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1 Möglichkeiten und Hindernisse von Batteriespeichern bei der Erbringung von SDL Simon Behrens, Referent Erneuerbare Energien Fachforum 3 Göttingen,

2 Thesen: Batterien und SDL 1. Batteriespeicher sind technisch geeignet diverse Formen von SDL zu erbringen. SDL Frequenzhaltung Spannungshaltung Versorgungswiederaufbau Betriebsführung Produkte/ Maßnahmen Momentanreserve Regelleistung AbLaV Lastabwurf Blindleistungsbereitstellung Spannungsbedingter Redispatch Spannungsbedingter Lastabwurf Bereitstellung von Kurzschlussleistung Schaltmaßnahmen Koordinierte Inbetriebnahme von Einspeisern und Lasten Schwarzstartfähigkeit Netzanalyse, Monitoring Engpassmanagement Netzleitwarten EinsMan SDL werden umrichterbasiert erbracht Starrer Betrieb der Speicher, um die Funktion träger, rotierender Massen zu ersetzen (bspw. Momentanreserve) Flexibler Betrieb, um schnellen Schwankungen und Gradienten zu begegnen (bspw. PRL) 2

3 Thesen: Batterien und SDL 2. Es gibt keine Notwendigkeit von einseitigen Batterieförderungen, um kurz- bis mittelfristig ausreichend SDL-Potentiale sicherzustellen. Z.B. dena-studie Systemdienstleistungen 2030: Ausreichend SDL-Potential vorhanden Aber: Langfristig auch alternative Erbringer von SDL benötigt Wer Erbringer sein wird/sollte, ist SDL-spezifisch zu untersuchen: Momentanreserve: Nutzung der Trägheit von WEA Regelleistung: Ausreichend technische Optionen; Markt als Entdeckungsverfahren, PRL -> Batterien!?, Blindleistung: lokal zu beantworten -> Kompensationselemente (z.b. Kondensatorbänke), rotierende Phasenschieber, HGÜ- Umrichterstationen... Dort, wo sich Batteriespeicher heute rechnen, werden sie auch gebaut (siehe PRL, z.b. Steag) 3

4 Thesen: Batterien und SDL 3. Batteriespeicher sind in der Lage, den aus der Vorhaltung von Regelleistung resultierenden konventionellen Must-Run-Sockel zu reduzieren allerdings Handlungsbedarf an anderer Stelle. Consentec-Gutachten zur konventionellen Mindesterzeugung: Mindesterzeugung: ca GW Davon ermittelte Leistung aus Regelleistungsvorhaltung: 2 3 GW Weitere Quellen von Mindesterzeugung: Redispatchbedarf, technologiebedingte Mindesterzeugung, Eigenverbrauchsprivileg, KWK Antworten: Netzausbau (Redispatchbedarf), technologischer Fortschritt, Ausscheiden von konventionellen Kraftwerkskapazitäten (insb. Kernkraft) Baustellen: Eigenverbrauchsprivileg und Integration/Flexibilisierung von KWK (Handlungsbedarf!) Außerdem: PRL-Vermarktung ist aktuell (noch?) ein Business Case für Batteriespeicher + Weiterentwicklung der Ausschreibungsbedingungen für Regelleistung (nächste These) 4

5 Thesen: Batterien und SDL 4. Eine Öffnung/Weiterentwicklung der Regelleistungsmärkte und eine fortlaufende Weiterentwicklung von PQ-Anforderungen findet statt, um auch neuen Anbietern (insb. auch Batterien) eine Teilnahme zu ermöglichen. Siehe Festlegungsverfahren BK6 zur SRL und MRL (Exkurs im Back-up) Kürzerer Ausschreibungszyklus (wöchentlich -> täglich), kürzere Produktzeitscheiben, kleinere Mindestgebotsgröße Kompromiss bei PQ-Anforderung von Batteriespeichern für die PRL (Exkurs) 30-Minuten-Kriterium (aus der europäischen GL System Operation, Load Frequency Control (früher NC), europäisch abgestimmter Kompromiss, 12-monatiger Untersuchungszeitraum) Die Anforderung einer 100%-Zeitverfügbarkeit (24/7) der angebotenen Leistung wird bei Batteriespeichern eingeschränkt und ersetzt durch das 30-Minuten-Kriterium : Präqualifizierte PRL muss bei Vollabruf mindestens 30 Minuten gewährleistet sein. Gleichzeitig wird eine Nachladestrategie ermöglicht und ein Arbeitsbereich definiert, der unter bestimmten Voraussetzungen verlassen werden darf (bzw. wieder zu erreichen ist). 5

6 Thesen: Batterien und SDL 5. Über technische Anforderungen (bspw. FNN-Hinweise, VDE- Anwendungsregeln, TAB) wird auf die System- und Netzdienlichkeit von Anlagen - auch von Batteriespeichern - Wert gelegt. Es ist Konsens Netzdienlichkeit, von an dem Netz angeschlossenen Anlagen, zu erwarten (z.b. dezentrale Bereitstellung von Blindleistung, Wirkleistungsreduktion bei Überfrequenz). VDE: Anwendungsregeln und technische Hinweise machen innovative Technologien schneller alltagstauglich und systemkompatibel und der Prozess zur Umsetzung neuer Konzepte und zur Anpassung von z.b. europäischen Normen wird beschleunigt. Z.B. technischer FNN-Hinweis Anschluss und Betrieb von Speichern am Niederspannungsnetz. Verweis auf die Gültigkeit der entsprechenden technischen Regelwerke für Bezugs- und Erzeugungsanlagen (TAB 2007, VDE-AR-N 4105) 6

7 Thesen: Batterien und SDL Einige Gedanken zur Diskussion um Blindleistungsmärkte Marktpreise (bspw. auf dem Regelleistungsmarkt) signalisieren Bedarfe und sind in der Lage Investitionsentscheidungen anzustoßen. Einen solchen organisierten Markt gibt es bei der Blindleistung nicht Gedanken: Viele Netzbetreiber haben keine Spannungsprobleme: 1. Schritt: Blindleistungsbedarfe transparent machen Blindleistung ist sehr lokal (Spannungsproblem max. 100 km entfernt) Zweifel, ob ein hoch organisierter, lokaler Markt, mit ausreichender Liquidität jeweils hergestellt werden kann. Blindleistungsplattform könnte Transparenz erhöhen. Es sollte immer ein netzindividueller make-or-buy -Vergleich erfolgen: Transparente, dezentrale Beschaffung (mit entsprechenden Transaktionskosten), oder NB-eigene Anlagen kostengünstiger? 7

8 Vielen Dank Simon Behrens Referent Erneuerbare Energien 8

9 Back-up

10 Festlegungsverfahren Regelleistung

11 Festlegungsverfahren Regelleistung Zwei BK6 Festlegungsverfahren BK : Sekundärregelung BK : Minutenreserve Festlegungsverfahren zur Weiterentwicklung der Ausschreibungsbedingungen und Veröffentlichungspflichten für Sekundärregelung und Minutenreserve Zeitplan : Veröffentlichung der Eckpunkte : Fristende der Konsultation Bis heute 42 sind Stellungnahmen eingegangen Aktuell Auswertung der Stellungnahmen Stellungnahmen werden veröffentlicht Vsl. Juli 2016: Workshop mit dem Markt 11

12 Eckpunkte Zentrale Elemente der Konsultation Fokus: Ausschreibungsbedingungen Sekundärregelleistung: Ausschreibungszyklus: Wöchentlich Kalendertäglich Produktzeitscheibe: HT/NT 6 Zeitscheiben à 4 h (Harmonisierung mit MRL) Mindestangebotsgröße: 5 MW 1 MW (für kleine Anbieter : innerhalb einer Regelzone max. ein Angebot pro Produkt) Kein Sekundärhandel: Kalendertägliche Ausschreibung ausreichend, um Anbieter kurzfristiger Flexibilitäten zu integrieren. Kein Einheitspreisverfahren: Gefahr deutlich höherer Regelarbeitskosten erwartet. 12

13 Eckpunkte Zentrale Elemente der Konsultation Fokus: Ausschreibungsbedingungen Minutenreserveleistung Ausschreibungszyklus: werktäglich kalendertäglich Mindestangebotsgröße: 5 MW 1 MW (für kleine Anbieter ) Einführen eines Minutenreservearbeitsmarktes: Kalendertäglich Ausschreibung bis 25 Min. vor Erbringung Viertelstundenprodukte Präqualifizierte Anbieter MRL-Zuschläge werden übertragen auf den Arbeitsmarkt Abruf Minutenreservearbeit gemäß Merit Order 13

14 30-Minuten-Kriterium Batteriespeicher bei PRL

15 Anforderungen bei Erbringung von PRL Generelle Anforderungen bei PRL (definiert durch ÜNB): Präqualifikationsverfahren (Funktionskontrolle, Doppelhöckertest ) Aktivierungsgeschwindigkeit: volle Leistung muss bei Frequenzabweichung +/- 200 mhz (= 0,2 Hz) in 30 Sekunden vollautomatisch aktiviert und mindestens 15 min abgegeben werden können; dazwischen muss sie entsprechenden Gradienten abbilden (siehe folgende Grafik) Zeitverfügbarkeit: Angebotene und bezuschlagte Leistung muss 24/7 zu 100% verfügbar sein Zeitscheibe/Kontrahierungsdauer bei PRL: 1 Woche Mindestangebotsgröße: +/- 1 MW 15

16 Anforderungsprofil PRL Totband zwischen 49,99 und 50,01 Hz (gehört in den Bereich der Messungenauigkeit) Quelle: Next Kraftwerke 16

17 Anforderungen für Batteriespeicher Spezifische Anforderungen bei Batterien: Aktivierungsgeschwindigkeit: bei Batteriespeichern kein Problem (im Gegenteil: volle Leistungserbringung innerhalb weniger Sekunden möglich) Problem: 100%-Zeitverfügbarkeit und begrenzter Erbringungszeitraum bei begrenztem Speichervolumen Lösung der ÜNB: Eckpunkte und Freiheitsgrade bei Erbringung von PRL ( ) Anforderungen an die Speicherkapazität bei Batterien für die PRL ( ) Dies insb. als Reaktion auf die in Abstimmung befindliche GL System Operation und dem dortigen Abschnitt Load-Frequency-Control and Reserves 17

18 Lösung der ÜNB für Batteriespeicher Die Anforderung einer 100%-Zeitverfügbarkeit (24/7) der angebotenen Leistung wird bei Speichern eingeschränkt und ersetzt durch das 30- Minuten-Kriterium : Präqualifizierte PRL muss bei Vollabruf mindestens 30 Minuten gewährleistet sein. Gleichzeitig wird eine Nachladestrategie ermöglicht und ein Arbeitsbereich definiert, der unter bestimmten Voraussetzungen verlassen werden darf (bzw. wieder zu erreichen ist). Nicht gestattetet ist das Verlassen des Arbeitsbereiches (vor einem PRL-Bedarf) = Vergehen gegen PRL-Vertrag Während und bis zu 2 Stunden nach einem PRL-Bedarf, darf der Arbeitsbereich allerdings verlassen werden 18

19 Arbeitsbereich des Speichers (MWh/MW) Quelle: ÜNB 19

20 Arbeitsbereich des Speichers Innerhalb der einen Woche gilt das 30-Minuten-Kriterium als verletzt, wenn im (Netz-)Normalbetrieb (kleine bzw. nur kurzfristig höhere Frequenzabweichungen) der Speicherstand außerhalb des Arbeitsbereiches liegt. Wird Normalbetrieb verlassen (z.b. Frequenzabweichung +/- 100 mhz für > 5 min) darf auch der Arbeitsbereich für PRL-Erbringung verlassen werden. Rückkehr in den Arbeitsbereich nach Rückkehr in den Normalbetrieb spätestens 2 Stunden später (über Nachladestrategie) 20

21 Ermitteln der nutzbaren Speicherkapazität Notwendig: Ermitteln der nutzbaren Speicherkapazität, um die zulässigen Ladegrenzen ( Arbeitsbereich ) zu bestimmen Quelle: ÜNB Ergebnis: Die insgesamt erbrachten MWh in diesem Probeabruf entsprechen der nutzbaren Speicherkapazität 10

22 Arbeitsbereich des Speichers Ergebnis: Oberer und unterer Grenzladestand = Arbeitsbereich des Speichers: Beispiel: E(nutzbar)= 2 MWh P(PQ)= 1 MW Verhältnis E / P(PQ) = 2 Ergebnis (grüne Linie in der Grafik): C(oG) = (2 MWh 0,5 x 1 MW)/2 MWh = 0,75 C(uG) = (0,5 x 1 MW)/2 MWh = 0,25 22