Erfahrungsbericht Einsatz der KVA Thun im Tertiär- und Sekundärregelmarkt

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1 Hochschule Luzern Flexibilität in der Elektrizitätswirtschaft Beitrag zum Regelleistungsmarkt Erfahrungsbericht Einsatz der KVA Thun im Tertiär- und Sekundärregelmarkt Urs Zimmermann Stv. Geschäftsführer Bereichsleiter Elektrotechnik MSRL & Informatik

2 Agenda Kurze Vorstellung der AVAG Organisationsstruktur Leistungsdaten / Energieproduktion / Energieverkauf Warum Regelleistung Energieproduktion vs. Energieverbrauch Arten der Regelleistung Voraussetzungen für die Lieferung von Regelleistung Technische Ausrüstung / Einrichtungen / Verfügbarkeit Anforderungen / Signalaustausch / Präqualifikation Vertrag / Absicherung SRL: Herausforderungen KVA Thun, Pflichtenheft, Abrufe, Monitoring Funktionen, Prozesse, spez. Eigenschaften Abrufe, Monitoring- und Archivanforderungen Anmelde- und Zugschlagsprozedere Anmeldetermine Wochen- und Tagesausschreibungen Prognosetool für Anmeldung SRL und TRL Arbeitsinstrumente und Prozedere für Angebotserstellung Erfahrungen und Aussicht Hochschule Luzern, 10. Mai

3 AVAG Organisationsstruktur AK 3,4Mio AVAG AG für Abfallverwertung AVAG KVA AG AVAG Betriebs AG OEAG AK 15Mio AK 0,25Mio AK 9,1Mio KVA Thun Spitzenlastzentrale Fernwärmeversorgung 3 Deponien, 1 Aktiv 8 Entsorgungszentren 2 BHKW 1 SSSA - Anlage Biomassezentrum in Spiez - Vergärungsanlage, BHKW - Kompostierung - Holzkraftwerk, Dampf für NCW AVAG Gründung Gemeinden (66.7 %) Einwohner - ARA Thunersee (15.0 %) - Energie Wasser Bern, ewb (15.0 %) - Diverse (3.3 %) 107 Mitarbeitende inkl. TZ - 2 Lernende Automatiker - 1 Lernende Kauffrau - 1 Lernender Recyclist 54 Mio. Umsatz Hochschule Luzern, 10. Mai

4 AVAG KVA Thun KVA = Kehricht-Verwertungs-Anlage Leistungsdaten Produktionsdaten MW thermisch t Kehrichtdurchsatz 400 C / 40 bar MWh Strom 12 MW elektrisch MWh Strom Eigenbedarf 30 MW Fernwärme MWh Strom Verkauf 962 MWh Regelenergie SRL/TRL MWh Fernwärmeverkauf SLZ = SpitzenLastZentrale (Heizzentrale) 1 Heisswasserkessel 20 MW 1 Heisswasserkessel 20 MW 1 Dampfkessel 3,7 MW 1 Speicheranlage 1 Druckhaltesystem Hochschule Luzern, 10. Mai

5 AVAG KVA Thun Energieverkauf 2016 Revision der KVA Energieverkauf ab KVA Thun Strom und Fernwärme SIEMENS Dampfturbine Generator 12 MW (Max.13 MW) Hochschule Luzern, 10. Mai

6 Stromnetz der Schweiz Swissgrid ist seit 2009 verantwortlich für die Netzregelung und seit 2013 Eigentümerin vom 220/380 kv Übertragungsnetz. Entspricht der Netzebene 1 NE Swissgrid KVA Thun Grenzübergreifende Vernetzung seit 1958 Knotenpunkt Laufenburg, Verbundnetz Europa Hochschule Luzern, 10. Mai

7 Europäisches Verbundnetz Regelzonen Europäisches Verbundnetz Regelzonen D / A / CH Bilanzkreise / Bilanzgruppen Hochschule Luzern, 10. Mai

8 Warum Regelleistung Stromnetz - Regelung Arten / Qualitäten der Regelleistung Zahlen von 2016 Aufschaltung von Steuersignal direkt auf den Turbinenregler im Kraftwerk. Die PRR reguliert vollautomatisiert und kontinuierlich pos./neg. Frequenzabweichungen zwischen 49,8 und 50,2 Hz innert 30 Sekunden. Ca. ±1400 MW Europa Seit 2017 PRR Auktionen mit Anbieter BSP (Balancing Service Provider) Österreich, Belgien, Niederlanden, Deutschland, Frankreich und der Schweiz. ±382 MW Direktes Signal an Kraftwerk, Swissgrid BKW AVAG, als MW Anforderung. Die gesamte Regelleistung muss bei Anforderung innerhalb von 5 Minuten pos./neg. ausgeregelt sein. Zu jedem Zeitpunkt muss exakt soviel Energie erzeugt werden wie gerade verbraucht wird. Elektrische Energie lässt sich nur begrenzt speichern MW, -421 MW Die Ausschreibungszeiträume erfolgen für eine Woche oder täglich in 6 Tagesblöcken à 4 Stunden. Die angebotene TRL, positive und/oder negative, erfolgt bei Swissgrid in der Höhe von mind. ±5 MW. Die TRL muss nach Abruf innerhalb von 15 Minuten ausgeregelt sein! SRL und TRL kann direkt bei Swissgrid oder als Pool mit einem Bilanzgruppen Verantwortlichen (BGV) angeboten werden. >>Regelpoolbetreiber<< liefert negative SRL an den BGV der BKW liefert negative TRL an den BGV der BKW Bedarf an Regelenergie (SRL + TRL) in CH = ca MWh Entspricht ca. 0,83% vom Gesamtenergieverbrauch von GWh In CH 11 Anbieter an Swissgrid, mit NL A D = 65 Anbieter Hochschule Luzern, 10. Mai

9 Voraussetzungen für die Lieferung von Regelleistung Negative Regelleistung Wird abgerufen, wenn zu viel Leistung/Energie im Netz vorhanden ist. Anlage muss für die Lieferung von Regelleistung geeignet sein Anlagetechnische Ausrüstungen und deren Automatisierung, thermodynamische Eignung und Regelfähigkeit vom KVA Systemprozess inkl. Dampfturbine und Generator, Dampf- und Fernwärmeauskoppelung, Monitoring, Hohe Verfügbarkeit der Produktionsanlage Angemeldete Regelleistung «SRL / TRL» muss nach Zuschlag für den vereinbarten Zeitraum jederzeit verfügbar sein! Präqualifikation der Anlage Eignungsprüfung und Test der technischen Einrichtungen (Zertifizierung durch Swissgrid). Hohe Anforderungen an Sekundärregelfähigkeit Vertrag mit Abnehmer Regelpoolbetreiber BGV (BKW) Ab 5/10 MW besteht die Möglichkeit den SDL Vertrag auch direkt mit Swissgrid zu machen. AVAG hat Vertrag mit Poolbetreiber BKW Evtl. Versicherung Absicherung, falls die Regelleistung bei einem Abruf nicht geliefert werden kann (Pönale, ) Einrichtungen für Online Signalaustausch und Überwachung Vollautomatisierter Online-Datenaustausch zwischen AVAG BKW Swissgrid. SRL Abrufe werden in der KVA Thun vollautomatisiert ausgeführt. Hochschule Luzern, 10. Mai

10 Verfügbarkeit KVA Anlage als Grundlage für TRL und SRL Lieferung Präqualifikation TRL AVAG KVA 2016 Abruf, Aktivierung / Deaktivierung neg. Tertiärregelleistung Hochschule Luzern, 10. Mai

11 Swissgrid Anforderung für SRL - Lieferung neg. Totzeit = max. 10s pos. Totzeit = max. 20s 12 MW 9,6 MW 60% 7,2 MW 6 MW 2,4 MW Anforderung Swissgrid 0.5%/s 100% = 200s 200s = 12 MW Pn Geno 60s = 3,6 MW 0 MW Leistungssprünge TTT = PPPPPPPP PPPP (PPPPP GGGGGGGGGG) Hochschule Luzern, 10. Mai

12 Testsignal von Swissgrid für Präqualifikation Regelung KVA Thun Siemens Dampfturbine v = 4,0 MW/min Regelgüte = 0,1 MW Hochschule Luzern, 10. Mai

13 SRL Zertifikat Präqualifikation mit Swissgrid und BKW Hochschule Luzern, 10. Mai

14 Online Signalaustausch AVAG BKW SRL Applikation Hochschule Luzern, 10. Mai

15 MW SRL: Herausforderungen der KVA Thun für die Sekundärregelfähigkeit Pflichtenheft für Funktionsabläufe im KVA Prozess Dampfturbine, LUKO, 7 Regelsignal: Regelenergie floatend von Swissgrid / BKW + xx 0-7 MW Auszug aus Pflichtenheft Beispiel: Zuschlag zur Lieferung von Sekundärregelenergie. SDL- / SDL AVAG KVA AG Leistungsabgabe ins Stromnetz Regelgüte ca. +/- 1 MW BKW Lieferung SRL + AVAG Lieferung SRL - Zeitachse MW Funktionsablauf: Wird durch das externe SRL Analogsignal, Beispiel 0-7 MW, negative Regelenergie abgerufen, wird das KVA Dampfsystem «Turbine» von der Vordruckregelung in die Leistungsregelung umgeschaltet! Im Normalfall «kein neg. Regelabruf» übernimmt die Dampfturbine die Druckregelung «Vordruckregelung» und bestimmt somit den Dampfsystemdruck in der KVA. (s. dazu Seite 8, Pos. A) Über die Gegendruckturbine wird immer soviel Dampf verbraucht, dass der Dampfsystemdruck «40 bar» konstant gehalten werden kann. Problematik: 1. Durch den variablen Heizwert «Kehricht» resultieren so am Ausgang Turbine / Generator Schwankungen von ca. +/- 1 MW. Da AVAG zurzeit noch keine leistungsfähige Wärmespeicher hat, können diese Lastschwankungen mit dem heutigen System nicht (oder nur ungenügend) aufgefangen werden! 2. Ein unstetiges Regelsignal von Swissgrid / BKW kann im Übergansbereich zur Folge haben, dass die Turbinenregelung häufig zwischen Vordruck- und Leistungsregelung umschaltet. Dies kann zu unerwünschten Druckschwankungen auf dem KVA Dampfdrucksystem führen! Ein zu häufiges Umschalten von Vordruckregelung auf Leistungsregelung und umgekehrt, muss also unbedingt vermieden werden! Wird neg. Regelenergie abgerufen, wird die Turbine von Vordruckregelung auf Leistungsregelung umgeschaltet. Ist die Leistungsregelung aktiv, können Last- Schwankungen, Sollwertänderungen von Regelsignal Swissgrid / BKW, schnell ausgeglichen werden. Bei Leistungsregelung wird der KVA Systemdampfdruck über das Regelventil «B» geregelt. (s. dazu Seite 8, Pos. B) Hochschule Luzern, 10. Mai

16 KVA Thun Anlage Betriebszustände Wasser-, Dampfkreislauf / Turbine + Generator Regelung von Turbine und Generator A D-Turbine auf Vordruckregelung = Normalbetrieb der KVA B Generator auf Leistungsregelung = Zustand bei Abruf TRL / SRL C Generator auf Frequenzregelung = Zustand KVA im Inselbetrieb D Schwarzfall = Notstromdiesel Hochschule Luzern, 10. Mai

17 Abrufe von Regelleistung SRL und TRL Signal-Verschachtelung BKW +45 MW Beispiel: Staffelung der Kraftwerke BKW +25 MW 0-25 MW -38 MW -45 MW Hochschule Luzern, 10. Mai

18 Abruf SRL durch BKW Verschachtelung mit BKW Kraftwerke Hochschule Luzern, 10. Mai

19 Beispiel SRL Abruf vom 20. April 2017 Hochschule Luzern, 10. Mai

20 Datenaufzeichnung bei SRL Abruf Datenauslagerung / Archivierung Datum / Zeit Wirkleistung SRL Freigabe SRL Eingriff Arbeitspunkt SRL Sollwert Generator von AVAG aktiv von BKW SRL Dokumente auf der Swissgrid Homepage Hochschule Luzern, 10. Mai

21 Beispiel TRL - Abruf Hochschule Luzern, 10. Mai

22 Anmeldung von Regelleistung SRL / TRL Anmelde- und Zuschlagsprozedere Die AVAG beteiligt sich, in der Regel, an den Wochenausschreibungen Anmeldetermin: Bis spätestens Montagmittag für die darauffolgende Woche Die angebotene Leistung gilt ununterbrochen für die ganze Woche (7 Tage x 24 Stunden) Zusage für Zuschlag und Menge erfolgt bis spätestens Montagabend Erhalten wir für die Woche keinen Zuschlag (SRL oder TRL), beteiligen wir uns an den Tagesausschreibungen Für SRL gibt es keine Tagesauschreibungen nur Wochenausschreibungen! Anmeldetermine: Montag für Mittwoch / Dienstag für Donnerstag / Mittwoch für Freitag Donnerstag für Samstag, Sonntag und Montag / Freitag für Dienstag Die Tagesanmeldung der Regelleistung erfolgt in 6 Blöcken à 4 Stunden. Für jeden Block kann exakt diejenige Regelleistung angemeldet werden, welche während dieser Zeit zur Verfügung steht (Prognose) Die jeweiligen AVAG Angebote werden durch BKW gebündelt und bei Swissgrid eingestellt BKW beteiligt sich an den jeweiligen Auktionen und teilt uns das Ergebnis sofort nach Bekanntgabe per mit. Der KVA Schichtleiter erstellt anschliessend einen entsprechenden Vorhalteplan Hochschule Luzern, 10. Mai

23 TRL Beispiel: Wochenausschreibung Anmelde- und Zuschlagsprozedere Angebot neg. Tertiärregelleistung Zuschlag von BKW Hochschule Luzern, 10. Mai

24 TRL Beispiel: BKW Abruf und Monitoring Abruf von Regelleistung Monitoring (PLS KVA Thun) Hochschule Luzern, 10. Mai

25 TRL Beispiel: Tagesausschreibung, Meldewesen Tagesausschreibungen Tertiärregelenergie Beispiel: Anmeldung am Do für die Lieferung von Sa - Mo Meldung bei Einschränkung der Anlage - Verfügbarkeit Zuschlag Für Block 1+2, Montag , Uhr Hochschule Luzern, 10. Mai

26 TRL Abrufe und Liefermengen 2012 / 2013 / Total = 73 Abrufe / Regelenergie Total MWh 2013 Total = 99 Abrufe / Regelenergie Total MWh 2014 Total = 87 Abrufe / Regelenergie Total MWh Hochschule Luzern, 10. Mai

27 SRL Beispiel: Angebot und Zuschlag Hochschule Luzern, 10. Mai

28 Prognosetool als Unterstützung für Angebot SRL und TRL Regelleistung SLZ Fernwärme SILOVEDA LuKo Eigenschaften für Prognose: Horizont 7 Tage Takt 15 Minutenwerte Einflüsse / Kriterien: Revisionen, Abschaltungen, Ausfälle, Regelenergie Abruf, Kessellast, Eigenbedarf, Sicherheitszuschlag, Fernwärmebedarf, Wetterprognose MeteoSchweiz für die nächsten 7 Tage, Jahreszeiten, Tageszeit, Aussentemperatur, Wochentage Hochschule Luzern, 10. Mai

29 SRL und TRL Regelleistung Prognose als Unterstützung für Angebot SWISSGRID Hochschule Luzern, 10. Mai

30 SRL und TRL Regelleistung Prognose als Unterstützung für Angebot Auswertung der Prognosequalität im Nachgang mit den tatsächlichen «Ist-Werten» Abrufe von Regelenergie Prognosetool «Girsberger SILOVEDA» Die Wochen- und Tagesangebote von verfügbarer negativer SRL und TRL Regelleistung werden durch das Prognosetool zeitrichtig automatisch generiert und der KVA Schichtleitung per zugestellt. Hochschule Luzern, 10. Mai

31 Erfahrungen der AVAG mit SDL im SRL und TRL Regelmarkt AVAG nimmt seit 2011 erfolgreich am Regelleistungsmarkt mit TRL teil Abgabe der TRL- Angebote an den BGV der BKW Hohe Anzahl Abrufe und Energiemengen geliefert Alle Abrufe konnten bis dato geliefert werden ( Verfügbarkeit ) Im April 2016 Ertüchtigung der Einrichtungen auf Sekundärregelfähigkeit SRL Vollautomatisierung der Einrichtungen für SRL und TRL Abrufe Erfolgreiche Präqualifikation der Anlage in Zusammenarbeit mit BKW Ab Mai 2016 erfolgreich im Regelleistungsmarkt mit SRL tätig Bis anhin sehr gute Erfahrungen, Feinoptimierungen sind weitestgehend abgeschlossen Viel Erfahrung und Anlage Know-how dazugewonnen Die Praxis lernt uns die Theorie zu verstehen Hochschule Luzern, 10. Mai

32 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: AG für Abfallverwertung AVAG Allmendstrasse 166 CH-3600 Thun Tel Urs Zimmermann Tel Hochschule Luzern, 10. Mai