TSO-DSO Kooperation im intelligenten Energienetz - Dr. Rainer Enzenhöfer TransnetBW, Produkte & Nichtstandardisierte Märkte - C/sells
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TSO-DSO Kooperation im intelligenten Energienetz Dr. Rainer Enzenhöfer TransnetBW, Produkte & Nichtstandardisierte Märkte
Herausforderung im Netz der Zukunft Abstimmung im „ Smart System“ Inte llige nte r Re ge lkre is zur s ic he re n und e ffizie nte n Europ a Europ a Ne tz- und Sys te mführung Üb e rtra gungs ne tz (Online -) Da te n von Koord ina tion von ÜNB, VNB, Erze uge r ÜNB, VNB, Erze uge r und Ve rb ra uc he r und Ve rb ra uc he r üb e rre giona le s …Da te n- und Ve rte ilne tz Informa tione n („IKT“) …P roze s s e und Signa le („Fe rnwirkte c hnik“) …Strom („Kup fe r“) re giona le s Ve rte ilne tz Ene rgie informa tions ne tz, Re ge le ne rgie , Sma rt Grid , Re d is p a tc h, Sma rt Ma rke t, … a b s c ha ltb a re La s te n, … Orts ne tz …P rod ukte Sma rt Grid 2
Unsere Poster Publikationsliste eintragen: https://fpm.fichtner.de/dmsf/files/21374/view C/s e lls Ze lle nka mp a gne 4
Systemdienstleistungen ⁄ Momentanreserve ⁄ Blindleistungsregelung ⁄ Zu-/Abschaltbare Lasten ⁄ Kurzschlussleistung ⁄ Automatische Frequenzabschaltung ⁄ Schaltung von Kompensationsmitteln ⁄ Primärregelleistung ⁄ Steuerung von Erzeugungsanlagen ⁄ Sekundärregelleistung ⁄ Transformatorschaltungen / Stufungen ⁄ Minutenreserve Frequenzhaltung Spannungshaltung Versorgungs- Betriebsführung wiederaufbau ⁄ Einspeisemanagement ⁄ Schwarzstart- und Inselnetzfähigkeit ⁄ Redispatch (marktbasiert, AbLa) ⁄ Netzebenen-übergreifenden Koordinierung ⁄ Reservekraftwerke (inländ./ausländisch) (Konzepte) ⁄ Betriebsplanung / Ausschaltplanung ⁄ Inbetriebnahme mit/ohne Spannungs- ⁄ Datenaustausch (Energieinformationsnetz) vorschaltung Seit e5
Rollen- und Rechtemodell Etablierung neuer Prozesse (siehe gelbe Ampelphase / NABEG) Abstimmung zwischen bestehenden Prozessen Automatisierung von Prozessen Fre q ue nz- Sp a nnungs - Be trie b s - VWA ha ltung ha ltung führung ÜNB x x x x VNB x° x x* Seit e6
Regulatorischer Werkzeugkasten Engpassprognose? Nutzer Maßnahme Rechtl. Grundlage Legende Op tiona le s P ote nzia l Ja, mit Topologiemaßnahmen netzbezogenen (Ausnutzung betr. zulässiger Toleranzbänder (I & Ob liga toris c he s P ote nzia l ÜNB / VNB §13 Abs.1 Nr. 1 EnWG Maßnahmen zu U)) Änd e runge n d e r Nove lle in rot beheben Flexibilitätseinsatz Lasten & nicht-steuerbare Anlagen(z.B. EE, ??? KWK, Speicher) Redispatch §13 Abs.1 Nr.2 EnWG ÜNB / VNB (EE*, konv. KW & Ja, nicht mit Countertrading i.V.m. §13a EnWG & §9 Speicher >100 kW oder netzbezogenen EEG steuerbar) sondern marktbezogenen abschaltbare und zuschaltbare Lasten (>5 MW) §13 Abs.1 Nr.2 EnWG Maßnahmen zu §14a EnWG beheben VNB Netzdienliche Steuerung über Netzentgelte §19 Abs. 2 StromNEV Netzreserve (national) §13 Abs.1 Nr.3 EnWG ÜNB i.V.m. Netzreserve (international) §13d EnWG Ja, nicht mit marktbezogenen kaskadierte Anlagensteuerung §13 Abs. 2 EnWG ÜNB / VNB Maßnahmen zu (Notfallmaßnahmen) beheben 8 * De r Mindestfaktor für EE-Anla ge n is t von d e r BNe tzA a ls Zie lkorrid or in d e r Bandbreite von 5-15 fe s tzule ge n
Koordination zwischen Netzbetreiber Leitstellen-Kopplung bis in die Niederspannung TASE.2 bzw. IEC 61850 oder 104 Netzzustands-Monitoring => ASBW Koord i- nie rung 9
Viel Handarbeit Gegenwärtiger Kaskadenprozess §13(2) EnWG zwischen ÜNB und VNB Vorabinformation Anforderungen Verteilnetz- Verbraucher/ Übertragungs- Bestätigung der Umsetzung Maßnahmen betreiber Dezentraler netzbetreiber 1. Ebene Erzeuger Aufhebung Bestätigung der Verteilnetz- Aufhebung Maßnahmen betreiber 2. Ebene hoher manueller Aufwand zur Abwicklung Anwendung von Formularen hoher Zeitbedarf bis zur Umsetzung der Maßnahmen Berücksichtigung der aktuellen Situation nur bedingt möglich, da Verwendung statischer Werte 10
Automatisierte Kommunikation Zukünftige automatisierte Abstimmungskaskade nach §13(2) EnWG von ÜNB und VNB Etablierung eines Ampelkonzepts und Umsetzung des Kaskadenprozess: Steuerungsmodell aus dem EnWG-Kaskaden- Kaskadenprozesses über die Leitstellenkopplung Prozess bzw. Einspeisemanagement, bei dem über unterlagerte Netzzustandsampel: Erfassung des Netzzustandes basierend auf Netzbetreiber auf Anlagen zugegriffen wird (Basis: § 13 (2) EnWG) möglichen Maßnahmen (§ 13 (1) EnWG netz- und marktbezogene Abstimmungskaskade: Kaskadierter, automatisierter Maßnahmen) und Grenzwerten sowie Visualisierung in den Leitsystemen Informationsaustausch zwischen den Netzbetreibern in allen der Netzbetreiber Ampelphasensowie teilautomatisierte, ereignisorientierte Maßnahmendurchführung in dedizierten Ampelphasen 11
ASBW Awareness System Baden-Württemberg Projekt zwischen Übertragungsnetz-, Verteilnetz- und Kraftwerksbetreiber Gegenseitige Information der Netz- und Systemzustände, sowie von Sondersituationen wie z.B. dem Netzwiederaufbau Online-Werte (Beobachtungsgebiet) Üb e rs ic hts a mp e l Tra ns ne tBW-Sc ha lte r Me ld unge n d e r P a rtne r
TAKA: Maßnahmenübergabe Leitstellen-Kopplung Problem: Maßnahmenübergabe zwischen Leitstellen erfolgt heute per E-Mail und Telefon. Für E-Mail gilt jedoch: nur eingeschränkt sicher, sowie zeitnahes (innerhalb von Sekunden) Ankommen der E-Mail beim Empfänger ist nicht sichergestellt Lösung: Implementierung eines Systems zur Maßnahmenübergabe zwischen Leitstellen direkt über die IT-technische Kopplung der Leitstellensysteme: Bedienoberfläche im jeweiligen Leitstellensystem zur „One-Click“-Maßnahmenübergabe zu den angeschlossenen weiteren Leitstellen. Erweiterung des ASBW-Systems (Übermittlung von Status-Meldungen) um ein System zur Übermittlung von Werten (Maßnahmenübergabe). Das Projekt beinhaltet den Aufbau eines Prototyps auf Basis vorhandener Funktionalitäten im Leitsystem. Ergebnis/Produkt: In dem Projekt sind 3 Netzbetreiber mit Leitsystemen von 3 verschiedenen Herstellern vertreten. Das Projekt zeigt, dass eine Leitstellen-Leitstellen- Kopplung zur Maßnahmenübergabe unabhängig und herstellerübergreifend funktioniert und damit als grundlegendes Muster sehr gut geeignet ist. Der Aufbau / Nachahmung dieser Funktionalität durch alle Netzbetreiber der Regelzone ist daher grundsätzlich möglich. Nachrüstbedarf kann bei einzelnen Netzbetreibern insbesondere an der fernwirktechnischen Datenankopplung bestehen. Muster: Bisher nur die beteiligen Netzbetreiber (in BaWü TransnetBW, NetzeBW, SW Schwäbisch Hall) bekannt Musterlösung 13 Für wen: Netzbetreiber
NABEG-Initiativen Gelbe Ampelphase Fors c hungs p roje kte We s tne tz- Conne c t+ DA/RE Wind Nod e Coma x ALF Re fle x P ilot re gulie rte r Da te na us ta us c h/Re d is p a tc h Da te n Da te na us ta us c h/Re d is p a tc h >100KW >100 KW + (re gula toris c he Anford e rung) nic ht-re gulie rt (La s te n, > 0,8 KW) Info d -1 d -1 Intra d a y
Durch NABEG erhält der VNB mehr Verantwortung Quelle: Webinar „ Connect+“ vom 26.09.2020 15
Gelbe Ampelphase Von P la ttform zu P roze s s e n C/SELLS – KOPPLUNG NETZ/MARKT (PLATTFORM) BDEW EG FLEXIBILITÄT Koordinierungs- Basisdaten- prozess der Abrufprozess lieferung Netzbetreiber Netzzustands- Maßnahmen- analyse dimensionierung Bildung Wirksam- Berechnung keitscluster Flexibilitäts- (optional) beschränkungen Prozesse NBi © b d e w EG Fle xib ilitä t
Zusammmenfassung: Zusammenarbeit Netzbetreiber Horizonta le und ve rtika le Kommunika tion we itge he nd a utoma tis ie re n Wirkungs we is e d e r Anfra ge n s ic he rs te lle n (Ste ue rb a rke it von Anla ge n, Anford e runge n) Rolle n kla r d e finie re n und Sc hnitts te lle n a us ge s ta lte n Flexibilitäten effizient und marktübergreifend nutzen Ne tzre s triktione n re c htze itig e rke nne n und mitte ile n (z.B. Amp e ls ys te m e inführe n) Da y-Ahe a d -P la nung d urc h a lle Ne tzb e tre ib e r e ta b lie re n P rognos e n für La s t s owie für (e rne ue rb a re ) Erze ugung we ite r ve rb e s s e rn 17
TransnetBW - Kurzvorstellung 18
Im Herzen des europäischen Verbundnetzes TransnetBW ENTSO-E 43 ÜNB aus 36 Ländern Internationaler Netzregelverbund (NRV bzw. IGCC) 13 europäische ÜNB Grenzüberschreitender Ausgleich des Regelenergiebedarfs TSC: TSO Security Cooperation 15 europäische ÜNB Systemsicherheit in den Regionen und in Kontinentaleuropa Tra ns ne tBW De uts c hla nd
Markt und Netz TransnetBW Wir bieten eine Plattform für den diskriminierungsfreien Technik & Projekte und wettbewerbsorientierten Zugang zum Strommarkt. Großprojekte, Netzbau, Asset-Management Mehr als 650 Stromhändler, Vertriebe, Kraftwerks- und Anlagenbetrieb Verteilnetzbetreiber sind Kunden und Partner. Betriebsplanung Vermarktung von erneuerbaren Energien an den Ausschaltplanung, Assetplanung, etc. Strombörsen. Netzführung Abwicklung EEG-Umlage Redispatch, Lastflussberechnung, WAPP, etc. Beschaffung von Systemdienstleistungen Systembilanz Regelleistung / Frequenzhaltung Seite 20
Die Netzsicherheitsinitiative BW Effiziente Nutzung von Flexibilität aus allen Spannungsebenen für den Redispatch 2.0 › Ablösung des Einspeisemanagements durch planwertbasierten Transparenz Redispatch Austausch von Planungsdaten › Reduzierung Redispatch- Kosten durch gemeinsame Einsatz- Nutzung von Potentialen im Verteilnetz verantwortliche Koordination Aggregation und Ansprechpartner & Koordination von weitere Informationen Redispatch-Bedarfen 110 kV 220/380 kV Dr. Kilian Geschermann Projektleiter Netze BW k.geschermann@netze-bw.de Florian Gutekunst Projektleiter TransnetBW Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber f.gutekunst@transnetbw.de 0,4 kV 20 kV www.dare-plattform.de
Überblick Regelreservequalitäten Regelreserve FCR / PRL aFRR / SRL mFRR / MRL AbLA (SOL) AbLA (SNL) (Be s c hlus s ) (BK6-10-097) (BK6-15-158) (BK6-15-159) (BK4-19-001) (BK4-19-001) Dime ns ionie rungs ve rfa hre n: Dime ns ionie rungs ve rfa hre n: Mittle re r Ge s a mtb e d a rf ±573 MW 1 Wöc he ntlic he Ermittlung d e s SRL Wöc he ntlic he Ermittlung d e s SRL 750 MW 750 MW (Q1, 2020) Be d a rfs je P rod uktze its c he ib e Be d a rfs je P rod uktze its c he ib e (c a . -750 MW, +1250 MW) (c a . ± 2000 MW) Aktivie rungs ze it 30 Se kund e n 5 Minute n 15 Minute n > 1 Se kund e 15 Minute n Aus s c hre ib ung We rktä glic h Mo – Fr Tä glic h Mo – So Tä glic h Mo – So Wöc he ntlic h Wöc he ntlic h (Ab ga b e s c hlus s ) (D-2, 15:00 Uhr) (D-1, 8:00 Uhr) (D-1,10:00 Uhr) Ab 1. J uli 2020 Tä glic h (Mo-So) Tä glic h (Mo-So) - - - (D-1, 8:00 Uhr) (D-1, 9:00 Uhr) P rod ukte 1 P rod ukt für 24h: 12 P rod ukte : 12 P rod ukte : 1 P rod ukt für 1 Woc he 1 P rod ukt für 1 Woc he s ymme tris c h 6 Ze its c he ib e n je 4h 6 Ze its c he ib e n je 4h p os itiv/ ne ga tiv p os itiv/ ne ga tiv p os itiv/ ne ga tiv Mind e s tve rfügb a rke it: 138h Mind e s tve rfügb a rke it: 138h Mind e s te rb ringung: 4h Mind e s te rb ringung: 4h Ab 1. J uli 2020 6 P rod ukte - - - - 6 Ze its c he ib e n je 4 h s ymme tris c h Mind e s ta nge b ots -/ ±1 MW 5 MW 5 MW 2 5 MW 5 MW P oolgröße (1 MW) (1 MW) (1 MW) (Ange b ots inkre me nt) Ve rga b e Me rit-Ord e r-Lis t (MOL) MOL na c h Le is tungs p re is MOL na c h MOL na c h Le is tungs p re is MOL na c h Le is tungs p re is (Ab ruf) na c h Le is tungs p re is (MOL na c h Arb e its p re is ) Le is tungs p re is (MOL na c h Arb e its p re is ) (MOL na c h Arb e its p re is ) (MOL na c h Arb e its p re is ) Ve rgütung Le is tung Le is tung und Arb e it Le is tung und Arb e it Le is tung und Arb e it Le is tung undSeite Arb22e it 22 1 re in d e uts c he r Be d a rf 2 für MRL s ind unte rte ilb a re Bloc ka nge b ote von b is zu 25 MW zulä s s ig
Beschaffungsprozess Regelreserve in Deutschland Präqualifikation Zuschlag P roze s s -Sc hritt P rä q ua lifika tion Aus s c hre ib ung Vorha ltung/ Ab ruf Ab re c hnung / Daten der Anlage / Bedarf je Regelreserveart / PRL: frequenzgesteuerter / PRL: Abrechnung des Abruf Marginal Prices we s e ntlic he r / IT-Konzept / PRL: Vergabe über Marginal Pricing auf Basis / SRL/ MRL: Abruf durch / SRL/ MRL: Abrechnung Inha lt / Betriebsfahrt / des Leistungspreises ÜNB auf Basis des von vorgehaltener Leittechnischer Test Arbeitspreises Leistung und erbrachter / SRL/ MRL: Vergabe über Arbeit / Erbringungskonzept Pay as Bid auf Basis des Leistungspreises Zus tä nd igke it über Anschluss-ÜNB zentral über PRL – frequenzgesteuert über Anschluss-ÜNB unterstützt durch PQ- Regelleistung.net SRL – Abruf durch ÜNB Portal MRL – Abruf durch ÜNB
Was wir als TransnetBW in C/sells erarbeiten 24
MULTI-PROJEKTMANAGEMENT TP4-Leitung „Organisation intelligenter Netze“ AP 4.5-Leitung „Kopplung Netz-Markt“ [Enzenhöfer, NMP] [Radl, NMP] extern intern RL-Monitoring Weiterentwicklung Präquali- Flexibilität und Marktkonzepte Power Quality Weiterentwicklung fikation dezentraler Anlagen Kostenteilung gemeinsam genutzter Prognose & 2 Flexibilität 3 Monitoring Tool [Kunstmann, SH] [Straub, Radl, NMP] 1 Blindleistungs- Organisation intelligenter Auswirkung PV- bereitstellung aus Netze (Netzbetreiber- Eigenverbauch [Kunstmann, SH unterlagerten Koordination) Remppis/Zolotarev, SFS] Netzen 8 4 6 Sensitivitätsmatrix [Radl/Enzenhöfer, NMP] [Steiner, NME] [Häckl, Mayer, NN] PV-Einfluss auf die Lastfluss- IIS-Datenaustausch Teil-Automatisierung der Kaskade (TAKA) rechnung 7 10 5 9 [Wolpert, Guthke, SH] [Mogel, AME] [Bühler, NME] [Vesenmaier, NN] Leitidee C/sells Testdatenversand EMT-ÜNB DLT/Blockchain RL über IMSys 11 12 13 Seite 25 14 [Enzenhöfer, NMP] [Schlüter, ND] [Enzenhöfer, NMP] [Kunstmann, SH]
KOSTENTEILUNG / Problem: Kostenteilung zwischen Netzbetreibern bei netzgebiet-übergreifenden Engpasssituationen: / Im Netzgebiet eines Netzbetreibers ist ein Engpass entstanden, der zumindest in Teilen seine Ursache in einem anderen Netzgebiet hat. / Die Auflösung eines Engpasses im Netzgebiet eines Netzbetreibers trägt zur Auflösung eines Engpasses im Netzgebiet eines anderen Netzbetreibers bei. / Lösung: Bewertung bestehender Kostenteilungsmechanismen und Ermittlung eines adäquaten Kostenschlüssels zur Abrechnung der entstehenden Kosten. / Ergebnis/Produkt: MatLab Tool zur Demonstration der betrachteten Kostenteilungsschlüssel / Muster: Nachahmer nicht bekannt, jedoch gibt es schon bei anderen Sachverhalten bereits umgesetzte Kostenteilungs- mechanismen. Beispiele: Nationaler und Internationaler Redispatch, Regelleistung im IGCC und NRV, Single Allocation Plattform / Für wen: Netzbetreiber 26
SINTEG-Zie l: 3 Baukasten Flexibilitätskoordination Problem: Verwirrung, fehlende Übersicht in der Branche zur Flexibilitätskoordination. Unstrukturierte Diskussion über die Abstimmung der Netzbetreiber und Marktakteure über den Einsatz von Flexibilität aus unterlagerten Netzen in mehreren Ebenen: technisch, betriebs-/volkswirtschaftlich, rechtlich / politisch Lösung: Koordination der Diskussion durch allgemein beschriebene Bausteine in einem allgemeinen Einsatzkonzept, zur Strukturierung der Abstimmung des Einsatzes von Flexibilität zwischen Netzbetreibern und für eine gleichberechtigte Bewertung unterschiedlicher relevanter Ansätze. Ergebnis/Produkt: Die gegebene allgemeine Struktur ist nutzbar, um die Netzbetreiberkoordination zum Abruf von marktbasierter Flexibilität objektiv und mit einem übergeordneten Blick auf das Gesamtsystem einschätzen zu können. Muster: Nein (nur parallele Entwicklungen, siehe BDEW) Für wen: (Politische) Entscheidungsträger Musterlösung
Flexells Problem: Abschätzung und Bewertung realistischer Flexibilitätspotentiale für Engpassmanagementanwendungen aus unterlagerten Netzebenen (z.B. dezentrale EE, Speicher, E-Mobilität, BHKWs, flexible Lasten) Lösung: Integrierter Optimierungsansatz (linear gemischt ganzzahlig), welcher Markt, Netz und Anbieter berücksichtigt. Modellierung von Netzrestriktionen mit Hilfe von typisierten realitätsgetreuen Verteilnetzen, und der daraus resultierenden Wirkung einer Flexibilität auf einen Engpass, bzw. den Wechselwirkungen zwischen Flexibilitätspotential und –bedarf. Ergebnis/Produkt: Methoden-Werkzeug für ÜNB/VNB, um Netzengpasssituationen in der gelben Ampelphase bewerten sowie technisch und wirtschaftlich effizienter lösen zu können. Explizit sollen dabei auch Strategien von Aggregatoren als Flexibilitätsanbieter berücksichtigt werden. Muster: Methodik in plattformbasierten Ansätzen, entweder zur Unterstützung/Validierung oder auch integriert in die Plattformprozesse. Noch keine Umsetzungskenntnis Fürwen: Netzbetreiber, Flexibilitätsnutzer & -anbieter, potenziell auch für Dritte als Marktbetreiber 28
Nichtinvasive Messung Spannungsqualität Problem:Charakterisierung von induktiven und kapazitiven Spannungswandlern im Hinblick auf deren Übertragungsverhalten Lösung: Nichtinvasive Messungen vor und nach dem Wandler mit mobilen PQ-Geräten über mehrere Monate Ergebnis/Produkt: Um die Aussagekraft dieser Charakterisierung bei vor-Ort Bedingungen (Nennspannung, angeschlossenes PQ Messgerät, etc.) verifizieren zu können, ist eine nichtinvasive Verifikation gewünscht. Die nichtinvasive Verifikation erfolgt über den Vergleich der Wandlermessung mit einer Referenzmessung, die über den kapazitiven Abgriff der Durchführungen von Transformatoren erfolgt. Ergebnis: Messung der Genauigkeit der kapazitiven Wandler um Fehlverhalten und Unregelmäßigkeiten aufzuzeichnen: (1) Vergleich Zeitverläufe der Grundschwingungen, (2) Oberschwingungen bis 50. Ordnung (Spannung), (3) Zwischenharmonischen (Spannung), (4) Oberschwingungen von 2 kHz bis 9 kHz (Spannung), (5) Phasenwinkel bis 40. Ordnung (Spannung), (6) FFT basierte Auswertung der Zeitverläufe (nach Bedarf), (7) Transiente Vorgänge Produkt: Kauf von Wandlern gemäß entsprechenden technischen Richtlinien, welche u. a. kapazitive Wandler aufgrund fehlerhaften Messverhaltens ausschließen. Risikominimierung von Spannungsunterbrechungen möglich. Muster: ÜNB aus Lettland Für wen: Netzbetreiber
Blindleistungspotenzial an Übergabeknoten Problem: Einschätzung des Potentials der Blindleistungsbereitstellung zwischen Netzebenen; Problem: Bisher wird ausschließlich hinsichtlich Wirkleistung optimiert, Q kommt bisher einfach aus konventionellen Kraftwerken Lösung:Beauftragung von Institut, das aus den vorhandenen Modellierungswerkzeugen ein Tool erstellt, das über alle Netzebenen hinweg nach Blindleistung optimieren kann Ergebnis/Produkt: Bereitgestellt als Produkt wird am Ende eine Software, die Potentiale und Bedarfe an Blindleistung aus den verschiedenen Netzebenen bei der Modellierung abbilden kann. Als Ergebnis daraus ergeben sich zum einen der Grad, zu dem sich die Netzebenen gegenseitig unterstützen/belasten können, als auch ein möglicher Bedarf an weiteren Kompensationsanlagen. Muster:Potenziell interessant für ÜNB/VNBs (vor allem dort, wo große Kraftwerke vom Netz gehen), aber mir ist noch kein ähnliches Projekt bekannt Für wen: Netzbetreiber mit Q-Bedarf (ÜNB, VNB) Musterlösung 30
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