Regionale Vorhersage der PV-Leistung zur Netzintegration von Solarstrom

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1 Regionale Vorhersage der PV-Leistung zur Netzintegration von Solarstrom Elke Lorenz Thomas Scheidtsteger, Detlev Heinemann Universität Oldenburg , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 1

2 NETZINTEGRATION VON PV STROM neue Struktur der Elektrizitätsversorgung steuerbar wetterabhängig neue Methoden zum Ausgleich von Strombedarf und variabler Erzeugung sind notwendig , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 2

3 Überblick PV- Leistungsvorhersagesystem Auswertung der Vorhersage für Regelzonen von deutschen Übertragungsnetzbetreibern , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 3

4 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN Strahlungsmessungen PV Leistungsmessungen ECMWF Wettervorhersage optimierte, Strahlungsprognose t Leistungsprognose - PV Simulation - Upscaling regionale PV Leistungsprognose repräsentative Anlagenstandorte PV Anlagenbeschreibung ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts Modultyp Neigung Orientierung, Nennleisung , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 4

5 Strahlungsvorhersagen des ECMWF Globalmodells Strahlungsvorhersage und Messstationen (DWD and Meteomedia GmbH) genutzte räuml. Auflösung: 25km x 25km zeitliche Auflösung: 3h post processing: stündliche Vorhersagen: Kombination mit clearsky Modell Anpassung an Messwerte: adaptive Korrektur in Abhängigkeit von Bewölkungsgrad stündliche, standortspezifische Strahlungsvorhersagen , 11:00 ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 5

6 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 Kaum Genauigkeitsverlust, wenn der repräsentative Anlagenverbund die Gesamtheit aller Anlagen gut beschreibt , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 6

7 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN regionale Leistungsprognose: Upscaling Analyse der repräsentative Anlagenverbünde: Wie gut wird die Gesamtheit aller Anlagen beschrieben? Räumliche Verteilung der installierten Leistung aus EEG-Stammdaten detailliertes Upscaling: Auflösung: 1 o x1 o , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 7

8 AUSWERTUNG Datensätze Regelzonen von 50Hertz und TenneT Zeitraum: Oktober 2009 September 2010 intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00 operationelle Vorhersage im ersten Betriebsjahr neuer Vorhersageansatz mit detailliertem Upscaling und Einbeziehung von Leistungsmesswerten Vergleich mit gemessener Leistung Information über Einspeisung aller Anlagen ist nicht verfügbar Anlagen der Meteocontrol Monitoring Datenbank in der jeweiligen Regelzone mit detailliertem Upscaling , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 8

9 AUSWERTUNG Zeitreihen gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 9

10 AUSWERTUNG Zeitreihen gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung schneebedeckte Module im Winter: Überschätzung der Einspeisung , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 10

11 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN Schneeerkennung Parameter zu Identifikation von Schneesituationen: Vorhersage von Temperatur und Schneetiefe (SD) in Schneesituationen: Persistenz statt Vorhersage P per,d*24h (t) = P meas (t-d*24h), d: Vorhersagehorizont in Tagen , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 11

12 LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN Schneeerkennung Parameter zu Identifikation von Schneesituationen: Vorhersage von Temperatur und Schneetiefe (SD) in Schneesituationen: Persistenz statt Vorhersage , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 12

13 AUSWERTUNG Zeitreihen gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung deutlich bessere Vorhersagen bei schneebedeckten Modulen , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 13

14 AUSWERTUNG scatter-plot allgemein gute Übereinstimmung zwischen Vorhersage und Messung in Schneesituationen deutliche Verbesserung mit dem neuen Ansatz schneebedeckte Module , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 14

15 AUSWERTUNG statistische Auswertung rmse 1 N N i 1 P pred P nom P meas 2 unter Berücksichtigung von 24h nur Stunden mit Tageslicht 50Hertz TenneT intra-day day-ahead intra-day day-ahead operationell * 4.9% (6.6%) 5.4% (7.2%) 4.3% (5.8%) 4.6% (6.1%) neu 3.9% (5.2%) 4.6% (6.1%) 3.6% (4.8%) 4.0% (5.4%) * erstes Jahr im operationellen Betrieb , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 15

16 AUSWERTUNG Extremwerte der Vorhersagefehler Überschätzung Unterschätzung maximal Sunden maximal Stunden >20% P nom >20% P nom intra-day 31% (36%) 20h (78h) -28% (-27%) 20h (21h) day-ahead 35% (41%) 40h (90h) -31% (-33%) 27h (35h) neues Verfahren operationelles Verfahren im ersten Jahr Regelzone von 50Hertz , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 16

17 AUSWERTUNG Beispiel: Extremwerte der Vorhersagefehler , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 17

18 AUSWERTUNG Beispiel: Extremwerte der Vorhersagefehler , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 18

19 : Nebel in Süddeutschland , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 19

20 Zusammenfassung PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen Netzintegration von ca. 17 GW peak installierte PV Leistung bei Auswertung der Genauigkeit der Leistungsvorhersage für Regelzonen von Übertragungsnetzbetreibern rmse: 3.6% 3.9% (intra-day), 4.0%-4.6% (day-ahead) Verbesserungen gegenüber erstem Betriebsjahr detailliertes Upscaling Schneeerkennung , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 20

21 Ausblick Integration verschiedener Wettermodelle Analyse der Strahlungsvorhersage von Ensemblevorhersagesystemen Verbesserung des postprocessing mit Messdaten: Einbeziehung weiterer meteorologischer Parameter Nutzung verschieder statistischer Verfahren , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 21

22 Kurzzeitvorhersage für wenige Stunden auf Basis von Satellitendaten :00-12:45 AUSBLICK , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 22

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! , 2. Fachtagung Energiemeteorologie, Bremerhaven 23