Herausforderungen bei Verfahren zur Bestimmung eines gesicherten Regelleistungsangebotes und Nachweisverfahren von WEA (und PV) dena Expertenworkshop: „Regelleistungserbringung aus dezentralen Energieanlagen“ Berlin, 20. April 2015 Malte Jansen Fraunhofer IWES, Kassel, Deutschland [email protected] Fraunhofer IWES Kassel Kernkompetenzen für die Energiesystemtechnik Energiewirtschaft und Systemdesign Energienetze Systemintegration Energiesystemtechnik Energieinformatik EnergiespeicherSystemtechnik Energiemeteorologie und Erneuerbare Ressourcen 2 Regelenergie durch Windkraftanlagen Projektlaufzeit: 05/2012 – 12/2013 3 x 10 5 95% 99% 99,8% 99,9% 99,99% 99,994% 99,999% Angebotserstellung Angebotspotenzial [MWh] 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1h 4h Produktlänge 24h Nachweismethode P Feldtest 3 0 15 Vorhaltung negativer Regelleistung 30 Abruf negativer Regelleistung 45 t [Min.] ANGEBOTSERSTELLUNG Fluktuierend einspeisende EE sind zuverlässig Forderung 100% Vertrag mit realen Anlagen nicht möglich 99,994% Erfahrungswert Nutzung von Wahrscheinlichkeitsmodellen Wahrscheinlichkeit X P(X≤x) P(X≥x) Leistung 5 Probabilistische Prognose - Windparks Darstellung der probabilistischen Prognose des 30 GW Windparkpools, die mit einer Kerndichteschätzung erstellt wurde, auch möglich sind: Quantile Regression mit künstlichen neuronalen Netze Physikalische Verfahren / Physikalisch-Statistische Verfahren 6 Day-Ahead Vorhersage und tatsächliche Einspeisung – Gesamtdeutsches Windportfolio 0.9 Einspeisung Vorhersage: 95% Vorhersage: 99% Vorhersage: 99.9% Vorhersage: 99.99% Vorhersage: 99.999% 0.8 Leistung (normalisiert) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 09-Nov 16:45 11-Nov 15:15 13-Nov 13:45 15-Nov 12:15 Zeit 7 17-Nov 10:45 19-Nov 09:15 Day-Ahead Vorhersage und tatsächliche Einspeisung – Gesamtdeutsches PV-Portfolio 0.6 Einspeisung Vorhersage: 95% Vorhersage: 99% Vorhersage: 99.9% Vorhersage: 99.99% Vorhersage: 99.999% 0.6 Leistung (normalisiert) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 09-Jul 09:15 11-Jul 10:15 Zeit 8 13-Jul 11:15 Angebotserstellung im Zeitverlauf Leistung (normalisiert) 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 00:00 04:00 08:00 12:00 Time Sichere Vortagsprognose Sichere Untertagsprognose Einspeisung Angebot Regelleistung 9 16:00 20:00 Regelleistungsangebot DA&ID bei 99,994% Zuverlässigkeit Probabilistischen Vortags- und Kurzfristprognose für den deutschen 30 GW Windparkpool Kurzfristprognose (1h) hätte Verletzung des Angebots identifiziert 10 Potenziale Vortagsauktion 30 GW und 1 GW Pool Angebotspotenzial [MWh] 25 000 000 20 000 000 95 % 99 % 99.8 % 99.9 % 99.99 % 99.994 % 15 000 000 10 000 000 5 000 000 0 1h 4h Produktlänge 24 h 700 000 600 000 Angebotspotenzial [MWh] 30 GW Windparkpool 1h 99,994% Ø 1,2 GW 4% Nennleistung 500 000 95 % 99 % 99.8 % 99.9 % 99.99 % 99.994 % 400 000 300 000 200 000 1 GW Windparkpool 1h 99,994% Ø 3,7 MW 0,37% Nennleistung 100 000 0 1h 4h Produktlänge 24 h Bei einer Vortagsauktion hängt das Potenzial stark von der Größe des Pools, von der Produktlänge und von der Zuverlässigkeit ab. 11 Potenziale Untertagsauktion 30 GW und 1 GW Pool 40 000 000 Angebotspotenzial [MWh] 35 000 000 30 000 000 95 % 99 % 99.8 % 99.9 % 99.99 % 99.994 % 25 000 000 20 000 000 15 000 000 30 GW Windparkpool 1h 99,994% Ø 3,7 GW 12,3% Nennleistung 10 000 000 5 000 000 0 1h Produktlänge Angebotspotenzial [MWh] 1 200 000 1 000 000 95 % 99 % 99.8 % 99.9 % 99.99 % 99.994 % 800 000 600 000 400 000 1 GW Windparkpool 1h 99,994% Ø 113 MW 11,3% Nennleistung 200 000 0 1h Produktlänge Bei einer Untertagsauktion hängt das Potenzial kaum von der Poolgröße und der Zuverlässigkeit ab. 12 Probabilistische Prognose steuerbare Anlagen Ws 0 75 0 75 0 75 0 75 225 300 0 75 0 75 P [MW] Ws 0 75 150 375 450 P [MW] Pooling steuerbarer Anlagen mit Windparks Gemeinsame probabilistischen Prognose für sechs Gaskraftwerke, basierende auf: Ausfallwahrscheinlichkeiten Leistungen 13 Potenzial Teilbesicherung Vortagsauktion 1400 Max. Angebot [MW] 1200 1000 800 Pool Windparks Pool Gasturbinen Summe beider Pools Gemeinsamer Pool 600 400 200 0 0 20 40 60 80 100 120 Zeit [1/4 Stunden] 140 160 180 Angebotspotenzial Pool 1GW Windpark und 5 Gasturbinen á 200 MW Durch das Pooling mit wenigen steuerbaren Anlagen kann das Potenzial bei einer Vortagsauktion deutlich gesteigert werden. 14 200 Potenzial Teilbesicherung Untertagsauktion 1800 1600 Max. Angebot [MW] 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 Pool Windparks Pool Gasturbinen Summe beider Pools Gemeinsamer Pool 20 40 60 80 100 120 Zeit [1/4 Stunden] 140 160 180 Angebotspotenzial Pool 1GW Windpark und 5 Gasturbinen á 200 MW Durch das Pooling mit wenigen steuerbaren Anlagen kann das Potenzial bei einer Untertagsauktion kaum gesteigert werden. 15 200 Restriktionen durch Vorlaufzeit Mai 2013 5000 Andere Flexibilitäten (inklusive zus. Biomasse) vorhandene Wasserkraft Leistung 4000 3000 vorhandene Biomasse Potential Photovoltaik 2000 Potential Windenergie Bedarf Neg. Minutenreserve 1000 0 3000 3100 3300 3200 Stunde im Jahr 3400 3500 gilt für Negative Minutenreserveleistung bei jeweils 30 GW Wind&PV 16 Potentiale fluktuierend einspeisender EE Best-Case Markt (Minutenreserve): Mindestgebot: 5 MW Summe der anbietbaren Menge [MWh] 50 000 000 Potential bei angepassten Marktbedingungen 40 000 000 30 000 000 +101 % 20 000 000 10 000 000 0 1h 4h Produktlänge gilt für jeweils 30 GW Wind&PV 17 Wochentägliche Ausschreibung Produktlänge: Wind 95 % Wind 99 % Wind 99.9 % Wind 99.994 % PV 95 % PV Kein regelzonen- 99 % PV übergreifendes Pooling 99.9 % PV Nachweis über Fahrplan 99.994 % 12(mit h Abregelung) 4 Stunden NACHWEISMETHODE Nachweis über Fahrplan Mögliche Einspeisung Leistung [MW] Prognose Prognose Prob. Prognose @ x% Prob. Prognose @ x% Einspeisung Abruf Regelleistung Einspeisung 0 19 15 Zeit [min] 30 Nachweis über mögliche Einspeisung Mögliche Einspeisung Leistung [MW] Abruf Regelleistung Prognose Prob. Prognose @ x% Prob. Prognose @ x% 0 20 Prognose Einspeisung 15 30 Warum mögliche Einspeisung? Mögliche Einspeisung Leistung [MW] Prognose Prob. Prognose @ x% Prob. Prognose @ x% 0 Ausgleichs-effekte zwischen Bilanzkreisen 21 Prognose Abruf Regelleistung Kurzfristprognosefehler von Wind und PV werden durch Regelleistung ausgeglichen Einspeisung 15 30 Geplante Produktion = mögliche Einspeisung Sicherheit der Regelleistung P Planung Abweichung Gas Regelleistung Option 1 Regelleistung Option 2 Gas Wind PV PV Wind Last Wind Last Ein weiterer Effekt der bei der Sicherheit berücksichtigt werden muss, ist die Verdrängung bisheriger Anbieter. Beide Verfahren sind gleich sicher, wenn beim Verfahren mögliche Einspeisung bei der Dimensionierung des Bedarfs der Prognosefehler einbezogen wird. 22 Wirtschaftliche Potentiale werden vervielfacht 60 000 000 Wind mit Restriktionen 4 Std. Einsparung Wind mit Restriktionen 4 Std. Zusatzerlös Kosteneinsparung/Zusatzerlös [€] 48 000 000 Wind ohne Restriktionen 1 Std. Einsparung Wind ohne Restriktionen 1 Std. Zusatzerlös 12 000 000 0 PV mit Restriktionen 4 Std. Einsparung PV mit Restriktionen 4 Std. Zusatzerlös +1400 % 24 000 000 +420 % 36 000 000 PV ohne Restriktionen 1 Std. Einsparung PV ohne Restriktionen 1 Std. Zusatzerlös gilt für Negative Minutenreserveleistung bei jeweils 30 GW Wind&PV 23 FAZIT Fazit Probabilistische Prognosen ermöglichen Zuverlässigkeit Für die Potentiale sind … … kurze Vorlaufzeit und/oder Produktlängen und … große Poolgrößen wichtig Regulatorischer Rahmen ist wichtig für die Wirtschaftlichkeit Nachfolgeprojekt ReWP mögliche Einspeisung PV Angebotsstrategien IKT-Lösungen 25 Malte Jansen [email protected] ZEIT FÜR FRAGEN UND ANTWORTEN
© Copyright 2024 ExpyDoc
