Virtuellt kraftverk

Ett virtuellt kraftverk är en sammankoppling av decentraliserade kraftproduktionsenheter, till exempel solcellsanläggningar , vattenkraftverk , biogas , vindkraftverk och kraftvärmeverk . Detta nät tillhandahåller tillförlitlig elkraft och kan därmed ersätta ström från stora kraftverk som är oberoende av strömförsörjningen.

Termen virtuellt kraftverk avser sammanslagning av flera platser - men inte det faktum att ingen el skulle genereras av dem. Andra vanliga termer är kombinerad cykelkraftverk , svärmkraftverk och DEA -kluster (= kluster av D ezentralen E rzeugungs a NNEXES). En viktig aspekt av virtuella kraftverk är marknadsföring av el och tillhandahållande av systemtjänster från ett nätverk av små, decentraliserade system.

Ett virtuellt kraftverk som består av många individuella system

Virtuella kraftverk är förknippade med kostnader för kommunikation och ansträngning för central kontroll. Både visioner om en framtida strömförsörjning och befintliga affärsmodeller kombineras under modeordet virtuella kraftverk.

motivering

Resultatet som uppnås av ett stort kraftverk beror på elprofilen som genereras (hur många MW i vilken timme) och på de priser som gäller vid produktionstidpunkten. Det kan optimeras avsevärt om kraftverkets schema kan optimeras beroende på aktuella priser (se optimering av kraftverkets utnyttjande ). Denna ekonomiska optimering innebär att kraftverk fungerar när priserna är höga, det vill säga när priserna är höga. H. när de behövs och därmed bidrar till nätverksstabilitet.

Denna ekonomiska, efterfrågorienterade och nätverksrelaterade optimering är emellertid initialt inte tillgänglig för små genereringsenheter, eftersom detta kräver marknadstillträde och eventuellt också dyrt optimeringsprogram. De kvantiteter som produceras av små generatorer når inte heller en storleksordning. Detta innebär att små generatorer vanligtvis ersätts av sin elleverantör på grundval av en standardbelastningsprofil . Minikraftverkets flexibilitet att ändra sitt schema beroende på pris och efterfrågan förblir oanvänd och obetald.

Ytterligare ett bidrag till intäkterna för ett stort kraftverk är deltagande på den vanliga marknaden . Här kan positiv eller negativ produktionskapacitet göras tillgänglig på begäran av nätoperatören mot en avgift. Denna marknad är inte heller öppen för små produktionsenheter av samma skäl.

För att göra det möjligt för mindre generationenheter och även större konsumenter att delta på dessa marknader kan de kombineras till ett virtuellt (stort) kraftverk med lämplig kommunikationsteknik. Tillsammans uppnår denna producent- och konsumentförening omsättbara generationsvolymer och flexibiliteten som kan marknadsföras på den vanliga marknaden. Nätverkets organisation, optimering av driftsätt för alla inblandade enheter, kontroll av systemen, marknadsföring av de genererade mängderna och avtalsfördelningen av de resulterande intäkterna utförs i allmänhet mot en avgift av en specialistleverantör. Detta ger också marknadstillträde. Motsvarande leverantörer och affärsmodeller på den tyska marknaden beskrivs i kapitlet "Konkreta affärsmodeller och projekt".

För konsumenterna kan det vara vettigt att kombinera dem till ett lastnät för att minska kostnaderna från kraftpriset som nätoperatören tar ut för toppeffekten. Eftersom inte alla konsumenter har sin toppbelastning samtidigt är nätets toppbelastning lägre än summan av alla belastningstoppar, vilket leder till besparingar.

Funktionsdiagram över ett kraftvärmesystem

Mikro-kombinerad värme och kraft (MKWK) för energiförsörjning av byggnader kan z. B. föras in i ett virtuellt kraftverk för att optimera användningen av systemen till nuvarande elpriser och för att erbjuda ytterligare styrenergi . För närvarande tillgängliga kraftvärmeverk för byggnadernas energiförsörjning i kompositen uppfyller redan de tekniska kraven för tillhandahållande av styrkraft, som tillhandahålls av kontrollområdeschefen. En minikraftvärmeenhet kan producera el främst vid dyra dygn och buffra den tillfälliga överskottsvärmen i en värmelagringsenhet . För detta ändamål måste dock ägaren av ett decentraliserat system låta operatören av det virtuella kraftverket ingripa i kontrollen av sitt system, något som särskilt privata hushåll är ovilliga att acceptera.

tekniska grunder

Eftersom det ännu inte finns tillräckligt med småskaliga energisystem som kan drivas ekonomiskt och eftersom kommunikation måste utföras mellan elmatningsnoderna och kontrollcentralen, stötte etableringen av virtuella kraftverk genom deras anslutning initialt på stora hinder. Därför genomfördes forskning och utveckling inom följande områden:

  • Kommunikationslager ( WAN -teknik som minimerar driftskostnader som kraftledning och ( radio ) krusningskontroll , etc.)
  • Standardisering av meddelanden
    • Prestandakrav: energimängd, förväntad varaktighet, senaste möjliga leverans;
    • Krav på prestanda: energimängd, sannolik varaktighet, maximal möjlig stilleståndstid;
    • Utbud av tjänster: energimängd, förväntad varaktighet, uppskattade kostnader etc.
  • Kommunikationsprotokoll (helst ett asynkront, asymmetriskt, händelsestyrt protokoll).

standardisering

Projekt som finansieras av Europeiska unionen som t.ex. B. DISPOWER, FENIX och MICROGRIDS utvecklar standarder för enhetlig informations- och kommunikationsteknik inom detta område. Med dessa standarder är både internetbaserad kontroll av ett virtuellt kraftverk och automatiserad handel med el möjlig. Det blir uppenbart att utbyggnaden av kommunikationsprotokollet IEC 61850-7-420 kommer att bli styrteknikstandarden för decentraliserade energisystem.

Sedan översynen av lagen om förnybara energikällor 2014 måste alla system inom direktmarknadsföring erbjuda möjlighet till fjärrkontroll.

Konkreta affärsmodeller och projekt

EEG direktmarknadsföring

En befintlig affärsmodell i denna mening är tjänsteleverantörerna för direktmarknadsföring av EEG -system d. H. vind, sol, geotermi, biomassa och andra kraftverk som har rätt till ersättning enligt lagen om förnybara energikällor (EEG) .

bakgrund

EEG: s bestämmelser föreskriver att sådana system marknadsförs på platsmarknaden. Utöver intäkterna på spotmarknaden har systemoperatörerna rätt till en tilläggsavgift som kompenserar skillnaden mellan spotmarknadsintäkterna från ett genomsnittssystem i den relevanta kategorin och ett fast garanterat pris för denna systemkategori (marknadspremie, avsnitt 20 EEG). Därför är EEG-anläggningsoperatörer skyldiga att delta i elhandel , även om deras inmatning är mycket svår att förutsäga och inmatningsschemat inte når några omsättningsbara produktstorlekar även för många av de berörda anläggningarna. Genom att delta i elhandel omfattas systemen också av reglerna från balansgruppsledningen , som föreskriver att bindande kvantiteter handlas på elmarknaden och oplanerade avvikelser kompenseras mot balansenergi . För den typiska operatören av EEG -system är deltagande i elhandel därför förenat med oönskade risker.

Affärsmodell

Affärsmodellen för direktmarknadsförare består i att sammanföra tredjeparts EEG-system för deltagande i elhandel i sin egen balansgrupp. Generationen av den kombinerade portföljen av EEG -system prognostiseras sedan som ett virtuellt kraftverk och marknadsförs på elmarknaden. Oförutsägbara avvikelser från enskilda matare kompenserar delvis varandra. Det är också ekonomiskt för en stor portfölj att investera i professionella prognoser. Kortsiktiga lastprognosjusteringar från förändringar i vind- eller solprognoser resulterar i mer omsättbara storleksordningar på intradagsmarknaden, även för en stor portfölj. Marknadsföraren stänger av system via lämplig teknisk infrastruktur om spotpriset på EEX är negativt. Som en del av affärsmodellen erbjuds EEG -operatörer ett fast pris i euro / MWh. Marknadsförarna tar alla risker i samband med marknadsföring på grund av slumpmässigheten i inmatningsprofilen, de kortsiktiga marknaderna och balansenergimarknaden.

leverantörer

Leverantörer av affärsmodellen som beskrivs är till exempel Statkraft, Clean Energy Sourcing, Energy2Market, Next Kraftwerke, E.ON och in.power.

Balanserar energipooler

En annan affärsmodell är sammanslagningen av mindre system för att ge styrning . Enligt en resolution från Federal Network Agency var systemansvariga för överföringssystemet skyldiga att också tillåta att balansera energipooler erbjuds på balanskraftsauktionen. Denna affärsmodell är attraktiv för ett brett utbud av produktionsanläggningar, eftersom de typiska kraftvärmeverken i de kommunala företagen inte uppfyller kraven för deltagande på kontrollreservmarknaden på egen hand. Inom ramen för sådana pooler kan dessutom flexibiliteten för lastacceptans för de vanliga marknaderna utnyttjas. Som en del av poolmodellen kan tillgängliga kortsiktiga flexibiliteten för många kraftverk och industrikunder buntas ihop i ett "virtuellt kraftverk". Poolleverantören tar emot det elektroniska samtalet från nätoperatören för tillhandahållande av en definierad start- eller avstängningsprofil och genomför detta tekniskt i sitt virtuella kraftverk. Den ekonomiska sidan regleras genom vinstdelningsavtal med pooldeltagarna.

Leverantörer av kontrollenergipooler är till exempel MVV , Clens , Entelios, Next Kraftwerke Trianel och Ompex i Schweiz.

Forskningsprojekt

Den Fraunhofer-institutet för vindkraft och energi System Technology (IWES), tillsammans med nio partners från industri och vetenskap, undersökte i det treåriga projektet "Combined Power Plant 2" hur man uppnår elförsörjningen på ett säkert och tillförlitligt med förnybar energi ensam . I modeller och fälttester kopplades och styrdes vind- och biogaskraftverk samt solkraftverk centralt som ett virtuellt kraftverk. Forskarna hoppades få kunskap om hur den ökande andelen vind- och solenergi kan integreras i strömförsörjningen. Dessutom bör det undersökas vad bidrag förnybara energikällor kan bidra till leveransens kvalitet. Som ett resultat fastställdes det i augusti 2014 att nätstabilitet kan säkerställas i en helt förnybar strömförsörjning. Ett fälttest där flera vindparker, biogas- och solcellsanläggningar med en total effekt på över 80 MW kombinerades visade hur ett nätverk av förnybara energisystem kan tillhandahålla kontrollkraft och så kallade systemtjänster och bidra till kraftens stabilitet tillförsel.

Studier från TU Berlin och BTU Cottbus har visat att intelligent nätverk av decentraliserade regenerativa kraftverk kan ge ett betydande bidrag till att optimalt mata in stora mängder fluktuerande el i försörjningsnätet. Studierna visade också att med hjälp av lämplig kontroll kan elbehov och produktion i en storstad som Berlin samordnas väl. Detta kan både avlasta den högre nätverksnivån och avsevärt minska behovet av konventionell reservkapacitet.

”En fullständig övergång till förnybar energi är oundviklig av klimatskydd och med tanke på de begränsade fossila resurserna. Frågan är vad det betyder för strömförsörjningens nuvarande struktur, för överföringsnät och energilagring, säger Dr. Kurt Rohrig, Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology (IWES) på Kassel -platsen . "Vårt praktiska test kommer att visa att en fullförsörjning med förnybar energi är realistisk och att lamporna inte slocknar även när det är lugnt".

Se även

litteratur

  • Droste-Franke et al.: Bränsleceller och virtuella kraftverk . Springer-Verlag, Berlin 2009. ISBN 9783540857969
  • Fraunhofer IWES: Forskningsprojekt Kombinerat kraftverk 2: a slutrapporten 2014 ( länk )
  • Denne: Chanser och möjligheter för ett virtuellt kraftverk: med exempel från Saerbecks klimatkommun . AkademikerVerlag, Saarbrücken 2015. ISBN 978-3-639-87282-8

webb-länkar

Rent generellt

Pilotprojekt (FoU)

Den ekonomiska effektiviteten och möjligheten att reagera flexibelt på lastfluktuationer undersöks i pilotprojekt :

  1. Det regenerativa kraftverket
  2. Virtuellt bränslecellkraftverk (Vaillant) (PDF; 2,2 MB)
  3. KonWerl energipark (PDF; 210 kB) i KonWerl 2010 -projektet
  4. Det regenerativa kraftverket i Bremen
  5. Harz regenerativa modellregionen - RegModHarz

Fotnoter

  1. ↑ BMWi: Vad är egentligen ett "virtuellt kraftverk"? Hämtad 27 augusti 2016 .
  2. ↑ Tillgänglig kontrollreserv för små kraftvärmesystem
  3. ↑ http://www.dispower.org
  4. ↑ http://www.fenix-project.org
  5. ↑ arkiverad kopia ( Memento av den ursprungliga från 16 juli, 2007 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länk infördes automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande. @1@ 2Mall: Webachiv / IABot / microgrids.power.ece.ntua.gr
  6. ↑ arkiverad kopia ( Memento av den ursprungliga daterad December 13, 2007 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länk infördes automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande. @1@ 2Mall: Webachiv / IABot / www.dispowergen.com
  7. ↑ arkiverad kopia ( minne av den ursprungliga från 5 juli, 2016 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länk infördes automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande. @1@ 2Mall: Webachiv / IABot / www.clens.eu
  8. ↑ Tysklands största "kraftverk". Hämtad 27 augusti 2016 .
  9. ↑ Virtuellt kraftverk. Hämtad 27 augusti 2016 .
  10. ↑ Virtuellt kraftverk. (Inte längre tillgängligt online.) Arkiverad från originalet den 27 augusti 2016 ; öppnade den 27 augusti 2016 . Info: Arkivlänken infogades automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande. @1@ 2Mall: Webachiv / IABot / www.energy2market.com
  11. ↑ Teknik: The Virtual Power Plant Next Pool. Hämtad 27 augusti 2016 .
  12. ↑ E.ON: Virtual Power Plants. E.ON, åtkomst 29 november 2019 .
  13. ↑ KEMWEB GbR Mainz: in.power GmbH | in. kraftnät och handel. Hämtad 29 november 2019 .
  14. ↑ Förkvalificering för tillhandahållande av SCR / implementering av SCR -poolmodell. Hämtad 27 augusti 2016 .
  15. ↑ Energiomställning med hjälp av Demand Response Management. Hämtad 27 augusti 2016 .
  16. ↑ Växlingsbara laster. Hämtad 27 augusti 2016 .
  17. ↑ Införlivande av produktionsanläggningar i balanseringsenergipooler. Hämtad 27 augusti 2016 .
  18. ↑ Balanserar energi som marknadsförs optimalt. Hämtad 27 augusti 2016 .
  19. ↑ Kontrollera Energy Pool News. (Inte längre tillgängligt online.) Arkiverad från originalet den 27 augusti 2016 ; öppnade den 27 augusti 2016 . Info: Arkivlänken infogades automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande. @1@ 2Mall: Webachiv / IABot / clens.eu
  20. ↑ Biogasanläggning: direktmarknadsföring och kontrollenergi. I: www.next-kraftwerke.de. Hämtad 6 januari 2017 .
  21. ↑ Tekniköversyn: Företaget nätverk små elleverantörer för att skapa ett virtuellt kraftverk. I: Technology Review. Hämtad 6 januari 2017 .
  22. ↑ Kontrollera energipoolen. Hämtad 27 augusti 2016 .
  23. ↑ Kontrollera energipoolen. Hämtad 27 augusti 2016 .
  24. ↑ Officiell projektwebbplats för Combined Power Plant 2
  25. ↑ Slutrapport
  26. ↑ Pressmeddelande från BEE
  27. ↑ Pressmeddelande från byrån för förnybar energi ( Memento av den ursprungliga från April 7, 2011 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länk infördes automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande. @1@ 2Mall: Webachiv / IABot / www.unendet-viel-energie.de