Magazyny energii Bezpieczeństwo dostaw energii

Transkrypt

1 Magazyny energii Bezpieczeństwo dostaw energii Przegląd projektów europejskich OSD Rozwijamy się, aby być liderem. Kołobrzeg, r.

2 Elastyczność sieci Rozwiązania Systemowe (podnoszenie nezawodności i bezpieczeństwa na poziomie podsytemu ) WAMPAC Rozwiązania Sieciowe (podnoszenie nezawodności i bezpieczeństwa) Zaawansowana automatyka zabezpieczeniowa i sterowanie (Self-healing) Rozproszona inteligencja : IVVC, FDIR Dynamiczne zarządzanie (Dymanic Rating) Operacyjność sieci rodzielczych bedzię zbliżona do sieci przesyłowych Rozwiązania Prosumenckie (samodzielność energetyczna odbiorców energii) Inteligentne budynki / HAN Samochody elektryczne Rozsiana generacja Inteligentne opomiarowanie Mikrosieci Usługi prosumenckie (np. aktywne zarządzanie popytem (DMS)) Rozwiązania Systemowe (podnoszenie efektywności) Rozproszona generacja Rozproszone magazyny energii Nowe usługi systemowe (np. zapotrzebowanie w szczycie, regulacja napięcia)

3 Elastyczność sieci Elastyczność odbioru energii Elastyczność wprowadzania energii Elastyczność eksploatacji sieci Elastyczność inwestycji sieciowych W celu zapewnienia bezpieczeństwa dostaw energii 3

4 Mapa drogowa elastyczności w energetyce - kategorie Dostawy energii Zapotrzebowania na energię Sieci elektroenergetyczne Magazynowanie energii Rynki energii Dane w Polsce zbierał Instytut Energetyki Odnawialnej, Ecofys oraz Europejski Instytut Miedzi. 4

5 Magazyny w projektach europejskich OSD ENEDIS Francja NICE GRID - Francja ENEL Włochy E-distribuzione - Włochy INNOGY Niemcy EDP Distribuição Portugalia EVN / NÖ Netz - Austria HEDNO Grecja 5

6 EDP Distribuição MV Storage Badano: Wydajność ładowanie i rozładowanie Korelacja pomiędzy temperaturą otoczenia a poborem prądu AC / usług pomocniczych Profile degradacji akumulatora uwzględniające głębokość rozładowania, intensywność ładowania / rozładowania, napięcie i temperaturę na poziomie modułu. Krytyczne zachowanie systemu, takie jak czasy zwarcia, napięcia i częstotliwości. Jakość energii dostarczanej w różnych trybach funkcjonowania. Ogólna niezawodność i dostępność systemu Plany: budowa modeli biznesowych. 6

7 EVN / NÖ Netz "Bucklige Welt Inteligentna sieć niskiego napięcia Badania: NÖ Netz prowadzi Smart Grid z małymi wiatrakami, instalacją PV o mocy 10 kwp i akumulatorem Vanad-Redox-Flow o mocy 10 kw i mocy 100 kwh. Obszar badawczy składa się z kilku aplikacji, które mogą być włączane i wyłączane przez sterownik Microgrid w trybach: Ograniczenia pików Praca wyspowa Praca interwencyjna oddawanie mocy do sieci przy pracy źródeł. Plany: budowa modeli biznesowych. 7

8 EVN / NÖ Netz - Smart Grid Prottes Badania: Projekt badawczy dofinansowany z FFG i KPC w zakresie łączonych strategii: Kontrola przepływów mocy Regulacja napięcia i częstotliwości Praca wyspowa Black - start System bateryjny oparty na technologii Li-Ion o wielkości 2,5 MVA i 2,2 MWh przy stacji 110kV / 30kV z dużą generacją wiatrową. Plany: budowa modeli biznesowych 8

9 Westnetz grupa Innogy "ElChe Wettringen" Miejsce instalacji - typowa wspólnota w Münsterland w regionie Münster zasilana z dwóch stacji 30/10 kv Produkcja z PV 20 razy większa od poboru Rozważano budowę linii (1) w 2015 ale to nie rozwiązywło problemu Konieczność budowy stacji 110/10 kv (2019) Zbudowano magazyn energii 250 kv/2mw w 2015 problem rozwiązany Rozważają czy budować stację 110/10kV 9

10 Westnetz grupa Innogy "Nesla Weeze" Projekt Nesla w Weeze (2017) - magazyn 200 kw/1 MWh, przepływowy w technologii cynkowej, w obszarze dużej generacji PV. Wizja zwiększenie elastyczności sieci Cel - przetestowanie łączonych strategii: Ograniczenie pików Regulacja napięć Regulacja częstotliwości Arbitraż cenowy Wyzwanie - wypracowanie modelu biznesowego z zachowaniem ograniczeń prawnych 10

11 HEDNO "TILOS" Projekt badawczy międzynarodowy Sieć na wyspie Tilios zasilana z wyspy Kos Magazyn w technologii NaNiCl 2 jako stabilizator przepływów energii między wyspami i pracujących OZE wiatrowych i PV Cel projektu opracowanie algorytmów prognozowania produkcji, zapotrzebowania i sterowania magazynem. 11

12 Projekt Encore NICEGRID System zintegrowany na czterech poziomach projekt OSP i OSD 1. Przyłączony do stacji 110/SN, (1MW/560 kwh) Broc-Carros, zarządzany przez OSP. Zadanie - redukcja mocy i optymalizacja krzywej obciążenia 2. Przyłączony do sieci SN (250 kw/600 kwh) podłączony w pobliżu stacji dokującej Trachel Zadanie: Redukcja obciążenia, zarządzanie PV, optymalizacja krzywej obciążenia, praca wyspowa 12

13 Projekt Encore NICEGRID 3. Dwa magazyny przyłączone do sieci nn każdy 33 kw/106 kwh) Zadanie - redukcja obciążenia, zarządzanie PV, optymalizacja krzywej obciążenia. 4. Magazyn mieszkaniowy - 20 zasobników litowo-jonowych o mocy 4 kw/4 kwh podłączonych za licznikiem domowych PV Zadanie - ograniczenie obciążenia szczytowego, zarządzanie PV, optymalizacja krzywej obciążenia. 13

14 Projekt Enentis VENTEEA System magazynowania (2MW/1.3MWh) jest przyłączony do stacji z generacją wiatrową: Nouret o mocy 12 MW Noyer o mocy 6 MW Zadanie testy kilku strategii wykorzystania elastyczności systemu dla OSP, OSD, wytwarzania 14

15 15 Projekt Enendis VENTEEA wykonane testy

16 Projekt E-Distribuzione GRID4EU System magazynowania energii elektrycznej (EESS 1MW/1MWh) podłączony do stacji SN "Smistamento w obszarze o dużej generacji ze źródeł odnawialnych. Zadanie regulacja napięcia, praca wyspowa, zarządzanie przepływami dla ograniczenia strat, wsparcie mocowe sieci, black start. Plany: budowa modeli biznesowych 16

17 Projekt LOB - usługi regulacyjne w systemie dystrybucyjnym Budowa lokalnego obszaru bilansowania (LOB), jako elementu zwiększenia bezpieczeństwa i efektywności energetycznej pracy systemu dystrybucyjnego Projekt jest finansowany w ramach Programu GEKON - Generator koncepcji ekologicznych i zarządzany wspólnie przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju oraz Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej nr projektu GEKON1/02/213880/30/2015

18 Lokalny obszar bilansowania (LOB) Zaimplementowany system w rzeczywistych warunkach, w obszarze zasilanym z GPZ Władysławowo

19 LOB - GPZ Władysławowo Zaimplementowany system w rzeczywistych warunkach, w obszarze zasilanym z GPZ Władysławowo Nazwa/lokalizacja Moc [kw] Magazyn Energii 750 FW Łebcz FW Połczyno FW Swarzewo I 600 FW Swarzewo II 600 Biogazownia Swarzewo Stacje SN/nn 2x (80 stacji SN/nn)

20 Obszar regulacyjne LOB Wykorzystane 1. Zasobnik energii 0.75 MVA / 1,5 MW 2. Transformator 110/15 kv w GPZ Władysławowo Potencjalne 1. FW Łebcz (ENERCON E48) 2. FW Połczyno (ENERCON E48) 3. Biogazownia Swarzewo

21 Koncepcja funkcjonowania LOB Strategie pracy LOB 1. Bilansowanie techniczne LOB 2. Zarządzanie obciążeniem elementów sieci SN w LOB 3. Regulacja napięcia w obszarze LOB 4. Stabilizacja przepływu mocy KSE-LOB 5. Praca LOB w obszarze wydzielonym Wszystkie strategie wymagają prognozowania na dobę następną i optymalizacji dysponowania zasobami.

22 Bilansowanie techniczne LOB Cel strategii: Wyrównywanie obciążeń sieci. Ładowanie ME w dolinie i rozładowanie w szczycie zapotrzebowania. Wymagane: Prognozy zapotrzebowania na moc odbiorców oraz prognozy generacji lokalnej na dobę n+1

23 Bilansowanie techniczne -wyniki Układ sieci SN Straty mocy czynnej, kwh z udziałem magazynu energii (ME) Straty mocy czynnej, kwh bez udziału magazynu energii (ME) LD ZS Suma LD ZS Suma Poprawa w stosunku do strat bez ME, % Normalny % Połczyno % PZ Puck %

24 Regulacja napięcia i racjonalizacja zużycia energii w LOB Strategia wykorzystująca możliwości regulacyjne inwerterów ME w zakresie napięcia i mocy biernej. Cele strategii: spłaszczenie profili napięciowych linii SN w obszarze LOB - poprawa jakości dostaw energii i zmniejszy liczbę operacji łączeniowych podobciążeniowego przełącznika zaczepów GPZ.

25 Regulacja napięcia w LOB - wyniki Napięcia w węzłach odbiorczych obszaru LOB dla układu normalnego sieci

26 Regulacja napięcia w LOB wyniki Napięcia w węzłach odbiorczych obszaru LOB dla układu Połczyno

27 Regulacja napięcia w LOB wyniki Układ sieci SN Bez ME Różnica napięć pomiędzy węzłami z ME Normalny do 10% Połczyno do 17% PZ Puck do 6% do 4% (70% czasu w roku nie przekracza 2%) do 5% (50% czasu w roku nie przekracza 3%) do 3% (50% czasu w roku nie przekracza 1%) Spłaszczenie profilu napięciowego LOB, stwarza możliwość wdrożenia funkcjonalności CVR (ang. conservation voltage reduction ) polegającej na obniżeniu napięcia w granicach dopuszczalnych normą redukcja strat, zmniejszenie zużycia energii przez odbiorców

28 Praca wyspowa Próba pracy wyspowej z OZE została wykonana na ograniczonym obszarze SEE. Testowany obszar zawierał cztery podobszary, które można załączyć/wyłączyć przy pomocy zdalnie sterowanych rozłączników. Celem próby było zdalne wydzielenie obszaru i zasilanie go przy wykorzystaniu magazynu energii oraz farmy wiatrowej.

29 Praca wyspowa (bez udziału OZE)

30 Praca wyspowa (z OZE) Prognozowane Pśr~ 480 kw do 550 kw Pmax~650 kw

31 Praca wyspowa (z OZE)

32 Wnioski z prac badawczych LOB Opracowany System informatyczny LOBSter stanowi skuteczne narzędzie planowania i optymalizacji wykorzystania zasobów w sieci SN Zasobniki energii stanowią istotny element budowy lokalnego obszaru bilansowania Wykorzystanie zasobników energii w sieci SN może przyczynić się do: zmniejszenia strat sieciowych (lokalne wykorzystanie energii OZE) zmniejszenia zużycia energii przez odbiorców końcowych za pomocą funkcji CVR Możliwe jest wykorzystanie zasobników do pracy wyspowej (w szczególności dla odbudowy KSE) Wykorzystanie do pracy wyspowej OZE (o mało przewidywalnej pracy) jest możliwe, wymaga odpowiedniego przystosowania 32 Rozwijamy się, aby być liderem. Gdańsk, dd.mm.rrrr.

33 Inteligentne magazynowanie energii-czernikowo Projekt nr. POIS /17 Przebudowa sieci do standardów Smart Grid poprzez instalowanie inteligentnego opomiarowania i automatyzację sieci w celu aktywizacji odbiorców dla poprawy efektywności użytkowania energii oraz efektywnego zarządzania systemem elektroenergetycznym dla poprawy bezpieczeństwa dostaw. Wdrożenie podstawowe w obszarze ENERGA-OPERATOR SA 33 Rozwijamy się, aby być liderem. Gdańsk, dd.mm.rrrr.

34 Cel projektu Celem projekty jest zbudowanie magazynu energii elektrycznej stanowiącego element sieci dystrybucyjnej, służącego poprawie parametrów pracy sieci i zapewnienia bezpieczeństwa dostaw energii. Oprócz zapewnienia ciągłości dostaw istotnym warunkiem zapewnienia komfortu użytkowników jest utrzymanie określonych parametrów pracy sieci. Elektryczność jest z punktu widzenia użytkownika najbardziej komfortową formą dostawy i wykorzystania energii. Stosunkowo wysoka cena takiej energii jest rekompensowana wygodą i łatwością jej wykorzystania. Z tego właśnie względu, wszelkie zaburzenia jakości dostaw (falowanie napięcia, przysiady i zapady) wpływają na stopień zadowolenia klientów. 34 Rozwijamy się, aby być liderem. Warszawa,

35 Usługi - poprawa bezpieczeństwa dostaw energii stabilizacja pracy systemu elektroenergetycznego w zakresie przepływów energii i mocy, kompensacja i integracja instalacji wytwórczych o nieprzewidywalnym charakterze produkcji, zapewnienie dostępności dodatkowej mocy w sieci, regulacja częstotliwości sieci (w przypadku pracy wyspowej), krótkookresowa regulacja napięcia w sieci, rola aktywnego odbiorcy energii w celu stabilizacji pracy sieci, zapewnienie gotowości to rozruchu systemu po awarii zasilania (blackout). 35 Rozwijamy się, aby być liderem. Warszawa,

36 Godzinowa praca PV Czernikowo cz.1 36 Rozwijamy się, aby być liderem. Warszawa,

37 Dobowa praca PV Czernikowo cz.1 37 Rozwijamy się, aby być liderem. Warszawa,

38 04/07/ :45:00 04/07/ :27:00 04/07/ :09:00 04/07/ :51:00 04/07/ :33:00 04/07/ :15:00 04/07/ :57:00 04/07/ :39:00 04/07/ :21:00 04/07/ :03:00 04/07/ :45:00 04/07/ :27:00 04/07/ :10:00 04/07/ :52:00 04/07/ :34:00 04/07/ :16:00 04/07/ :58:00 04/07/ :40:00 04/07/ :22:00 04/07/ :04:00 04/07/ :46:00 Dobór magazynu z prognozowaniem stałej mocy, oddawanej do sieci w strefach czasowych 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000-1,000-2,000-3,000-4,000 moc PV wymiana mocy z magazynem moc oddana do sieci Moc 2 MW Pojemność 5 MWh 38 Rozwijamy się, aby być liderem. Warszawa,

39 Magazyny energii rozwiązują problemy lokalne aby zapewnić bezpieczeństwo dostaw energii Rozwijamy się, aby być liderem. Kołobrzeg, r. Mieczysław Wrocławski

40 40 Rozwijamy się, aby być liderem. Gdańsk, dd.mm.rrrr.