Systemdienstleistungen durch verteilte Erzeuger

Transkript

1 Systemdienstleistungen durch verteilte Erzeuger Erfordernisse, Barrieren, Lösungswege Dr. Bernd Michael Buchholz AG

2 Ziele der EU und Konsequenzen SET-Plan Erzeuger E, % P, GW E, % P, GW Wind PV Solar-KW 1,6 1,8 5,5 4,6 H2O, groß 8, ,3 112 H2O, klein 1,6 18 1,6 19 Wellen 0,8 10 1,1 16 Biomasse 4,7 30 5,3 190 KWK Summe 49,4 657,8 75, P, % Pumplast 2020 Pumpspeicherleistung Mittlerer Beitrag regenerative und KWK- Erzeugung 50 % Konventionelle Erzeugung MAX Stunde UCTE: 610 GW Erzeugungsmanagement EEG/KWK Lastmanagement Speicher

3 Systemdienste Mit ihrem weiteren Ansteigen müssen verteilte Erzeuger im Rahmen virtueller Kraftwerke und in Koordination mit dem Übertragungsnetzbetreiber Systemdienste liefern! ÜNB System- Dienste (heute) f, P, U, Q, V, N P t f- Frequenzstabilität, P- Fahrplanmanagement, Q Blindleistungsbilanz, U Spannungsqualität, V- Versorgungswiederaufbau, N Netzmanagement, + - VKW künftig f, P, U, Q, V

4 Die heutigen Vergütungsregeln verhindern VKWs Prices, / MWh Marktpreise Market Prices Energie Energy Mittelwert Average energy Energie Minutenreserve power Mittelwert Average minute Minutenreserve power Prices EEG- Preise REA Biofuel BioKWK, CHP klein small Biofuel BioKWK, CHP groß large Biofuel ohne without KWK CHP Wind power Fossil fuel KWK CHP Biofuel CHP 5 MW /04 4/04 8/ 04 11/ 04 2/ 05 5/ 05 9/ 05 12/ 05 3/ 06 7/ 06 10/ 06 1/ 07 4/ 07 8/ 07

5 Neue Vergütungsmodelle erforderlich Price EEX price development EEX-Preis REA Subsidy Variabler EEG-Preis Variable Price REA Kein Zuschlag REA- subsidy, not in weak load time EEG-Zuschlag Incentives für Speicherung EEX t/h t/h Durch eine marktangepasste Vergütung werden Speicherung und Systemdienste durch EEG/KWK- Anlagen gefördert

6 Trends bei Maximal- und Minimal- Marktpreisen Preis,% Trend EEG Bio 5 MW Preis, % EEX Preis, Tal - Minutenreserve EEX Preis, Spitze + Minutenreserve Trend Tage Tage Mit dem variablen Vergütungsmodell führen die Trends in der Marktpreisentwicklung zu einer schrittweisen Marktintegration der EEG/KWK- Anlagen

7 Regelenergie: Anforderungen Quelle: RWE Transportnetz Strom GmbH

8 Mögliche Regelenergiebereitstellungen Typisches Lastprofil D Anlage Erzeugerprofil Zeit, h Photovoltaik Windpark Zeit, h Zeit, h Keine sinnvolle Teilnahme (zur Lastspitze, hohe Incentivs, geringer Anteil ) Negative Regelenergie (ggf. verbunden mit Speicherung ) KWK, bio/fossil Lastmanagement Regelbar Schaltbare Lasten Positive und negative Regelenergie (ggf. verbunden mit Speicherung, Elektr./ Therm. ) Positive Regelenergie (z.b. Regel- VKW der Saarenergie )

9 Musteversorgungsgebiet Smart Distribution 40 MW + - Speicher 40 MWh KWK, bio 8 MW el 40 % Industrie 30 % Haushalte LM 8 MW 20 % Gewerbe Windpark 12 MW 10 % Landwirtschaft Photovoltaik 4 MW Zeit, h KWK, fossil 8 MW fossil Simulation der Marktteilnahmen mit EUS Tool bei fixen und dynamischen EEG- Preisen

10 Simulation Wärmelastprofile Betriebskosten Preise EEG Preise EEX Vorrang EEG Erzeugerprofile EEG El. Lastprofile EUS- TOOL Optimierung Fahrplanmanagement Regeln Fahrpläne Vergütung Kosten Profit CO2

11 Deckungsbeiträge zur elektrischen Last Halbierung Einspeisespitze Bio/KWK/PV/Wind Lastmanagement Speicher laden Speicher entladen Last Netz

12 Leistung, Energie und CO2 Anteil, % dezentrale Einheiten: El. Leistung 60 Netz Leistungsanteil: 120 % Arbeitsanteil: 40,5 % El. Arbeit Einsparung CO2: t = 35 % CO2- Reduktion Zu 100% EEX Bio KWK Wind Speicher DSM Kessel PV 10

13 Erkenntnisse 120 % verteilte Erzeuger, LM, Speicher 40 % Anteil an Energiedeckung Mehrkosten durch EEG/ KWK- 3,7Mill. /a Vorteile: - 35 % CO2 Einsparung 3,3 Mill. /a - Vermiedene Netzentgelte: 1,2 Mill. /a - Vermiedene Minutenreserve: 0,03 Mill. /a - Gleich Renditen bei dynamischer und fixer EEG/KWK- Vergütung - schrittweise Marktintegration EEG- Anlagen - Abschaltung von Windanlagen wegen Netzengpässen wird vermieden Ohne das übergelagerte Netz geht es nicht! Neue Vergütungsmodelle sind dringend erforderlich!

14 Lokale Blindleistungsbereitstellung Q Hochspannungsnetz 380 kv 220kV 110kV MV Verteilungsnetz % % % % Netzcodes % 0,925 0,95 0,975 1,00 0,975 0,95 0,925 0,90 Underexitation overexcitation cos φ Untererregt übererregt Q-Bezug vertraglich vereinbar, wenn vorteilhaft für, Verluste, Netzbelastung, Spannungsqualität und Störungsvermeidung

15 Musternetz Edison Lastspitze: 3.4 MW Verteilte Erzeuger: Maximum 4.05 MW, Sicher: 2.65 MW Biogas KWK 1.8 MW Wind 1.2 MW Batterien 0.8 MW PV-Anlagen 0.2 MW Brennstoffzellen 0.05 MW Inselbetrieb ist möglich, zu 98 % ohne Lastabwurf Einspeisung V F U T E 100 kw G. H S R 100 kw 15 kw 35 kw ~ B O 100 kw Biogas KWK 1.8 MW L Q J P 20 kw 30 kw K 500 kw Wind 1,2 MW Ṃ N Legend: PV ( 10 kw) Brennstoffzellen Batterie

16 Spannungsqualität und Versorgungszuverlässigkeit U/Un,% 2,00 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00 Spannungsprofil PQ Regelung P-Regelung Traforegler Inselnetz- und Schwarzstartfähigkeit verbessern Versorgungszuverlässigkeit Nicht zeitgerecht gelieferte Energie, Eu: Vorher: 3 MWh/a Nachher: 0,12 MWh/a -4,00 Mittlere Unterbrechungsdauer, Tu : -5, Zeit/ h Vorher: 1,14 h/a Nachher: 2 min/a

17 Resümee EEG/KWK- Anlagen haben ausgezeichnete Voraussetzungen Systemdienste im Rahmen virtueller Kraftwerke zu leisten. Das künftige Management aktiver Verteilungsnetze ist aus technischer Sicht wirtschaftlich vorteilhaft lösbar. Benötigt wird aber ein innovatives betriebswirtschaftliches Regelwerk, damit mittels einer neuen Form von Incentives EEG/KWK- Anlagen ebenso wie traditionelle Erzeuger sich am Markt und an der Qualität der Stromversorgung beteiligen damit die Kunden und Erzeuger im Verteilungsnetz in einen einheitlichen Regelkreis eingebunden sind, damit die drängenden Umweltprobleme aus volkswirtschaftlicher Sicht gelöst werden!