Das Regionale Virtuelle Kraftwerk im Praxistest
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- Hildegard Neumann
- vor 6 Jahren
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Transkript
1 PD Dr.-Ing. habil. J. Seifert Energiewende gestalten. Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November
2 Inhalt des Vortrages: 1. Herausforderungen der Energiewende 2. Hintergrund zum RVK Projekt 3. Erfahrungen aus dem Feldtest 3.1 Installation 3.2 Technologieentwicklung 3.3 Betriebserfahrungen - Prognose - Anlagen- / Datenverfügbarkeit 4. Fazit / Ausblick Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 2
3 1. Herausforderungen der Energiewende zentrales Energiesystem dezentrales Energiesystem Energiewende Kommunikation / Steuerung zentrales, klar strukturiertes Energiesystem geringe Sektorkopplung (Strom / Wärme / Gas) geprägt durch Großkraftwerke dezentrales Energiesystem Sektorkopplung (Strom / Wärme / Gas) kleine Anlagen werden in die regionalen Märkte integriert und müssen flexibel sein Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 3
4 Individualisierte Nachfrage mit hoher Professionalisierung und Eigenerzeugung ist die Zukunft Das Standardlastprofil verliert durch Eigenerzeugung der Kunden an Bedeutung Bild: EnAdvice Bisher Künftig Kunden wünschen sich größere Unabhängigkeit von volatilen und stetig steigenden Energiepreisen Anlagentechnik erneuerbarer Erzeugungsanlagen wird stetig verbessert, die Investitionskosten sinken Bereits ca. 97 % der installierten Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie aus erneuerbaren Energien befinden sich in den regionalen Verteilungsnetzen Stromspeicherung erfährt eine Leistungssteigerung durch technischen Fortschritt Künftig mehr Verbraucher, deren Bezug vom bisherigen Standardlastprofil abweicht Consumer wird zum Prosumer (Flexibilisierung / Regionalisierung) Regionales Virtuelles Kraftwerk Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 4
5 2. Hintergründe zum RVK-Projekt Projektsteckbrief Praxiserprobung des Regionalen Virtuellen Kraftwerkes auf Basis der Mikro-KWK Technologie (RVK) Projektinhalte: Förderrahmen: Partner: Feldtest für Haushalts- & Kleingewerbekunden 15 Mikro-KWK- & 2 Brennstoffzellen-Systemen im Netz von EWE Optimale Vermarktung der vorhandenen Flexibilität mit vorgegebenen Prioritäten BMWi, Forschungsinitiative EnEff: Wärme Technische Universität Dresden EWE Aktiengesellschaft, Oldenburg Laufzeit: 3 Jahre (seit dem bis ) Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 5
6 Regionales Virtuelles Kraftwerk - Praxiserprobung Labor und numerische Simulation Kommunikation und Vermessung Aggregation und Steuerung Vermarktung Analyse thermische und elektrische Anlagenintegration im Gebäude Identifikation und Test der Anlagenschnittstellen Prognose der thermischen und elektrischen Last Test und Verprobung von entwickelten regelungstechnischen Strategien, Nachstellen von Feldtestsituationen Hardwareentwicklung Kommunikationsschnittstellen Entwicklung von Messtechnik Verschlüsselung Datensicherheit Datenqualität Softwareentwicklung der Betriebssoftware Abstraktion von anlagenspezifischen Parametern Weiterentwicklung von regelungstechnischen Strategien zum Betrieb Analyse von Daten aus dem Feldtestbetrieb zur Qualitätssicherung Implementierung der Verortungsinformation (Ortsnetz, Geodaten) Ausarbeitung von möglichen Vermarktungsoptionen Entwicklung einer flexiblen Poolbildung Adaption auf zukünftige Vermarktungsoptionen (z.b. netzdienliche Systemdienstleistungen) Simulation der Vermarktung Basis: Ergebnisse aus dem RVK-I Projekt, Erkenntnisse und Erfahrungen EWE AG Arbeitsschwerpunkte innerhalb des Projektes Regionales Virtuelles Kraftwerk Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 6
7 Das RVK ermöglicht innovative Regelungs- und Steuerungsstrategien auf allen Ebenen Regelungs- und Steuerungsstrategien im Regionalen Virtuellen Kraftwerk Wirkungsebenen und Wirkeffekte des RVK Energiemarkt Vermarktung von Kapazitäten (EEX, Regelenergie, Direktvermarktung) Netz Steigerung Netzstabilität Erhöhung Netzeffizienz Hierarchische Systemarchitektur des RVK Kunde Erhöhung Energie-Effizienz Erhöhung Eigenbedarfsdeckung Höhere Wertschöpfung aus dargebotsabhängiger Energie Einspeisemanagement (EISMAN) kann künftig vermieden werden Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 7
8 Prognose Analyse verschiedener Prognoseverfahren - Standardlastprofile - Trendverfahren Trendverfahren Thermischer Bedarf Elektrische Leistung Verlauf des Bedarfs basiert auf vergangenen Realwerten --- Trend wird fortgesetzt - gleitende Mittelwert - Mittelwert eines festliegenden rückwärtigen Intervalls - kleinste Fehlerquadrat m Q 1 m t i 1 d a, d 1 n i 1 ( a, i n ) ( Q ( t Q m a a a, i ) a i Q ) Prognose der 2 Wetterdaten über OpenWeatherMap Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 8
9 3. Erfahrungen aus dem Feldtest 3.1 Installation - Installation von 15 KWK + 2 Brennstoffzellen im Raum Oldenburg / einheitliche Installation - Zusammenfassung der Standorte in einem virtuellen Ortsnetz Feldteststandorte Oldenburg Feldtestopjekte in der Region Oldenburg (Quelle: Seifert et al. 2016) Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 9
10 Typische Installationssituationen Volumenstromsensoren Feldtestinstallation Schemata Speicher mit Heizstab Feldtestinstallation Realität Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 10
11 Befestigungstechnik / Volumenstromsensoren Vorgefertigte Installation zwingend notwendig, da der höchste Kostenanteil bei der Erstinstallation anfällt (ca ) Elektroheizstab (Power to heat System ) Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 11
12 3.2 Technologieentwicklung Komponentenentwicklung RVK Gateway neuartige Temperaturmesstechnik Systementwicklung Erweiterung Control- Center Zentrale Optimierung x Sensorband unterhalb der Dämmung Backend und Optimierungssoftware Neuentwicklung von Mess- und Steuerungstechnik Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 12
13 3.2. Betriebserfahrungen Prognose Trinkwarmwasser (thermische Prognose) Q TWE - Messung Q TWE - Prognose Wärme in Wh Zeit in min Thermischer Verbrauch und thermische Prognose Trinkwarmwasser (GW-17) Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 13
14 Heizung (thermische Prognose) Q HZ - Messung Q HZ - Prognose Wärme in Wh Mess- und Prognosefehler Zeit in min Thermischer Verbrauch und thermische Prognose Heizung (GW-17) Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 14
15 Eingangsdaten für die Prognose - Außentemperatur 15 Messung Prognose (OpenWeatherMap) Außentemperatur in C Zeit in min Lokale Außentemperatur und prognostizierte lokale Außentemperatur Prognose der Außentemperatur hat signifikanten Einfluss auf die Qualität der thermischen und damit der elektrischen Prognose Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 15
16 Anlagen - / Datenverfügbarkeit 1. Anlagenverfügbarkeit (Einsatzfähigkeit für RVK-Betrieb) 2. Datenverfügbarkeit (Messfehler / Übertragungsfehler / Ausfälle) 120 Anlagenverfügbarkeit in % Softwareupdate der Zentrale 20 Wartungseinsatz (Anlagen) Zeit in h Anlagenverfügbarkeit der installierten Gateways in der Heizperiode 16/17 hohe Anlagenverfügbarkeit ab Beginn des aktiven RVK-Betriebs (im Mittel > 80 %) Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 16
17 Datenverfügbarkeit der Anlagen (Messdaten vollständig) mittlere Verfügbarkeit in % Gateway Mittlere Datenverfügbarkeit der installierten Gateways in der Heizperiode 16/17 mittlere Verfügbarkeit Anlagenverbund 88 % Ausfallzeitraum GW 17: 2 Monate sehr hohe Datenverfügbarkeit ab Beginn des aktiven RVK-Betriebs (je nach Anlage zwischen %, als Verbund 88 %) Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 17
18 Datenverfügbarkeit der Anlagen im Detail Gateway 4 Gateway 10 Gateway monatliche Verfügbarkeit in % Ausfallzeitraum GW 17: 2 Monate 0 Oktober November Dezember Januar Februar März monatl. Datenverfügbarkeit ausgewählter Gateways in der Heizperiode 16/17 Testphase aktiver RVK-Betrieb Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 18
19 Ansteuerung der Anlagen (Beispiel MRL-Abruf) elektrische Leistung in kw gehandelter Fahrplan (KWK) Erzeugung (ist) Erzeugung (soll) MRL (ist) MRL (soll) KWK-Betrieb nach Fahrplanvermarktung (Day Ahead) 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Zeit in h Zeitl. Verlauf der el. Leistung des Anlagenverbunds resultierende el. Leistung des Verbundes (Day Ahead + MRL) 2-stufiger MRL-Abruf 1: -20 kw 2: -36 kw Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 19
20 Elektroenergienetz Gasnetz Das Regionale Virtuelle Kraftwerk im Praxistest 4. Fazit / Ausblick Kommunikationsnetz RVK regionale Poolbildung von kleinen Erzeugungssystemen ist möglich Speicher RVK- Systeme in der Praxis realisiert und getestet Neuentwicklungen bei Elektroenergiespeicher Gasspeicher - IK Technologie Wandlungseinheiten - Software (thermische / elektrische Prognose) Standardisierung von Schnittstellen zu anderen Systemen ist entscheidend (Hybridisierung) Speicher Verbesserung der Prognosequalität notwendig Elektroenergiespeicher RVK Gasspeicher RVK- System im Energiesystem Der Schlüssel zur Energiewende liegt in der Realisierung von regionalen Flexibilitäten und der ganzheitlichen Integration von Strom-/ Gas- / Wärme- und Kommunikationssystemen Regionales Virtuelles Kraftwerk 27. November 2017 Folie 20
21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. PD Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. P. Seidel TU Dresden 0351 / / joachim.seifert@tu-dresden.de paul.seidel@tu-dresden.de
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