Das Leitsystem des Virtuellen Kraftwerks Next Pool Funktionen, Optimierungen, Herausforderungen Dr. Sebastian Hölemann
Das virtuelle Kraftwerk der Der Next-Pool Übertragungsnetzbetreiber (Regelenergie) Strommärkte Strategietag Komplexes IT-System 2015 Ausgelegt auf: Höchste Verfügbarkeit Hohe IT-Sicherheitsanforderungen Die Verarbeitung großer Datenmengen in kurzer Zeit 2
Das virtuelle Kraftwerk der Der Next-Pool Eckdaten Bereitstellung von Regelenergie seit Januar 2012, seit Juni 2013 in allen vier deutschen Regelzonen Anlagensteuerung zur bedarfsorientierten Einspeisung bzw. flexiblen Belieferung (strompreisorientiert Day-ahead und Intraday) Über 2.500 Anlagen im Pool: Biogasanlagen, Heiz- und Wasserkraftwerke, Größte Anlage in der Regelenergie: 20 MW Biomasse-Heizkraftwerk Netzersatzanlagen, Lasten, Wind- und PV-Anlagen Kleinste Anlage in der Regelenergie: 50 kw Biogasanlage Bietet aktuell knapp 10 % des gesamtdeutschen negativen SRL-Bedarfs an mit stetigem Zuwachs 3
Einbindung von Anlagen Die Next-Box als Standardschnittstelle GSM-Modem Steuerungseinheit (SPS) Netzteil Klemmmaterial 4
Einbindung von Anlagen Die Next-Box als Standardschnittstelle Anlagensteuerung Anlagensteuerung Angepasste Schnittstelle zur Anlagensteuerung Standardisierte Schnittstelle zum Leitsystem Praxis VK-Einbindung Anlagen und ihre Steuerungen sind sehr unterschiedlich ausgeprägt Kein einheitlicher Standard für VK-Schnittstelle vorhanden Heute teilweise herstellereigene Standards Individuelle Anlagenrestriktionen Funktion Next-Box Standardisierter Datenaustausch zwischen Anlagen und Leitsystem Gewährleistung der IT-Sicherheitsanforderungen (geschlossene Benutzergruppe, E2E- Verschlüsselung, ) Definierter Betriebszustand bei Verbindungsausfall, etc. Hinterlegung von Steuerungslogiken 5
Einbindung der Anlagenbetreiber Online-Kundenportal Einsicht des aktuellen Anlagenzustands / Vermarktungsstands Einsicht von Anlagendaten/ Vertragsdaten Download von Dokumenten, z. B. Abrechnungen Verwaltung von Nutzerrechten und rollen durch den Vertragspartner 6
Einbindung der Anlagenbetreiber Online-Kundenportal - Abmeldungen Abmeldung der Vermarktungsleistung/ Verfügbarkeit für Regelenergie Sehr wichtig für die Vermarktungsplanung (Direktvermarktung und Regelenergie) Nachvollziehbarkeit von Nicht-Verfügbarkeiten: Verbesserung von Prognosen Identifikation von Einspeisemanagementmaßnahmen 7
Der Präqualifikationsprozess Zulassung für die Regelenergievermarktung 8
Der Präqualifikationsprozess Zulassung für die Regelenergievermarktung DHK-Aufzeichnung Kennwerte: Gradienten, Totzeit, max. Regelleistung Übertragungsnetzbetreiber Bestätigungserklärung des Anschlussnetzbetreibers ( ) Reklamation 9
Der Präqualifikationsprozess Schwarmtest Schwarmtest wurde in 2014 von der TenneT eingeführt Alle Anlagen müssen zur Präqualifikation für die SRL an einer Pool-Doppelhöckerfahrt teilnehmen und diese bestehen Ersetzt nicht die Doppelhöckerfahrt zur PQ-Einreichung beim ÜNB Unsere Vorbereitungsmaßnamen: Vorankündigung der Termine Gemeinsamer Vortest Abklärung notwendiger Nachbesserungen an Anlagen PQ-Leistung ermittelt TenneT aus beiden Testfahrten (Minimum) 10
Aktivierung von Sekundärreserve Funktionsweise auf Seiten des Übertragungsnetzbetreibers SRL-Bedarf * 20 MW 0 MW Merit-Order-List 0 MW SRL-Sollwerte für Anbieter 0 MW Anbieter 1 0 MW * Originaldaten vom ÜNB Vollautomatischer Prozess ohne menschlichen Eingriff (4-sekündlich) 2 Min 0 MW 12 s Übermittlung an den Anbieter-(Pool) Anbieter 2 11
Aufbau des Virtuellen Kraftwerks Kommunikationswege und Prozesse Leitsystem Abrechnung Fahrplan/ Regelband Übertragungsnetzbetreiber 12
Aufbau des Virtuellen Kraftwerks IT-Infrastruktur und -komponenten RZ-Standort A RZ-Standort B Serverpool Leitstelle Switchcluster Router- cluster geschlossene Netzleitstelle Übertragungsnetzbetreiber GSM-Provider Benutzergruppe 13
Aufbau des Virtuellen Kraftwerks Systemarchitektur der Leitsystemsoftware Vermarktungsdaten Anlagenfahrpläne Vergabeergebnisse Produktzuteilung Prognose SCADA-System Datenbank Datenexport Monitoring Reporting Abrechnung Logik wird von uns entwickelt und implementiert Echtzeit-Poolsteuerung * RE-Optimierung/ Sollwertverteilung Anlagensteuerung Anlagenüberwachung Betriebsführung Prozessüberwachung Alarmierung Kommunikationsschnittstellen ÜNB 14
Planungsdaten[1 N] Anlagenparameter[1 N] Echtzeit-Poolsteuerung Struktureller Aufbau Validierung/ Vorverarbeitung P ist [1 N] Status[1 N] Poolsummen- & TE-Werte ÜNB SRL soll MRL Fahrplan P soll [1 N] Validierung Erbringungskontrolle Optimierung Strategietag verteilt Sollleistungsanforderungen vom ÜNB unverzögert auf die 2015 Anlagen des Pools unter Einhaltung ihrer Restriktionen Vorverarbeitung evaluiert die Restriktionen jeder Anlage; Lösbarkeit des Optimierungsproblems muss jederzeit gewährleistet sein Berechnungen werden zyklisch in kürzester Zeit ausgeführt (Erfüllung der zeitlichen Kriterien der SRL) Optimierungsproblem beruht auf einem Anlagenmodell Optimierung TE-Werte 15
Echtzeit-Poolsteuerung Anlagenrestriktionen und Sollwertverteilung Nur verfügbare Anlagen können an RE-Anforderungen beteiligt werden (Verbindung, Bereitschaftssignal, verfügbares Regelband, ) Ermittlung eines verfügbaren Regelbands je Anlage aus ihrem aktuellen Arbeitspunkt und den zulässigen Leistungsgrenzen Aktivierte Leistung ist in der Regel geringer als die Leistung des Pools P min Nicht jede verfügbare Anlage ist an jeder Aktivierung beteiligt, stattdessen: Gleichverteilung über die einzelnen Aktivierungen Bei jeder Änderung der RE-Anforderung wird neu entschieden, welche Anlagen beteiligt werden Unter den beteiligten Anlagen: möglichst relative Gleichverteilung bezogen auf ihr verfügbares Regelband, aber: Relative Mindestabrufmenge je Anlage Vermeidung häufiger Schaltzustandswechsel Vermeidung starker Sollwert-Fluktuation Verhinderung von Umverteilungseffekten Berücksichtigung von Speicherständen (z. B. Gasspeicher) 16 P max Arbeitspunkt RE pos RE neg kontinuierlicher Regelbereich Schaltstufe
Virtuelles Kraftwerk in der Praxis Beispiel negative SRL-Aktivierung in der Regelzone Tennet Next 143 Anlagen Kraftwerke 478 Anlagen 257 Anlagen 17
Virtuelles Kraftwerk in der Praxis Beispiel negative SRL-Aktivierung in der Regelzone Tennet 18
Virtuelles Kraftwerk in der Praxis Beispiel positive SRL-Aktivierungen Regelzone TenneT Regelzone TransnetBW 19
Virtuelles Kraftwerk in der Praxis Beispiel negative SRL-Aktivierung in der Regelzone Tennet Einspeiseleistung (Viertelstundenmittelwert) Abruf 20
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