Dezentrale Speicher - Erfahrungen mit einem 1 MW Batteriespeicher im Verteilnetz

Transkript

1 Dezentrale Speicher - Erfahrungen mit einem 1 MW Batteriespeicher im Verteilnetz Michael Koller, Fachspezialist Energiespeicher, EKZ 31. Oktober 2014, 9. Werkleiterforum Dachverband Schweizer Verteilnetzbetreiber (DSV)

2 Agenda EKZ Smart Grid Labor Speicher und Unbundling Die grösste Batterie der Schweiz Systembeschreibung Spitzenlastmanagement / Peak Shaving Primärregelung mit Batteriespeichern 2

3 EKZ Smart Grid Labor Dezentrale Batteriespeicher Netzqualität PV Testanlage Dynamisches Lastmanagement SDL / Frequenzregulierung EKZ Smart Grid Labor Einhaltung von lokalen Fahrplänen Dynamische Netzberechnung Inselbetrieb Verzögerung Netzausbau für PV Microgrids 3

4 Unbundling und Speicherung Markt Monopol Markt Erzeugung Netz Verbrauch Flexibilität Marktorientierte Flexibilität Angebot & Nachfrage Speicherung Netzorientierte Flexibilität Zeit & Ort 4

5 Anwendungen EKZ Batteriespeicher Peak Shaving Verzögerung Netzausbau Reduktion der Sicherheitsmarge im Netzbau Reduktion Leistungspreis Spannungshaltung Netzintegration dezentraler Erzeugern im Verteilnetz Verbessern Spannungsqualität bei kritischen industriellen Prozessen Frequenzregulierung Inselfähigkeit Microgrids USV für kritischen Verbraucher Nutzen Verteilnetz Kundennutzen Marktorientierte Flexibilität Netzorientierte Flexibilität 5

6 Aussenansicht Batteriespeicher Batteriecontainer Kupplungstrafo Trafostation Konverter 1 MVA 6

7 Systemkomponenten Batteriemodule Batteriecontainer Konverter Leitsystem 7

8 Eckdaten des Systems Eigenschaft Wert Bemerkungen Leistung 1 MW In beide Richtungen Kapazität 580 kwh MW Systemintegrator Batteriehersteller Zelltyp ABB LG Chem Li-Ionen Anzahl Zellen Lebensdauer Zyklen 2 Zyklen/Tag, 250 kwh Systemkosten 2 Ca. 2.5 Mio CHF Davon ca Batterie 1 Garantie des Herstellers, reale Lebensdauer liegt vermutlich höher. 2 Beschaffung im Jahr

9 Effizienz EKZ/ABB Enel/Siemens vs. 85% 85% 85.60% 85.37% 1 Zyklus bei halber Leistung und mit halber Energiekapazität 1 L. Consiglio, G. Di Lembo, C. Noce, P. Eckert, A. Rasic, A. Schuette, Performances of the First Electric Storage System of Enel Distribuzione, paper 0781, CIRED, Stockholm,

10 Lastkurve Verteilnetz 10

11 Peak Shaving Verteilnetz Spitzenlast: 1 GW Limite: 800 MW Energiegehalt Jahr: 50 GWh Max. Energiegehalt Tag: 2 GWh 11

12 Peak Shaving EKZ Bürogebäude Spitzenlast: 150 kw Limite: 100 kw (kleinerer Leistungspreis) Energiegehalt Jahr: 6 MWh Max. Energiegehalt Tag: 175 kwh 12

13 Änderung pro Sekunde [%/Pn] Änderung pro Minute [%/Pn] Leistungsänderung - kurzfristige Flexibilität Rampenfähigkeit: 2 MW in 40 ms, 50 MW/s Kohlekraftwerk Kernkraftwerk GuD Gaskraftwerk Pumpspeicher Batteriespeicher 13

14 Frequenzregelung im europäischen Verbundnetz Quelle: swissgrid. 14

15 laden negativ negativ entladen positiv positiv Funktionsweise Primärregelung 1 MW Kraftwerk 1 MW Speicher +0.5 MW -0.5 MW +1 MW -1 MW Aktivierung der Primärregelung über lokale Frequenzmessung Keine zentrale Steuerung Speicher bieten doppelte Flexibilität im Vergleich mit Kraftwerken Speicher können Leistung sehr schnell anpassen und Netz mit viel neuen erneuerbaren Energien stabilisieren Speicher dürfen nie voll oder leer um Leistung zu garantieren 15

16 Nachladestrategie mit gleitendem Durchschnitt Time [hh:mm] p resp : Primärregelleistung (response to frequency), p off : Offset / Arbeitspunkt, SoC: State of Charge (Ladezustand) 16

17 Primärregelung mit EKZ Batteriespeicher EKZ Batteriespeicher ist offiziell präqualifiziert Präqualifikation und Anforderungen erfüllt ohne Ausnahmen (wie konventionelle Kraftwerke) Marktzugang und Teilnahme an Auktionen nun möglich (siehe nächste Folie) Erster eigenständiger Batteriespeicher in Europa mit kommerziellem Marktzugang ohne Absicherung durch konventionelle Kraftwerke Erstes Nicht-Wasserkraftwerk in der Schweiz mit Präqualifikation für Primärregelung Eine der kleinsten Speicherkapazitäten pro MW weltweit für Primärregelung dank innovativen Algorithmen 17

18 Auktionen Primärregelung Auktionen CH gemeinsam mit AT, insgesamt ±117 MW Wöchentliche Auktionen im Pay-as-Bid Verfahren (kein Marktpreis, Günstigste Gebote werden akzeptiert) Kältewelle Speicherseen leer 18 Quelle: swissgrid, Dargestellt ist Durchschnittspreis der akzeptierten Angebote, vor Juli 2013 Preise in CHF, Umrechnungsfaktor von 1.2 CHF zu EUR verwendet.

19 Zusammenfassung Über 2 Jahre erfolgreicher Betrieb Hohe Effizienz des Systems experimentell bestätigt Primärregelung als vielversprechendes Anwendungsgebiet von Batteriespeichern in der nahen Zukunft Beratungen im Wachstumsmarkt Netzdienstleistungen: Primärregelung Wo steht welcher Speicher? Inselbetrieb und Schutz vor Kurzunterbrechung Netzqualität 19

20 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Michael Koller Fachspezialist Energiespeicher 20