservice Erzeuger Steuerung Leitwarte

13 Das Regenerative Kombikraftwerk Deckung der Lastkurve Deutschlands 1/10000 zu jedem Zeitpunkt Steuerung realer Anlagen Wind Solar Biogas Hydro Import /Export 12,6 MW 5,5 MW 4,0 MW 1,0 MW 1,0 MW

14 Regenerative Modellregion Harz Landkreis Harz

15 Regenerative Modellregion Harz Klimaschutz: Weiterer Ausbau der Erneuerbaren Energien Versorgungssicherheit: Netzzustandsüberwachung, Aktiver Beitrag der Erzeuger, Speicher und Verbraucher Wettbewerb: Unterstützung des Liberalisierungs-Prozesses

16 Regenerative Modellregion Harz Anzahl PN [MW] PV Wind BHKW Speicher Haushalte Industrie Elektro KFZ 118 (500) 135 (185) 52 (100) 1 (2) 100 (1000) 20 (40) 3 (100) 2 (10) 250 (350) 12 (25) 80 (180) 0,5 (5) 100 (200) 0,03 (1) aktuell (zukünftig)

17 Regenerative Modellregion Harz Regenerativkraftwerk Harz Energiemarkt, Netzbetreiber, Versorger Device Control Market Information Erzeuger Steuerbare Lasten Speicher

18 Regenerative Modellregion Harz Windpark 1 Umspannwerk (UW 1) Leittechnik Leitrechner Windpark P,Q ÜNB- Leittechnik WP- RBE 1 Funk- Modem Leittechnik Leitrechner Windpark GSL HS-Ebene ÜKL Umspannwerk (UW 2) WP- RBE 2 Funk- Modem Windpark n cluster cluster new wind farm wind farm control Umspannwerk (UW n) WP- RBE n Funk- Modem Wetterprognosedaten WPCMS Power [MW] HSL WP-Istwerte (P, Q, P ) verf. Prognose-Tool 0 23:15 01:15 03:15 05:15 07:15 09:15 11:15 13:15 15:15 Time 6000 WPRBE- Kopfstation Funkmodemkommunikation WP-Sollwerte P, Q WPCC Windleistungsprognose t, P, Q Netz berechnungstool Power [MW] Reserve Power Reduced Power 2000 GUI 1000 Cluster-Management: Betriebsführung großer Windpark-Cluster Time Cluster-Management: neue Betriebsführungsstrategien durch Zusammenfassung von großen WP zu Clustern im GW-Bereich

19 Regenerative Modellregion Harz Biogas Wind 50 Leistung [MW] Stunden Leistung [MW] Wind Biogas Kombi Stunden Generation Mix: 80(60) MW Wind - 20 MW Biogas CHP

20 Landwirtschaftszentrum Eichhof in Bad Hersfeld Notstromaggregat Mikrogasturbine Getreidefeuerung Verschiedene Quellen Abschaltbare Verbraucher bzw. Verbrauchergruppen Schaltelemente Informationsinfrastruktur DSL BEMI (Wärmenetz) (Gasnetz) BEMI Elektronische Vernetzung der Energieerzeuger und Verbraucher: Vermeidung von Leistungsspitzen, dadurch Kosteneinsparungen Blockheizkr aftwerk Photovolt aikanlage Fördergeber HMWVL und HMULV

21 Regenerative Modellregion Harz P ÜBERTRAGUNGSNETZ - Frequenzhaltung - Spannungshaltung - Fahrplanmanagement - Versorgungswiederaufbau - Betriebsführung Messgrößen: - f globaler Parameter - U, I lokale Parameter - t globaler Zeitstempel P t PMU U, I, f, t U, I, f, t PMU RKWH t PCC 2 U, I, f, t PCC 3 PMU P t VERTEILNETZ PCC 1 P,Q Kommunikationsinfrastruktur für Netzmonitoring erhöhte Bilanzierungsgenauigkeit der Region erhöhte Sicherheit beim Entscheidungsprozess automatisierte Dienstleistungsbereitstellung Koordinierung von Erzeugung und Verbrauch Aktive Unterstützung des Netzbetriebs

22 Aktive Unterstützung des Netzbetriebs Cluster B Cluster A Feldtest in Niedersachsen, Brandenburg, Spanien, Portugal Wind Farm 110-kV-bus 110 kv grid 380 kv-bus

23 Regenerative Modellregion Harz Regelung des Verbrauchs über Preissignale Information über Verbrauchsprozesse Anbindung an Preisprognose (Marktsystem) IKT RKWH ÜNB / VNB Elektrische Energie Gasnetzbetreiber Kontrollkommunikation Markt- und Konfigurationskommunikation

24 Regenerative Modellregion Harz 4,00 3,50 3,00 Leistung [GW] 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Stunde Waschmaschine Wäschetrockner Spülmaschine Lastprofil energieintensiver Gerätealler Haushalte in Deutschland Quelle: Stadler für dena II

25 Designzentrum Modulare Versorgungstechnik - DeMoTec

26 Regenerative Modellregion Harz IKT RKWH ÜNB / VNB Kontrollkommunikation Markt- und Konfigurationskommunikation Verteilter Speicher für fluktuierende regenerative Einspeisung als Kombination von Mobilität und Systemdienstleistungen Kontrollkommunikation zur Ansteuerung der mobilen Speicher Zustandsmanagement zur Sicherung der Mobilitätsfunktion

27 Rolle der Speicher Speicherkapazität von 186 GWh Speicherleistung 6,7 GW Leistung Turbine [MW] Pumpspeicher in Deutschland ,0 10,0 100,0 1000, ,0 Volllaststunden Erschließung von existierenden und neuen Speichertechologien (V2G)

28 Regenerative Modellregion Harz Prognosen EEG-Einspeisung Lastprofil Wärmeprofil Strompreise Anbieter Anlagenbetreiber Marktplattform Nutzer Haushalte Marktplatz Broker Versorger ÜNB VNB Geschäftsmodelle Finanzielle Anreize: (dynamische) Tarife Bonus / Malus oder direkte Ansteuerung Benchmark: EEG KWKG Bisherige Tarife Industrie Gewerbe EEG- Anlagen Speicher Produkte Primärregelung Sekundärregelung Minutenreserve Weitere Systemdienstleist. Strombörse Spot / Intraday OTC Ökostrom anbieterspezifischer Informationsfluss Informationsfluss über Marktplatz / IKT-Technologie Abhängigkeit im Rahmen des Geschäftsmodells

29 Ausblick

30 Danke für ihre Aufmerksamkeit