Betriebs- und Marktmodelle virtueller Kraftwerke ETG-Kongress 2009 Düsseldorf, 27. Oktober 2009 Dipl.-Ing. Michael Steck Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. 11
Gliederung 1. Forschungsverbund EnEff: Stadt 2. Vermarktungsmöglichkeiten virtueller Kraftwerke 3. Demonstrations- und Pilotanlagen 4. Projekt DEA: Verbund dezentraler Anlagen 5. Umsetzungsarten virtueller Kraftwerke 2
Eneff:Stadt Auslegung und intelligentes Management optimierter Energieversorgungsstrukturen auf Quartiersebene Verbund dezentraler Anlagen Flexibilisierung der Betriebsweise von KWK Optimierte Energieversorgung 3
Vermarktungsmöglichkeiten virtueller Kraftwerke Brennstoff KWKG, EEG Haushalt, Gewerbe Strom Brennstoff Wärmeeigenbedarf Nahwärmenetz Industrie Strom Strom Wasserkraft 4 Quelle: FfE Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v.
Vermarktungsmöglichkeiten virtueller Kraftwerke Verbund (Virtuelles Kraftwerk) Brennstoff KWKG, EEG Haushalt, Gewerbe Strom Brennstoff Systemdienstleistungen Stromhandel (EEX) Industrie Strom Strom Wärmeeigenbedarf Nahwärmenetz Wasserkraft (MR, SRL...) 5
Betriebsmodelle für VKW 6
VKW-Projekte 1. Karlsruhe, Edison, 1999 2. Unna, 2001 3. Essen, EUVPP, 2001 4. Werl, KonWerl, 2002 5. Saarbrücken, Evonik, 2003 6. Clausthal, VKW Harz, 2004 7. Stutensee, DISPOWER, 2005 8. Bingen, VKW RLP, 2005 9. Freiburg, VIRTPLANT, 2005 10. Kassel, Reg. KombiKW, 2006 11. Sauerland, RWE/Siemens, 2008 12. Cuxhaven, EWE, 2008 13. Mannheim, MVV, 2008 14. Hamburg, Lichtblick, 2009 15. München, SWM, 2010 (geplant) 7
Mögliche Zielsetzungen von Virtuellen Kraftwerken Technische Machbarkeitsstudie Erproben der Anlagenund Informationstechnik Vorbereitung einer Markteinführung Integrierbarkeit fluktuierender Erzeuger Reduzierung von Emissionen Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades Erreichen von Klimaschutzzielen Netze optimierte Netzauslastung verbesserte Netzqualität Blindleistungskompensation Stromhandel Erschließung weiterer Vermarktungspfade Beitrag zu Systemdienstleistungen 8
Fragenpakete der Betreiber Betrieb: Nach welchem Einsatzplan wird produziert? Welche Informationen über die Anlagen sind erforderlich? Wie kann auf Abweichungen reagiert werden? Strategie: Welche Anlage ist geeignet, in ein Virtuelles Kraftwerk aufgenommen zu werden? Welche Faktoren sind entscheidend? Wie kann die Eignung quantifiziert werden? Betrieb Handel: Welche Stromprodukte soll das VKW erzeugen, um die höchste Wirtschaftlichkeit zu erreichen? Welche Gewinne werden erzielt, welche Risiken eingegangen? Strategie Handel 9 Bildernachweis: aboutpixel.de Päckchen Rainer Sturm
Notwendige Simulationsebenen Strategie Simulationszeit: 1 a / 4 Typtage h Auflösung: 1 h 1 / min 15 min Wirtschaftlichkeit der Anlagen, der Vermarktung Simulation vers. Randbedingungen Handel Simulationszeit: 24 4 h Auflösung: 15 1 min Vermarktung der Minutenreserve EEX-Day-Ahead-Handel Speicherbewirtschaftung Betrieb Simulationszeit: 4 h Auflösung: 1 min Beherrschung von Anlagenausfällen Intradayhandel 10
Optimierungsräume Stromverbund Wärmeverbund Optimierungsräume 11 Bestimmung des globalen Verbundoptimums hohe Berechnungsdauer hohe Ergebnisgüte Bestimmung der einzelnen Anlagenoptima notwendige Zusammenfassung und Nachbearbeitung niedrige Berechnungsdauer ausreichende Ergebnisgüte
Risikobewertung 3 Stochastische Reserve: Prognose und Güte als Führungsgrößen des Anlageneinsatzes Zentrale Pauschale Reserve: keine individuelle Bewertung der Prognosegüte 1 Parameter Speicherfüllstand, Status... Prognose th. Last, el. Erzeugung,... Prognosegüte Kenngrößen 12 Prognose und Güte können sowohl von Zentrale als auch von DEA ermittelt werden Individuelle Reserve: individuelle Bewertung der Prognosegüte 2
Übersicht der Simulationsumgebung Output Auswertung Ergebnis Visualisierung Fahrplan Gemischt Ganzzahlige Lineare Programmierung Blockauswahl Lineare Programmierung Heuristik Lineare Programmierung Genetischer Algorithmus Heuristik 13 Input Kraftwerksparameter Bezugs- und Lieferverträge Simulationskenngrößen Ereignisse
Ablaufsteuerung Optimierung 1 Optimierungszeitraum Zeit Optimierung 2 Ereignis: aktualisierte Prognose Opt.3 Optimierung 4 Sofort-Korrektur Resttag-Korrektur 14 Ereignis: Lastabweichung
Demonstration der Simulationsumgebung demo.avi 15
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Michael Steck +49 (89) 158121-22 msteck@ffe.de 16 16 Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger 71 80995 München http://www.ffe.de
Ausprägungen der Datenübermittlung 1/2 hoher Datentransfer zentrale Verarbeitung Zentrale DEA keine dezentrale Verarbeitung Großkraftwerke mit Leitwarte Preissignal, Rundsteuerung keine zentrale Verarbeitung Zentrale DEA dezentrale Verarbeitung Preissignal an der Steckdose, Rundsteuerung, Netzorientierter Betrieb 17
Ausprägungen der Datenübermittlung 2/2 kompakte Informationen zentrale Verarbeitung Zentrale DEA dezentrale Vorverarbeitung Ausgewogene Vorverarbeitung meldet Freileistung, disponible Last Ansteuerung & Feedback zentrale Verarbeitung Zentrale DEA keine dezentrale Verarbeitung Informationen werden aus historischen Ansprechreaktionen gewonnen 18