BTC NetWork Forum Energie 2010

Transkript

1 Regenerative Energieerzeugung und moderner Netzbetrieb ein Widerspruch? BTC NetWork Forum Energie 2010

2 Inhalt Was macht einen modernen Netzbetrieb aus? Einflüsse von EE auf die derzeitige Netzbetriebsführung? 1. Wachsende Entfernung zwischen Erzeugern und Verbrauch 2. Auswirkungen auf die Leistungsbilanz 3. Auswirkungen auf die Verteilnetze Bedarf an neuen Führungsstrategien und -techniken

3 Liberalisierung der elektrischen Energiewirtschaft Monopol: Vertrieb Unbundling Vertikal integrierte EVU: Deckung des Regelenergiebedarfs mit eigenen Kraftwerken Liberalisierung: Physikalisch bilateraler Vertrag Spotmarkt / Börsen Paradigmenwechsel: Neue Akteure (z.b. Börsen) Ausschreibung des Regelenergiebedarfs sinnvoll Regelenergiemarkt Physikalisch bilateraler Vertrag Trade ABER: Berücksichtigung der technischen Anforderungen für einen sicheren und zuverlässigen Systembetrieb

4 Stromerzeugung mit EE und jährlicher Strombedarf Der Impuls zur Modernisierung kommt in Deutschland aus dem schnell steigenden Anteil Erneuerbarer Energien am Energiemix Quelle: BMU: "BMU Leitszenario 2009"

5 Längere Transportstrecken für elektrische Energie Höhere Belastung der Übertragungsnetze durch Liberalisierung und verstärkte Einspeisung aus erneuerbaren Energien. Quelle: DLR

6 6 Leistungsflussregler für eine effiziente Auslastung von Übertragungsnetzen Eine Erhöhung der Übertragungskapazitäten durch Netzausbau zwar möglich, aber kostenintensiv und politisch kaum durchsetzbar. Alternativ: Effizienzsteigerung durch den Einsatz koordinierter Leistungsflussregler 1. Weiträumige Verschiebung von Leistungsflüssen 2. Effizientere Betriebsmittelauslastung Koordinierter Betrieb erforderlich!

7 Auswirkungen auf die Wirkleistungsbilanz Quelle: TU Dortmund, e.f.ruhr

8 Gleichzeitigkeitsfaktor für Lasten mit und ohne DSM HS-Netz Transf. MS-Kabel HS/MS- MS/NS- Transf. NS-Kabel NS-Endnutzer 1- g g(n) = g + mit g x = 0,028 und x = 0,75 n Das stochastische Verhalten von Lasten wird mithilfe des Gleichzeitigkeitsfaktors g(n) berücksichtigt g(n) ist ein Maß für die maximale Gleichzeitigkeit von Lasten die über eine Netzkomponente versorgt werden Für DSM-Lasten wird ein Gleichzeitigkeitsfaktor von 1 angenommen Der Leistungsbeitrag einer einzelnen Wohneinheit errechnet sich aus dem Produkt von Anschlussleistung (30 kw) und Gleichzeitigkeitsfaktor

9 Verteilnetze Variation des DSM-Anteils HS-Netz HS/MS-Transf. 40 MVA (~ WE) MS-Kabel 5.8 MVA (~2500 WE) MS/NS-Transf. 630 kva (~150 WE) NS-Kabel 190kVA (~25 WE) NS-Endnutzer 30kVA (=1 WE) Anteil steuerbarer Lasten (SL), bezogen auf 30kW Anschlussleistung Quelle: TU Dortmund, e.f.ruhr

10 Verteilnetze Variation des DSM-Anteils HS-Netz HS/MS-Transf. 40 MVA (~ WE) MS-Kabel 5.8 MVA (~2500 WE) MS/NS-Transf. 630 kva (~150 WE) NS-Kabel 190kVA (~25 WE) NS-Endnutzer 30kVA (=1 WE) Anteil steuerbarer Lasten (SL), bezogen auf 30kW Anschlussleistung Quelle: TU Dortmund, e.f.ruhr

11 Verteilnetze Investitionskosten für DSM Kosten pro WE [ ] Quelle: TU Dortmund, e.f.ruhr Anteil DSM-WE

12 Entwicklungsbedarf: Netznutzungskoordinator Constraints Smart Meter

13 Darstellung zulässiger Betriebsgrenzen Minimale Korrektur von Betriebskonfigurationen Verfügbare Freiheitsgrade entsprechen flexiblen/verschiebbaren Erzeugern und Verbrauchern Erzeuger Verbraucher PV KWK Wärmepumpen Weiße Ware Nebenbedingungen: Einspeisevergütung Gestehungskosten Nutzerprozess Verfügbarkeit Nebenbedingungen: (Aktueller) Leistungstarif Nutzerprozess

14 Beispiel: Schnellladedienst für E-Mobilität Zusätzliche Energieanwendungen hoher Leistung können unter die Kontrolle eines lokalen/regionalen Netznutzungskoordinator gestellt werden P,Q P,Q P,Q Max Charging Power Maximale Ladeleistung

15 Fazit EEG begünstigt eine ungeregelte/unkoordinierte Einspeisung von EE Steigender Bedarf an kurzfristig einsetzbaren Regelenergiekraftwerken Zunehmend unwirtschaftlicher Betrieb konventioneller Kraftwerke DSM und DR erleichtern die Erhaltung des Leistungsgleichgewichts (durch Flexibilisierung der Last) Gefahr von Betriebsmittelüberlastungen Unter-/Überschreiten zulässiger Betriebsgrenzen Entwicklung von Koordinationsverfahren ist eine IKT- und energietechnisch integrierte Herausforderung Zu erwartende zukünftige Energieanwendungen hoher Leistung Hohe zusätzliche Belastung des Netzes Hoher nutzbarer Freiheitsgrad (EV, Wärmepumpe)

16 Kontakt Juniorprofessor für Energieinformatik OFFIS Institut für Informatik Escherweg Oldenburg sebastian.lehnhoff@offis.de Fon: Fax: