Virtuelle Kraftwerke Intelligentes dezentrales Energiemanagement

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1 Virtuelle Kraftwerke Intelligentes dezentrales Energiemanagement Menschen beraten Menschen beraten BTC zeigt Wege auf - Sie entscheiden BTC zeigt Wege auf - Sie entscheiden Karsten Meister BTC Business Technology Consulting AG Bereich Regenerative Energien - Grundlagen

2 Ausgangslage: Zunahme an fluktuierenden regenerativen Energien Richtlinie 2009/28/EG Quelle: EU-Kommission, Eurostat, Prof. Vahrenholt, RWE Innogy GmbH 2 Quelle: EU-Kommission p EU-Ziel für 2020: 20% erneuerbare Energien am Endenergieverbrauch Prognose geht von Erreichung bzw. Übertreffen des nationalen Ziele aus Europäisches Gesamtziel wird gemäß der Prognose leicht übertroffen Weiterer dynamischer Ausbau der EE auf europäischer und nationaler Ebene (Marketing) Folgerung: Die Energieversorgung der Zukunft = Smart und Dezentral Quelle: Branchenprognose 2020

3 Folgerungen / Auswirkungen p früher: zentrale Erzeugung... p heute, morgen: Wind-Energie (onshore, offshore = hohe Leistung), dezentrale Einspeisung,... 3 Folgerungen p Netzlastspitzen p Volatile Preise p Zunahme Regelenergiemarkt Quelle: E-Energy, BMWi Auswirkungen p auf Netz (Frequenz,...) Smart Grid p auf Erzeugung und Verbrauch Virtuelles Kraftwerk (VPP)

4 Bausteine für Anwendungen von morgen Smart Grid Erzeuger & Verbraucher 4 Speicher Markt Netzmanagement Prognose

5 Virtual Power Plant (VPP) 5 Kraftwerksscheibe und/oder Menge kleinerer Kraftwerke und/oder Menge von Verbrauchern Virtuelles Kraftwerk oder Virtual Power Plant (VPP) Vorgegebenen Fahrplan einhalten Steuernde Eingriffe durchführen VPP stellt Abstraktion eines Großkraftwerks dar, um p Skaleneffekte zu erzielen p Größenanforderungen gerecht zu werden p Ausfallrisiko zu managen p Flexibilitäten zu bündeln p Kleine Kraftwerke bzw. Anlagen in den Strommarkt zu integrieren Geschäftsmodelle für VPP p Auktionen auf Großhandelsmärkten p Teilnahme am Regelenergiemarkt p Veredelung erneuerbarer Energien / veralteter Kraftwerke

6 VPP Chancen im Energiehandel heute: Fluktuierende Verbraucher = Abbildung durch Standard-Lastgänge Handel mit Base- und Peak-Strom Feinabstimmung mit Day Ahead Korrektur: Intraday-Handel und Ausgleichsstrom 6 morgen: Fluktuierende, regenerative Erzeuger = zunehmende Preis-Volatilität Chancen für flexible Erzeuger und Verbraucher Wachsender Bedarf an Regelenergie und Produkten zur optimierten Netznutzung

7 VPP Chancen im Energiehandel, Beispiel BHKW Beispiel-Lastgang (BHKW-wärmegeführt) Beispiel: BHKW: Leistung: 9 MWel; 25 MWth Wärmespeicher: 1 MWth Notstromaggregat: 0,5 MWel 7 Leistung [MW] Bisher: - Einspeisung des BHKW-Stroms ins öffentliche Netz zum üblichen Preis - Kein KWK-Zuschlag (Anlagengröße, Alter) Optimierungsmöglichkeiten: - Verkaufsoptimierung - Regelenergie - Lastgangoptimierung Tageszeit A) Strompreise: B) Minutenreserve positiv: negativ: Hohe Preise: mehr Energie einspeisen. Bei Abruf mehr Energie einspeisen. Bei Abruf weniger Energie einspeisen. Ansätze führen zu einer komplementären Einzel-Optimierung Globale Optimierung notwendig Einsparpotential: Wärmespeicher 8 MW: 2,0 4,0% Wärmespeicher 16 MW: 2,5 10,0% Wärmespeicher 24 MW: 3,0 15,0%

8 VPP Chancen im Energiehandel, Kühlhaus Konzept: Kühlgut als Energiespeicher 8 Größenordnung des Speichers: 5 MWh/K (bei Lagergröße:10.000t) Optimierungsmöglichkeiten: Bezugsoptimierung, Regelenergie, Atypische Netznutzung Berücksichtigung von Arbeitsprozessen Einsparpotential: 5-15% 1 Schichtplan 1 Geringe Stromkosten: 100% 2 Anstieg der Stromkosten / Fahrplan 5 3 Atypische Netznutzung: 25% Inspektion: 0% Leistung el [MW] 2 Inspektionsplan 4 6 Vorgabe [%] Schichtplan: 50% Laden des Speichers 100% Vorhalt Neg. Minutenreserve 50% 3 Tageszeit

9 VPP Chancen im Energiehandel, Veredelung veralteter Kraftwerke p Problem: Veraltete Kraftwerke besitzen nicht das geforderte Anfahrverhalten und können daher nicht zur Minutenreserve eingesetzt werden. 9 p Idee: Durch die Kopplung eines solchen Kraftwerks mit einem virtuellen Kraftwerk, welches die Erzeugung und den Lastabwurf kleiner Erzeuger und Verbraucher steuert, kann der Verbund das geforderte Anfahrverhalten erfüllen und in Summe kostenoptimiert (Gesamt-Betriebskosten) betrieben werden. p Konzept: Handel Netzleitstelle Bei Abruf der Minutenreserve steuert das VPP die dezentralen Kleinerzeuger und verbraucher zur Korrektur des Anfahrverhaltens des Kraftwerks. VPP Der wesentliche Teil der Regelleistung wird durch das Kraftwerk erbracht. Dezentrale Kleinerzeuger und -verbraucher

10 Aufbau eines virtuellen Kraftwerks 10 Handel Handels- Prognose Optimierung von Produkten Endgültige Fahrpläne generieren Überwachung & Steuerung Einsatzplanung Bündelung des Verschiebepotentials Überwachung & Steuerung Anlagen Prognose des Verschiebepotentials Anschluss über standardisierte Schnittstellen (IEC 61850, OPC, PRINS)

11 VPP Überwachung- und Steuerungskomponenten p Kompakte Darstellung des Status aller Anlagen over all status Statusverfolgung Soll-/Ist-Fahrpläne Logbuch mit Ausfällen und Messwerten Facilities Monitoring Trading (Producer / & Consumer) Control Trading forecast Optimising trading products Facility scheduling Bundling of facility flexibility Analysis and forecast of facility flexibility Finalized facility scheduling Control Monitoring Plug-in by standardized interfaces (e.g. IEC , IEC , IEC 61850, OPC) 11 p Genierung von Fahrplänen basierend auf Markpreisen, d.h. Vorgaben der Handelskomponten des VPP p Hierarchische Sicht auf alle Anlagen bis hinunter zur einzelnen Anlage

12 VPP Handelskomponenten p Optimierung nach Leistungspreis (intraday, day-ahead) Facilities Monitoring Trading (Producer / & Consumer) Control Trading forecast Optimising trading products Facility scheduling Bundling of facility flexibility Analysis and forecast of facility flexibility Finalized facility scheduling Control Monitoring Plug-in by standardized interfaces (e.g. IEC , IEC , IEC 61850, OPC) 12 Atypische Netznutzung Minutenreserve (pos./neg.) p Dokumentation der Handelsaktivitäten p Import und Visualisierungs von Handelsdaten p Analyse historischer Daten p Schnittstellen zum Markt (EEX, regelleistung.net)

13 BTC VPP Das Virtuelles Kraftwerk der BTC Feature-Liste p Unterstützung des Day-ahead-, Intraday- und Minutenreserve-Handels sowie Atypische Netznutzung p VPP baut auf kostengünstige Kommunikationstechniken für Kleinanlagen VPN-Technologien, Standards (61850, OPC, ModBus / IEC ,103, MBUS, ), kompakte Datengateways p Zuverlässigkeit wird durch große Anzahl kleiner Erzeuger und Verbraucher sowie Autarkiefähigkeit der Datengateways erreicht p Integrationsfähigkeit in bestehende Systemlandschaft (z.b. PRINS, ENDUR, ) oder schlanke, kostengünstige Komplett-Lösung Skalierbarkeit in Funktion und Preis p Aktuell integrierte Kleinanlagen: 22 Netzersatzanlagen (25 MW, Minutenreserve, produktiv) 40 BHKW (Minutenreserve, prototypisch, E2010) Kühlhaus (Leistungspreis, Atypische Netznutzung, Minutenreserve, A2011) Handel Überwachung & Steuerung Anlagen Handels- Endgültige Fahrpläne Handels- Optimierung von Produkten Endgültige Fahrpläne Prognose Optimierung von Produkten generieren Prognose generieren Einsatzplanung Einsatzplanung Überwachung & Steuerung Überwachung & Steuerung Bündelung des Bündelung des Verschiebepotentials Verschiebepotentials Anschluss über Prognose des Anschluss über Prognose des standardisierte Schnittstellen Verschiebepotentials standardisierte Schnittstellen Verschiebepotentials (IEC 61850, OPC, PRINS) (IEC 61850, OPC, PRINS) 13

14 Zusammenfassung p VPP als Baustein eines Smart Grid 14 p Ihre Herausforderungen Dezentrale Energieanlagen zu einem virtuellen Großkraftwerk zusammenschalten Technische und kaufmännische Anlagenanbindung Teilnahme am Regelenergiemarkt Erbringung von Systemdienstleistungen Bündelung von Flexibilitäten Management des Ausfallrisikos p Ihr Nutzen Schnelle, flexible und rentable Anlagenanbindung an (neue) Energiemärkte Signifikante Kostenersparnis durch den Einsatz von Standard-Technologie und Industriestandards Erhöhung der Effizienz durch Skalierung und Synergien Optimierung des Bezugs und des Anlageneinsatzes

15 Bausteine für Anwendungen von morgen 15 Portale Betriebsführung von morgen Verbrauchsvorhersage Steuerung Trafolastvorhersage PRINS Überwachung Smart Grids Windleistungsvorhersage Wind Farm Center Ausfallrisiko managen VPP Zukunftsweisende Konzepte Innovative Konzepte zur Speicherung Systematik Flexibilitäten bündeln Verbraucher Speicher Netzmanagement Virtuelle Kraftwerke Prognose

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 16 Karsten Meister BTC Business Technology Consulting AG Bereich Regenerative Energien - Grundlagen Escherweg Oldenburg Fon: +49 (0) Fax: +49 (0) Web:

17 Die Standorte der BTC AG Hauptsitz: Escherweg Oldenburg Fon: + 49 (0) 441/ Fax: + 49 (0) 441/ Louisenstraße Bad Homburg Fon: +49 (0) Fax: +49 (0) Kurfürstendamm Berlin Fon: + 49 (0) 30/ Fax: + 49 (0) 30/ Mary-Somerville-Straße Bremen Fon: +49 (0) 421/ Fax: +49 (0) 421/ Wittekindstraße Dortmund Fon: +49 (0) 231/ Fax: +49 (0) 231/ Klostergasse Leipzig Fon: +49 (0) 341/ Fax: +49 (0) 341/ Wilh.-Th.-Römheld-Str Mainz Fon: + 49 (0) 6131/ Fax: + 49 (0) 6131/ Türkenstraße München Fon: +49 (0) 89/ Fax: +49(089) An der Alten Ziegelei Münster Fon: +49 (0) 251/ Fax: +49 (0) 251/ ul. Małe Garbary Poznań Polen Fon: +48 (0) Fax: +48 (0) Hasebe Build.11F, Sendagi, Bunkyo-Ku, Tokyo Japan Fon: +81 (3) Fax: +81 (3) Bäulerstraße 20 CH-8152 Glattbrugg Schweiz Fon: +41 (0) 44/ Fax: +41 (0) 44/ Bartholomäusweg Gütersloh Fon: +49 (0) 5241/ Fax: +49 (0) 5241/ Konrad-Zuse-Straße Neckarsulm Fon: +49 (0) 7132/ Fax: +49 (0) 7132/ Kehrwieder Hamburg Fon: +49 (0) 40/ Fax: +49 (0) 40/ Çayiryolu 1, Partaş Center Kat: Içerenköy, Istanbul Fon: +90 (216) Fax: +90 (216)

18 Aktuelle VPP-Projekte p 22 Netzersatzanlagen 25 MW Gesamtleistung Vermarktung in der Minutenreserve Produktiv 18 p Brennstoffzellen-Heizgeräte fürs Eigenheim 40 Anlagen Vermarktung in der Minutenreserve Prototyp: 03/2011 Produktiv: 06/2011 p Kühlhaus Optimierung nach: Leistungspreis Atypische Netznutzung Minutenreserve Prototyp: 03/2011 Produktiv: 03/2012

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