Der Verbund Hauplastverteiler -

Transkript

1 Der Verbund Hauplastverteiler - Im Spannungsfeld zwischen Physik, Umwelt & Markt DI Dr. Klaus Hebenstreit Leiter Verbund Hauptlastverteiler Energietag Österreichische Physikalische Gesellschaft Wien,

2 Überblick Verbund Speicher & Pumpspeicher Energiewirtschaftliche Planung Diskussion Verbund/STG/ K. Hebenstreit & Team

3 Das Unternehmen - VERBUND auf einen Blick 95 % der Erzeugung aus Erneuerbaren Energien Rund Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern 126 Wasserkraftwerke Nummer 1 beim Klimaschutz unter europäischen EVUs Österreichs führendes Stromunternehmen Strategischer Fokus auf Über Privatkunden. Nr. 1 bei Industriekunden. Erste Green-Bond-Unternehmensanleihe im deutschprachigen Raum Österreich und Deutschland Größter Wasserkrafterzeuger Bayerns 51% im Besitz der Republik Österreich Österreichweite Ladeinfrastruktur 234 Lehrlinge seit 2009 ausgebildet für Elektrofahrzeuge geschaffen Energienahe Produkte & Dienstleistungen Soziale Verantwortung: 1,3 Mio. Unterstützung für VERBUND- Stromhilfefonds der Caritas seit 2009 Ökologische Maßnahmen: Bisher 186 Mio. Investition in Fischwanderhilfen Starkes Umweltmanagement: In den Top 10 von weltweit 160 analysierten Energieunternehmen bei oekom research 3

4 VERBUND ist Österreichs führendes Stromunternehmen und einer der führenden Wasserkrafterzeuger in Europa. Einer der klimafreundlichsten Stromerzeuger Europas, der rund 40 % des österreichischen Strombedarfs abdecken kann, davon mehr als vier Fünftel aus erneuerbarer Wasserkraft. Ein Unternehmen mit Prinzipientreue, bei dem die Werte Nachhaltigkeit, Kundenorientierung und fairer Wettbewerb an oberster Stelle stehen. Die starke Marke für Strom, die mit ökonomischen und ökologischen Spitzenleistungen Mehrwert für Kunden und andere Stakeholder schafft. Seit 1988 an der Börse Wien, 51 % des Aktienkapitals besitzt die Republik Österreich 4

5 Tätigkeitsgebiet Wir sind mit mehr als Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern das führende österreichische Stromunternehmen und wachsen im europäischen Markt. Wir erzeugen Strom in umweltfreundlichen Anlagen, vor allem aus Wasserkraft. Wir sichern mit dem österreichischen Übertragungsnetz die Qualität der Stromversorgung. Wir bieten über unseren Stromhandel und -vertrieb unseren Kunden die besten Leistungen an. Wir wirtschaften nachhaltig, kommunizieren offen und bekennen uns zu unserer gesellschaftlichen Verantwortung. 5

6 Über vier Fünftel des VERBUND-Stroms stammen aus Wasserkraft 126 Wasserkraftwerke Drei Viertel unserer Kraftwerkskapazität stammen aus Wasserkraftwerken: MW Gesamterzeugung Wasserkraft 2014: GWh 2015: GWh Weltruf als Wasserkraft-Spezialist mit jahrzehntelanger Erfahrung in Planung, Bau und Betrieb von Wasserkraftwerken 30 % des Wasserkraftwerksareals wurden nach Errichtung der Anlagen zu Naturschutzgebieten 6

7 Kraftwerke in Österreich und Deutschland HLV 7

8 8

9 Verbund/STG/ K. Hebenstreit & Team

10 Überblick Verbund Speicher & Pumpspeicher Energiewirtschaftliche Planung Diskussion 10

11 Worauf müssen wir uns in den nächsten Jahren einstellen? 11

12 Worauf müssen wir uns in den nächsten Jahren einstellen? 12

13 Quelle: dena, Endbericht Integration EE; 2012 Ausbauszenarien für Erneuerbare Energien in Deutschland 13

14 Quelle: BMU/ Leitstudie 2011 Ausbauszenarien für Erneuerbare Energien in Deutschland 14

15 Photovoltaik Installierte Leistung in D (2015): MW (1,5 Mio Anlagen) Zubau 2015: 3,73 GW Erzeugung 38,5 TWh; 7,5 % des Nettostromverbrauchs Quelle: Fraunhofer, 2016 Installierte Leistung Ö (2015): 937 MW Zubau 2015: 0,16 GW Erzeugung 0,94 TWh Quelle: Photovoltaic Austria, 2016 Verbund/STG/ K. Hebenstreit & Team

16 Solarenergie Typischer Tagesverlauf in der PV-Einspeisung > Solarenergie ist planbar ~ Volllaststunden/Jahr Quelle: Solarenergieeinspeisung verändert Preiskurve > und damit klassischen Einsatz unserer Speicherkraftwerke 16

17 Windkraft Installierte Leistung in D (2015): MW ( Anlagen) Zubau 2015: 1,3 GW (Ziel 2,5 GW) Erzeugung 2015: 85,4 TWh Quelle: Fraunhofer, 2016 Installierte Leistung in Ö (2015): 2410 MW (1119 Anl.) Zubau 2015: 0,32 GW Erzeugungspotential 2015: 5,2 TWh Erzeugung 2015: 4,592 TWh (Quelle: ECA) Quelle: IG Windkraft, 2016 Verbund/STG/ K. Hebenstreit & Team

18 Windkraft in Österreich ~ 2400 Volllaststunden/Jahr ~ 2400 Volllaststunden/Jahr Verbund/STG/ K. Hebenstreit & Team

19 Prognose-Problematik Wind ist schwer prognostizierbar > daher ist mit starken Abweichungen zu rechnen Wind weist nicht wie die Sonne eine gewisse Tagescharakteristik auf Quelle: 19

20 Wind- & Solarenergie Auswirkungen auf den täglichen Einsatz 20

21 Wind- & Solarenergie Auswirkungen auf den täglichen Einsatz 21

22 22

23 Quelle: Endbericht Strommarktdesign, BM Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, 2015 (EEG, TU Wien) 23

24 Studien zum zukünftigem Speicherbedarf Dena-Studie (8/2012): + 6,5 GW in 2050 Tagesschwankungen Residuallast bis zu 70 GW max. vorzuhaltender Reservebedarf 17,3 GW VDE-Studie (6/2012): Aktuell EE-Anteil D rd. 20%: kein zusätzlicher Bedarf bis EE-Anteil D von rd. 40%: kein zusätzlicher Bedarf Ausbauziel 2050 in D: EE-Anteil rd. 80%: zusätzlicher Bedarf +14 GW bzw. 70 GWh Kurzzeitspeicherung +18 GW bzw. 7,5 TWh Langzeitspeicherung Dena-Studie (2/2010): konsequenter Netzausbau Aufbau hinreichend großer Speicherkapazitäten 24

25 Speicherbedarf Quelle: Platts, European Power Daily;

26 Speichertechnologien im Vergleich Pumpspeicher sind effizienteste Speichertechnologie: Lange Lebensdauer Hohe Wirkungsgrade Moderate Investitionskosten 26

27 27

28 Pumpspeicher 28

29 ~20 m ~40 m Technikentwicklung bei Pumpspeichermaschinensätzen Ternäre Maschinensätze Vorteile: hydraulischer Kurzschluss, große Druckhöhen, hohe Effizienz, hohe Flexibilität Pumpturbinen Vorteile: niedrigere Investitionskosten, kleinere Abmaße, geringere Betriebs- und Wartungskosten Querschnitt ternärer Maschinensatz PSP Häusling (2 x 180 MW) Querschnitt Pumpturbine PSP Limberg II (2x 240 MW) 29

30 Fähigkeiten der Pumpspeicherkraftwerke Die Technik der Pumpspeicherung bietet ausgereifte und langjährig erprobte Technik große installierte Leistungen (typischerweise > 200 MW) höchste Speicherwirkungsgrade (Wälzwirkungsgrade zwischen 75 und 80%) höchste Flexibilität (in 60 Sekunden auf Volllast aus drehender Reserve) kosteneffiziente großtechnische Speichertechnologie mit Tages-, Wochen, und Jahresspeicher Bereitstellung aller Formen von Strom zur Systemstabilisierung und damit die Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit (Spitzenlast, gesicherte Kapazitäten, Frequenzregelung, Ausregelung von Fahrplan- und Prognoseabweichungen, Kompensation von Kraftwerksausfällen, Blindleistung, Schwarzstartfähigkeit) Quelle: Kops II 30

31 Produktportfolio für den Einsatz von Pumpspeicherkraftwerken Grundlast & Spitzenstrom Verlagerung (Pumpwälzen) Handelsprodukte an Börsen und OTC Weekend, Week-ahead Day-ahead Intraday (1/4 Stunde, Stunden) Standard old world Systemdienstleistungen für Netzbetreiber Regelenergie (Primärregelung, Sekundärregelung, Tertiärregelung) Engpass- und Störungsmanagement (Redispatch) Blindleistungsbereitstellung Schwarzstart / Inselbetrieb Ausgleichsenergie für Bilanzgruppen Flexibilität new world 31

32 Aktuelle Rahmenbedingungen bzw. Herausforderungen I Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke erfüllen schon heute eine wichtige Rolle zur Versorgungssicherheit und zur Netzstabilisierung Der Kapazitätszuwachs bei Wind und PV führt zu steigendem Bedarf an kurz-, mittel- und langfristigen Speicherkapazitäten und an flexibleren Speichersystemen Komplexere Projektentwicklung bedeuten Mehrkosten und massive Verzögerungen für den Neubau und die Erweiterung Vorgaben der WRRL führen zukünftig zu einer Einschränkung der Einsatzmöglichkeiten der PSKW Überlegungen des direkten TSO-Zugriffs auf Speicher bedeuten Eingriff in den freien Speichermarkt 32

33 Aktuelle Rahmenbedingungen bzw. Herausforderungen II Vorrangige Einspeisung von Wind und PV mit fixen Tarifen führt zu massiven Marktverzerrungen Reduktion frei handelbarer Strommengen stagnierende bzw. teilweise sinkende Strompreise Prognosefehler führen zu Preissprüngen Doppelbelastung der PSKW aus Systemnutzungentgelten (5,5 /MWh) bedeutet Benachteiligung im Wettbewerb; ebenso der Zwang zur Belegung des Pumpstroms mit Herkunftsnachweisen Aktuelle Einschränkungen für einen grenzüberschreitenden Markt für Regelenergie bedeuten wirtschaftliche Nachteile Gemeinsame Preiszone D/A 33

34 Wälzerlöse Systemnutzungsentgelte Entwicklung der Netztarife Pumpspeicherkraftwerke sind durch Systemnutzungsentgelte doppelt (überproportional) belastet: als (Zwischen)Verbraucher = Pumpe als Einspeiser = Turbine Systemnutzungsentgelte für PSKW sind seit 2008 um 400% gestiegen, die Wälzerlöse um über 50% gesunken (Gesamtbelastung 2013: rd. 5,5 /MWh 1) ) Entfall der Systemnutzungsentgelte für den Pumpbetrieb (= 3,1 /MWh) 1) würde zu etwa 20% höheren Einsatzzeiten mit den damit verbundenen volkswirtschaftlichen und ökologischen Vorteilen führen 2) Belastung Pumpspeicherkraftwerk 1) Entgelte Netznutzungsentgelt Pumpe Arbeit (0,7 /MWh) Netznutzungsentgelt Pumpe Leistung (1.000 /MW) Netzverlustentgelt Pumpe (0,61 /MWh, NE 1) Netzverlustentgelt Turbine (0,61 /MWh) Systemdienstleistungsentgelt Turbine (1,79 /MWh) Summe Belastung 0,93 /MWh (= 0,7/0,75) 1,33 /MWh (= 1.000/750) 0,81 /MWh (= 0,61/0,75) 0,61 /MWh 1,79 /MWh 5,48 /MWh Systemnutzungsentgelt 2008 bis 2013: + 400% 1) Bezogen auf Pumpenvolllaststunden, Wälzwirkungsgrad von 75%, NE 1 2) Berechnung VERBUND auf Basis eigener Projekte / Anlagen Wälzerlöse 2008 bis 2013: - 54% 34

35 Entwicklung der Wälzerlöse historisch Seit 2008 geringe Spreads zwischen Turbineneinsatz und Pumpeneinsatz und damit sinkende Erlösmöglichkeiten für Pumpspeicher Erlöse auf dem (noch begrenzten) Regelenergiemarkt können das nur zum Teil kompensieren Obere Bandbreite: Pumpspeicherkraftwerk im reinen Wälzbetrieb. Wälzerlös basierend auf einer Optimierungsrechnung (teuerste und billigste Stunden). Wälzwirkungsgrad von 75% Mitte der Bandbreite der Wälzerlöse: Gegenwärtig 13 /MWh Untere Bandbreite: Wälzerlös basierend auf den Peak- und Off-Peak-Preisen am EEX-Spotmarkt Wälzwirkungsgrad von 75% 35

36 Überblick Verbund Speicher & Pumpspeicher Energiewirtschaftliche Planung Diskussion 36

37 Zusammenspiel der Teams im Hauptlastverteiler Dispatching (7/24/365) Optimaler Kraftwerkseinsatz Regelung: Netz & Bilanzgruppe Unterstützung Intraday-Handel Monitoring Intraday-Trading (2* 7/24/365) Intraday-Handel Vermarktung Erneuerbare Gasbeschaffung Einsatzoptimierung (7/365/(24)) Prognose: Wasser, Wind Speichereinsatz Regelenergieangebote Day-Ahead Planning (7/365) Meldewesen In-/Ausland Ermittlung Bedarf/Last Fahrplanadministration Verfügbarkeit 37

38 Tägliche Aufgaben Meldewesen Prognose Wasser Wind PV Intradayhandel Verfügbarkeit Leistung & Reserven Marktinformation Einsatzoptimierung 38

39 Erwartung Wetterlage Niederschlag (72h-Summe, aktuell) 39

40 Erwartung Wetterlage Temperatur (27.9., 12:00) 40

41 Schneebedeckung 41

42 Wetterlage Niederschlag ( ) 42

43 Kurzfristige Prognose 43

44 Verfügbarkeit 44

45 Erwartung EEG-Einspeisung 45

46 Information 46

47 Prognose Preis 47

48 STG Preisvorgaben aktualisiert am gültig ab: JAHRESSPEICHER VHP Kraftwerkseinsatzoptimierung Aufgrund des Speicherfüllstands, der meteorologischen Prognosen und damit verbundenen Preiserwartung für die nächsten Wochen, wurden auf Basis der vorliegende Quellen (EEX, PriceForwardCurve VTR, Platts, der aktuellen Wasserwerte [STP] sowie Wasserwerte aus dem Optimierungswerkzeug RO) folge nde Vorgaben für den Day Ahead Markt und den Intraday-Handel der Warte festgelegt. Day Ahead bzw. Intradaylimits Verkauf TKH TKO TKP DMO DMH TZR TZH TZF/G DRK Erhöhung Turbine ab Reduktion Pumpe ab 25 Verkauf Intraday Zukauf TKH TKO TKP DMO DMH TZR TZH TZF/G DRK Erhöhung Pumpe bis Reduktion Turbine bis Zukauf Intraday Bei Verkauf Intradaypreis < EEX bzw. Zukauf wenn Intraday > EEX sind die Intradaydeals mit dem FLAG "WW" zu versehen, um diese für die Bewertung (Benchmarking) kenntlich zu machen. Dies ist im optionalen Textfeld bei Eingabe eines Deals in der Intradaymaske einzugeben. Allgemein: TKH Zulauf abfahren TZR bei preislichen Zuschlag mit Volllast fahren Intraday: Softfacts Intradaygrenzpreis Verkauf Intradaygrenzpreis Rückkauf Reihenfolge Werktags Wochenende bzw. Pumpzeiten Stauziele Speicher MüA Zeitpunkt 1. DMH (1MS verfüg.) DMH, DMH-P Kölnbrein TZM TZG 3. TZG TKO Reißeck gr. Mühldorfer See Pegel halten 4. TKH TKH THERMISCHE KRAFTWERKE VTP (von P min auf P max, P max auf P min ) WDR WGM WML WNE WNZ STK GAS Gas STK GAS GAS ÖL GAS gegebenenfalls Regelungsreihenfolge aktualisieren! Cross Border Redispatch (Intraday-Preise / Reduktionspreise) Lieferung an EPM-BG (Verkauf): Bezug von EPM-BG (Kauf): Erhöhung TU 51,0 Reduktion PU 25,0 Reduktion TU 34,0 Erhöhung PU 15,0 Viel Erfolg! Vroni, Petra, Ulli, Felix, Martin, Bernd, Carina, Torsten & Klaus KLICK-LINK für INFOPOWERPOINT 48

49 Energiewirtschaftliche Planung Rahmenbedingungen Zuflusserwartung Price Forward Curve Wasserwert als Schattenpreis des Reservoirs Jahresplanung Verbund/STG/ K. Hebenstreit & Team

50 50

51 Regelenergieangebote 51

52 Operative Umsetzung & Leistungsvorhaltung 52

53 Dispatching Center 53

54 54

55 55

56 56

57 Digitalisierung x.0 Zielsetzung des effizienten Maschineneinsatzes Nutzung der Darstellung der Wirkungsgradkurven Nutzung der bestehenden MOPT- Funktionalitäten (Alternativeinsatz, Gewichtung) Tagesplanung mit der Zielsetzung, die optimale Anzahl von Maschinen in Betrieb zu haben Abwägung zwischen Start- und Stillsetzvorgängen und in Betrieb halten - Nutzung des Bereitschaftsbetriebs und Phasenschieberbetriebs für kurzfristige Änderungen (Intradayhandel,..) Aktuelle Erweiterungen Darstellung des errechneten Gesamtwirkungsgrads (Istwert) und des Deltas vom Maximum Ampelsystem für das aktuelle Wirkungsgrad Anreizsystem zur Verbesserung/Veränderungen der Poolzusammensetzung für Sekundär- und Bilanzgruppenregelung bzw. Maschineneinsatzes Wirkungsgradoptimale Maschinenzusammensetzung/Maschineneinsatz für die beiden Pools (Aufteilung von Leistungsbänder im Sekundär- und Bilanzgruppenpool) unter Berücksichtigung der Wasserwirtschaft (Zielpegel), Leistungsvorgaben und zulässigen Maschineneinsätze Kriterium der Zielfunktion Gesamtwirkungsgrad Randbedingungen: Wasserwirtschaft, Maschinenverfügbarkeit, Maschinenpriorität, Benutzungsstunden, (erweiterbar) Voraussetzung: Detailliertes Modell der Kraftwerkstopologie inkl. Parameterpflege (selbes Modell wie bei Zu- und Abschaltautomatik) VTR/ Klaus Hebenstreit & Team

58 58

59 Leistungs-Frequenz-Regelung in der UCTE Elektrische Energie kann nicht gespeichert werden In jeder Sekunde müssen Erzeugung und Last ausgeglichen sein: 48Hz 50Hz 52Hz P Last = P Erzeugung (P Leistung) Die Erzeugung muss sich der schwankenden Last anpassen: -Leistungsmangel -Leistungsüberschuss ( P Last > P Erzeugung ) Frequenz f ( P Last < P Erzeugung ) Frequenz f Netz Konstante Netzfrequenz (50 HZ): Ungleichgewicht zwischen Last und Erzeugung muss ausgeregelt werden Last Erzeugung 59

60 60

61 Intradayhandel 61

62 Intradayhandel 62

63 Überblick Verbund Speicher & Pumpspeicher Energiewirtschaftliche Planung Diskussion 63

64 Kontakt: