Rolle der Speicher bei der Optimierung und dem Ausbau der

Netzoptimierung durch Speicher
Gunnar Wrede, Head of Economics & Politics, Younicos AG
10.03.09.2015
Mai 2014
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Agenda
• Über Younicos
• Makroökonomische Bilanz eines Batteriesystems
• Mikroökonomische Bilanz
• Ökologische Bilanz
• Technische Bilanz bei der Erbringung von Systemdienstleistungen
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Über Younicos
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Über Younicos
Younicos AG
Berlin, Germany
Younicos Inc.
Austin, USA
Management Team:
Founded: 2005
James McDougall (Chief Executive Officer)
Alan Gotcher (Chief Technical Officer)
Wade Guindy (Chief Operating Officer)
Robert Manasse (Chief Consulting Officer)
Michael Mahan (Chief Business Development Officer)
Employees: 130
Nationalities: 15
Stephen L. Prince (Chief Revenue Officer)
Clemens Triebel (Chief Visionary Officer)
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Trainees: 3
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Über Younicos –
Wir haben für jedes Netz die passende Lösung
Battery Parks
Island Systems
• Erhöhung der Netzstabilität
• Verringerung der Versorgungskosten
• Reduzierung der Netzausbaukosten
• Integration Erneuerbarer
• Reduzierung der Abhängigkeit von
Diesel
• Portfolio Optimierung
• Reduzierung der Preisvolatilität
• Verringerung des CO2 footprint
• Integration erneuerbarer Energien
• Gewährleistung der
Versorgungssicherheit
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Über Younicos –
Erfahrungen aus über 93 MW installierter Leistung
1.5
MW
KIUC III
Kauai, HI
Lead Acid
Grid Stability
6
MW
UKPN
Leighton-Buzz., UK
Li-Ion
Ancillary Services
1.5
MW
KIUC II
Kauai, HI
Lead Acid
Grid Stability
1.5
MW
Sieyuan
Shanghai, China
Lead Acid
Ancillary Services
1.5
MW
KIUC I
Kauai, HI
Lead Acid
Grid Stability
5
MW
WEMAG
Schwerin. Ger.
Li-Ion
Ancillary Services
1.1
MW
Castle & Cooke
Lanai, HI
Lead Acid
Solar Integration
1.2
MW
Vattenfall
Berlin, Ger.
NaS
Ancillary Services
1.5
MW
First Wind KWP I
Maui, HI
Grid Stability
1
MW
Terna I
Sicily, Italy
Li-Ion
Ancillary Services
10
MW
First Wind KWP II
Maui, HI
Lead Acid
Wind Integration
1
MW
Terna II
Sardinia, Italy
Li-Ion
Ancilllary Services
15
MW
Kahuku
Oahu, HI
Lead Acid
Wind Integration
0.5
MW
NSF Telescope
South Pole
Lead Acid
Pulsed Power Mgt
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3
MW
.15
MW
KEA
Kodiak Island, AK
Lead Acid
Wind Integration
TEES
South Texas
Solar RAMP, D
Gen Mgt.
1.5
MW
36
MW
XCEL Energy
Aurora, CO
Lead Acid
Solar Integration
Duke Energy
Notrees, TX
Lead Acid
Wind Int. & Anc.
S.
0.8
MW
1.5
MW
Ford MAP
Canton, MI
Lead Acid
Solar Integration
NexTera
Red Mesa, NM
Ancillary Services
Grid Stability
1.5
MW
1
MW
Invenergy
Grand Ridge, IL
Li-Ion
Ancillary Services
CCET
Lubbock, TX
Li-Ion
Solar & Wind Int.
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Makroökonomische Bilanz –
Der Übergang zu einer effizienten und
auf erneuerbaren Energien basierenden
Energieversorgung
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Makroökonomische Bilanz –
Flexibilitätsoptionen, Leitstudie 2015 Endbericht
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Makroökonomische Bilanz
Must-run Leistung verhindert eine effiziente Netznutzung
Must-run Schäden im Verlauf von
5 Tagen
Jährliche Must-run Verluste
Load/Generation [MW]
Schäden für den
deutschen
Industriestandort
Must-run
limitation
Time
* Nach SRU, Systemkonflikt in der Transformation der Stromerzeugung, 2010
Deutrsch Übertragungsnetzbetreiber, Aauswirkungen reduzierter Schwungmasse auf einen
stabilen Netzbetrieb, 2014
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Makroökonomische Bilanz
Batteriespeicher sind die effizienteste Technologien zur Bereitstellung von
Primärregelleistung – sie verursachen keine nexternen Kosten
Kraftwerk
Batterie
Markterlöse
Netznutzung,
…
SDL, Redispach,…
Systemkosten
Externe
Kosten
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Must-run
Schäden,…
*(dena, Systemdienstleistungen 2030, 2014)
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Makroökonomische Bilanz –
Zusammenfassung der Flexibilitätsoptionen
Netzentwicklungsplan
(Auswirkungen reduzierter Schwungmasse
auf einen stabilen Netzbetrieb)
Auswirkungen reduzierter Schwungmassen auf den stabilen Netzbetrieb
• Aktuell (2014) muss der Regelblock Deutschland eine
Primärregelleistung in Höhe von ca. +- 570MW vorhalten
• Wenn die geforderte PRL weiterhin aus thermischen Kraftwerken
bereitgestellt wird, ergibt sich eine installierte Leistung von knapp
20GW, die kontinuierlich am Netz sein Muss
Leitstudie Strommarkt 2015 - Endbericht
„Die Flexibilisierung von Angebot und Nachfrage
• sichert die Versorgung
• senkt die systemkosten
• macht die Preisfindung robuster
• erhöht den Marktwert erneuerbarer Energien“
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Mikroökonomische Bilanz –
Kostenentwicklung und
Wirtschaftlichkeit
Mikroökonomische Bilanz
Batteriespeicher im Wettbewerb Kostenführer bei der Bereitstellung von Regelleistung
Lignite
Coal
fossil plants, incl.
capital cost
Gas
Lignite
Coal
fossil plants, excl.
capital cost
Gas
Battery
battery plant,
incl. capital cost
Kostenvergleich für ein 2
MW Regelband
Quelle/Kraftwerksdaten: nach P. Konstantin, Praxisbuch
Energiewirtschaft
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Mikroökonomische Bilanz
Regelenergiemarktpreises und damit die Erlöse entwickelt sich positiv entgegen anderer Markttrends (FCR)
Preisentwicklung
parallel zur Strombörse
Aufkommender Wettbewerb
Entkopplung vom EPEX Preis
Regulierung (Markteintrittsgrenzen) Steigender Marktpreis trotz/durch
Ausdehnung des Marktgebiets
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
1 8 15 22 29 36 43 50 5 12 19 26 33 40 47 2 9 16 23 30 37 44 51 6 13 20 27 34 41 48 3 10 17 24 31 38 45 52 7 14 21 28 35 42 49 4 11 18 25 32 39 46 2 9
2008
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2009
2010
2011
2012
Summe von LP min
Summe von LP max
Summe von Mittlerer LP
2013
2014
2015
Ökologische Bilanz –
Life Cycle Assessment Analyse
Ökologische Bilanz und Ressourcenbilanz
Vergleich der Bilanzen eines Kohlekraftwerks mit einem Batteriesystem
in der Frequenzregelung *
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Ökologische Bilanz und Ressourcenbilanz
Vergleich der Bilanzen eines Kohlekraftwerks mit einem Batteriesystem
in der Frequenzregelung *
*FZ Jülich (2015): Life Cycle assessment of primary control
provision by battery storage systems and fossil power plants
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Technische Bilanz – Erbringung von
Systemdienstleistungen
Location
Neumühler Weg 15
19057 Schwerin
Germany
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Technische Bilanz – Erbringung von Regelleistung
200% Flexibilität - Batteriesysteme weisen die höchste Regeleffizienz auf
Regelbänder unterschiedlicher Technologien für die Frequenzregelleistung
100
80
20%
30%
40%
60%
Total power (%)
60
100%
40
20
0
-20
lignite
coal
gas fired
hydro power
-35%
-40
Battery
-100%
-60
-80
-100
must-run limitation
frequency band
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Technische Bilanz – Erbringung von Regelleistung
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Battery Power Plant - German TC 2007
30 sec. ramping
Minimum power
requirement
20% Maximum
overarchieving
Deadband
Working capacity
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Technische Bilanz
Schwarzstartfähigkeit – Systemanalyse
Allgemein - Steuerung, Überwachung,
Beleuchtung
GT Abgänge - Schmierung und
Konditionierung
Anfahrt - Turbinenbeschleunigung
Kühlung - Lager, Turbine und Generator
Erregung - Generatorläufer Elektronik
Anfahrtslastkurven einer GT
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Technische Bilanz
Schwarzstartfähigkeit – Batterie-Leistungsbedarf
Spannung während des
Schwarzstart:
Alle Spannungsspitzen sowie
Einbrüche bewegen sich in den
normalen Betriebsbereichen
(0,9 < U < 1,1 p.u.)
Anfahrtslasten einer GT
Zunehmende Lasten korrelieren
mit abnehmendem
Blindleistungsbedarf
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Our solution avoids grid expansion
costs
United Kingdom
Battery Park Leighton-Buzzard
6 MW/10 MWh
Lithium-Ion
Younicos delivered controls
Peak shaving & frequency control
Commissioning: 10/2014
Partner (EPC): S&C
Client:
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Speicher sind der Schlüssel zu
effizienteren und sicheren Netzen
Vollautomatische Bereitstellung der folgenden Energiedienstleistungen:
Systemdienstleistungen
Weitere Energieservices
• Primärregelleistung
• Ramping
• Sekundärregelleistung
• Lastspitzenmanagement
• Spannungshaltung
• Integration Erneuerbarer
• Inselfähigkeit
• Gen-Set-Optimierung
• Schwarzstartfähigkeit
• Diesel-Substitution
• Kurzschlussstrom
• Verschiebung von
Netzinvestitionen
• Dämpfung von
Leistungspendelung
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• Optimierung des
Eigenverbrauchs
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Welche Hürden sind zu
nehmen
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Batteriespeicher die 4. Säule der
Stromversorgung
Lastspitzenglättung, Ramping,
Portfoliooptimierung
Generation
Load
Storage
Frequenzhaltung
Spannungshaltung
Blindleistung
Kurzschlussstrombereitstellung
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Transmission
and
Distribution
Power Quality
Lastmanagement
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Thank you for your attention!
Wrede, Gunnar
[email protected]
+49 30 81879-9010
Younicos AG
Am Studio 16
12489 Berlin
Germany
www.younicos.com
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