Decentrale kraftvarmeværker i fremtidens elsystem



Relaterede dokumenter
Koncept for styring af elsystemet - en del af Elsystem 2025 og det danske Smart Grid koncept

Udbygning af eltransmissionsnettet

Smart Grid - Et nøgleelement i fremtidens elsystem. Michael Guldbæk Arentsen mga@danskenergi.dk Chefkonsulent, Dansk Energi

Grid Development and Integration

Nye roller for KV-anlæggene

Fremtidens smarte energisystemer

Vindkraftens Markedsværdi

Fremtidens elsystem det bygger vi i dag

Fremtiden for el-og gassystemet

Celleprojektet Intelligent mobilisering af distribuerede ressourcer

Planning under Uncertainty

Automationsstrategi - hvor svært kan det være?

Gassens mulige rolle i fremtidens energisystem

Balancering af energisystemer, gassystemet i fremtiden: grønt, fleksibelt, effektivt

Koncept for styring af elsystemet

The Danish Energy Strategy 2025 & the Danish Power Infrastructure

Increase from 20% to 50% Wind Energy Coverage

Fremtidens elnet i Europa - samspillet mellem elsystemer og muligheden for afsætning af vindmøllestrøm

Naturgas er stadig godt for miljøet Energinet.dk s kortlægning

Fremtidens energi er Smart Energy

Celleregulator Fuldskala Test 2010

Smart Grid i Danmark Perspektiver

Afsluttende resultater fra Celleprojektet

Balancering af elsystemet - nu og i fremtiden

50 % VE er ikke målet - det er bare en milepæl på vejen VE-Net workshop 3.feb. 2010

Smart Grid - måske større end internettet

Et balanceret energisystem

Smart energi - Smart varme

Fremtidens TSO-udfordringer

Fjernvarmens rolle i fremtidens energisystem. Direktør Kim Mortensen

Session 5: Market opportunities in a changing world

Gas til el el til gas

INTEGRATION AF ENERGISYSTEMERNE

Large-scale integration of wind power in Denmark from the TSO point of view - from 20 to 50 percent of wind energy

Elsektorens rolle i samarbejde med varmesektor -- fra fossile brændsler til vedvarende energi - tænk globalt, handl lokalt Jesper Koch, Dansk Energi

Kraftvarmeværkernes fremtid - udfordringer og muligheder. Kraftvarmedag 21. marts 2015 v/ Kim Behnke kim.behnke@mail.dk

Muligheder og udfordringer ved overskydende elproduktion. Seniorkonsulent Steen Vestervang, Energinet.dk

Smart Grid i Danmark Perspektiver

Prisaftaler som redskab til fleksibelt elforbrug i industriel produktion. Civilingeniør Lotte Holmberg Rasmussen Nordjysk Elhandel A/S

Power-to-gas i dansk energiforsyning

Fremtidens elsystem - scenarier, problemstillinger og fokusområder

Perspektiver for VE-gas i energisystemet

Det intelligente, elektrificerede energisystem og lagring af energi

Fremtidens energisystem

RAPPORT BILAGSRAPPORT MED PROJEKTBESKRIVELSER RUS PLAN 2017

Optimal udnyttelse af en fluktuerende el-produktion fra vejrafhængig VE

Alternative drivmidler og fremtidens energisystem

Samspillet mellem energisystemerne

Strategisk energiplanlægning i Danmark møde med Region Midtjylland

Varmepumpedagen 2013 Varmepumper i Smart Energy systemer

Notat om den fremtidige el-, gas- og fjernvarmeforsyning

Vindenergi - og vinderenergi

Sådan bliver bygninger aktive medspillere i DET INTELLIGENTE ENERGISYSTEM

Nationalt: Strategisk energiplanlægning i Danmark

Fremtidens energi. Og batteriers mulige rolle i omstillingen. Rasmus Munch Sørensen Energianalyse

DANSKE ERFARINGER MED INTEGRATION AF VINDKRAFT

Fjernvarmens rolle i samarbejde med el, gas og affald - fjernvarmen som energilager

ZEB og ipower konferencen Bygninger og Smart Grid. - Fremtidige udfordringer for distributionsnettet Niels Chr.

Smart Grid Netværkets rapport. Nettemadag november

ENERGILAGRING ER ENERGILAGRING VEJEN TIL EFFEKTIV VEDVARENDE ENERGI?

Samspil mellem energisystemerne

GASSENS OG KRAFTVARMENS ROLLE FRA 2020 OG FREM

DEMAND RESPONSE I SMART GRID

Energilagringens rolle i Energinet.dk s fremtidsscenarier 2030

Overblik, hovedkonklusioner og anbefalinger Hans Hvidtfeldt Larsen Vicedekan. Danmarks Tekniske Universitet

LEVERING AF SYSTEMYDELSER. Henning Parbo

Fremtidens KV - Anlæg

Sammentænkning af energisystemerne

Analyser af biomasse i energisystemet

Workshop for projektet Remote Services for CHP ForskEL projekt nr Torsdag den 6. Januar kl. 9:00 til 15:30 Energinet.dk, Tonne Kjærsvej 65

EcoGrid EU En prototype på et europæisk Smart Grid. Maja Felicia Bendtsen Østkraft Holding A/S September 2012

Mere vindkraft hvad så?

Vedvarende energi - rollefordelinger

Biogassens rolle i det integrerede energisystem

Vedvarende energi i erhvervsvirksomheder

Fremtidens intelligente energisystemer. Jens Ole Hansen Afdelingschef, Energi

Elbilers rolle i et intelligent elsystem

85/15 DONG Energy. Knud Pedersen, VP DONG Energy Distribution

Specialregulering i fjernvarmen

Hvem skal investere i fremtidens energiinfrastrukturer? Peder Ø. Andreasen, Energinet.dk

Hvor godt kender du energisektoren i Danmark?

Nuværende energiforsyning og fremtidige energiressourcer

FJERNVARMEN I DEN FREMTIDIGE ENERGIFORSYNING. John Tang, Dansk Fjernvarme

Transportsektoren er en stor udfordring for fremtidens energipolitik. Power to the People. Jørgen S. Christensen, Dansk Energi

SMART GRID DET OPTIMALE ENERGI SYSTEM JOHN AMMENTORP HASLEV - OPTIMALE ENERGI SYSTEM

Fremtidens energisystem

Elbilers værdi i elsystemet

FREMTIDENS TRANSMISSIONSSYSTEM I ET SAMMENHÆNGENDE ENERGISYSTEM. Energinets fremadrettede innovationsindsats

Hvad er nødvendigt for et smart elsystem? Fleksibelt elforbrug! Jørgen S. Christensen Afdelingschef Dansk Energi

Fremtidens energiforsyning - et helhedsperspektiv

Samspil mellem el og varme

Gas og el det perfekte mix

Fremtidens Energisystem - Kommunernes bidrag

Hvorfor er Danmark det perfekte foregangsland med elbiler

TEKNOLOGISKE UDFORDRINGER FOR MINDRE OPERATØRER. Kate Wieck-Hansen

Bilagsrapport med projektbeskrivelser. RUS-plan 2016 (Reinvesterings-, Udbygnings- og Saneringsplan) - Gældende for Energinet.

Fremtidens Forsyningsmix - Smart Grids

EVCOM og andre elbilsaktiviteter Smart Grid til integration af elbiler med elsystem

Elbiler og elnettet. Perspektiver for elbiler i samspil med elsystemet Center for Grøn Transport

Varmepumpedagen Fra Vindkraft til Varmepumper. Steen Kramer Jensen Chefkonsulent

Transkript:

Decentrale kraftvarmeværker i fremtidens elsystem - udvikling af Verdens bedste VE baserede elsystem, en del af det danske Smart Grid Koncept Carsten Strunge, M.Sc.E.E. Miljø, Forskning og Udvikling, Energinet.dk 6. januar 2011 1

Indhold Udfordringen for elsystemet frem mod 2025 Energinet.dk s indsatsområder Oplæg til fremtidens Smart Grid styringskoncept 2

50% vindkraft i det nuværende elsystem 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Wind power Demand Wind power Demand Fordobling af vindkraft i forhold til i dag. I blæsevejr vil vindkraften overstige det maksimale elforbrug Ubalancen mellem vindkraft og forbrug vil variere med mere end 1,5 x det maksimale elforbrug Vindmøller må stoppes 1.000 timer om året 3

Spændingsstabilitet og flaskehalse i transmissionsnettet 1700MW 800MW Bredkær Starbakke 750MW Nors Frøstrup Klim Fjordholme Nibstrup Hvorupgård Fredensdal Skansen Håndværkervej Ådalen Dybvad Vester Hassing Vendsysselværket Ålborg Øst Vilsted Ferslev 1000MW Bedsted Struer Bilstrup Loldrup Mosbæk Tjele Tinghøj Hornbæk Moselund 400MW Mesballe Åstrup Tange 800MW Horns Rev A 160 MW Idomlund Videbæk Stovstrup Karlsgårde Lykkegård Bredebro Revsing Endrup Holsted Ribe Herning Sdr. Felding Andst Kassø Askær Thyregod Bjørnholt Magstrup Hørning Knabberup Landerupgård Studstrupværket Estrupvej Skærbækværket Tyrstrup Enstedværket Trige Hatting Ryttergård Malling Graderup Kingstrup Abildskov Mollerup Hasle Høskov Mårslet Sperrestrupgård Kyndbyværket Ølstykkegård Nr. Asmindrup Bramdrup 600MW Fynsværket Fraugde Odense Sydøst Svendborg Stigsnæsværket Kalundborg Asnæsværket Hejninge Østerholm Torslunde Kirkeskovgård Næstved Lyngerup Skibbygård Ringsted Rislev Orehoved Nyrup Valseværket Hovegård Kamstrup Haslev Fensmark Borup Jersie Spanager Blangslev Bjæverskov Masnedøværket Mosedegård Teglstrupgård Stasevang Allerødgård Gørløsegård 600MW 2500MW Sønderborg 400MW Radsted Vestlolland Rødby Eskilstrup Idestrup Nysted 165 MW 4

Dette stiller krav til udnyttelse af VE - men helst markedsbaseret Nyt paradigme: Forbrug skal følge produktion 50,5 Hz 50,0 Hz Elproduktion Elforbrug 49,5 Hz Effektbalance i elsystemet, også med 100% af forbruget dækket af VE-baseret el. Traditionelt har produktionen fulgt forbruget. 5

Kobling mellem marked og effektbalance Prognose/pris-usikkerhed med gate closure optil 36 timer før Vind for Horns Rev og DK1-18. november 2009 i forhold til elspotprisen 6

Flaskehalse i lokale net 100 MW gammel transformer 60 kv 60 kv 10 kv 60 kv 10 kv 200 MW nyt forbrug = ~ = ~ = ~ Distributionsnettet er i dag traditionelt dimensioneret til en begrænset samtidighed af det klassisk installerede forbrug. De lokale net er dermed ikke klar til fremtidens nye prisfleksible forbrug som elbiler og varmepumper. 7

Spændingsudfordringen i lokale net 10 kv 10 kv 0,4 kv 10 kv 0,4 kv 10 kv 0,4 kv 0,4 kv Større variation i effekttransporten i lokalnet gør det sværere at fastholde en stabil spænding HVIS ikke spændingen styres mere intelligent. 8

Indhold Udfordringen for elsystemet frem mod 2025 Energinet.dk s indsats Oplæg til fremtidens Smart Grid styringskoncept 9

Løsningen: Verdens bedste VE baseret elsystem Vindkraften kan indpasses effektivt med: Robust transmissionsnet med stærke udlandsforbindelser Sammenhængende energisystem med stor fleksibilitet Intelligent styring med aktivering af decentrale ressourcer 10

Elinfrastrukturen planlagte og mulige projekter Vindkraften kan balanceres i større område - spredt vindkraft kan give gensidig støtte Forskelle i elsystemer kan udnyttes - stor synergi mellem vindkraft og vandkraft Robusthed giver større driftssikkerhed - sikker håndtering af skiftende energitransporter? Ny EU støtte Kriegers Flak 150 m North Sea Grid (COBRA) 86,5 m 11

Sammentænkning af energisystemer 18 TWh vindkraft i 2025 ~ 50% af eksisterende el-årsforbrug Transport El Gas Fjernvarme 12

Elektricitet lagrings muligheder Elektricitet Lager Elektricitet Elektrolyse Brint Fuel Cell Kedler Vand Varme Kompressor Luft Turbine Pumpe Vand Turbine AC/DC Batteri DC/AC Fleksibilitet og minimale tab er nøgle specifikationer 13

Gas-systemet som integrator af vedvarende energi El El ved lav pris/overløb Gas-turbine El høj pris/spidslast Elektro- H2 (spidslast) Fjernvarme lyse FV Katalyse Biofuel Biomasse og affald Biomasseforgasning FV Gas Lager Metanol DME Opgradering Fjernvarme Fjernvarme til Metan Gas 14

Indhold Udfordringen for elsystemet frem mod 2025 Energinet.dk s indsats - Stærke transmissionsnet - Sammentænkte og fleksible energisystemer - Intelligent styring af elsystemet (Smart Grids) Oplæg til fremtidens Smart Grid styringskoncept 15

Smart Grid Det er mange beskrivelser og definitioner af, hvad et Smart Grid er. Energinet.dk definerer Smart Grid som: Intelligente elsystemer, der kan integrere alle tilkoblede brugeres adfærd og handlinger både dem der producerer el, dem der forbruger el, og dem der gør begge dele for effektivt at kunne levere en bæredygtig, økonomisk og sikker elforsyning 16

Hvad er Smart Grids? Produktionssiden Smart Grids Forbrugssiden Solceller Solvarme Vindmøller Kraftvarmeværker Mikro kraftvarme Geotermi Bølgekraft Brændselsceller Biogas Elnettet Kommunikation IT systemer Markedsplads Afbrydelighed Elmåling Styring Regulering Smart Houses Elbiler Varmepumper Elkedler Fleksibelt forbrug Erhvervskunder Prosumer Gl. elvarme Fjernvarme 17

The American dream Smart Grid visionen fra Department Of Energy (DOE) Finder løsningen i Danmark 18 18

Unikke danske positioner - Sammenhængende energisystemer Kraftvarme Samproduktion af el og varme Vindkraft Store mængder miljøvenlig el Fjernvarme Elbiler Energisystem for lager og opsamling af energi Nyt fleksibelt elforbrug med stærk miljøprofil 60 % af boligerne i Danmark opvarmes med fjernvarme 19 19

Indhold Udfordringen for elsystemet frem mod 2025 Energinet.dk s indsats - Stærke transmissionsnet - Sammentænkte og fleksible energisystemer - Intelligent styring af elsystemet (Smart Grids) Oplæg til fremtidens Smart Grid styringskoncept 20

Energinet.dk s Smart Grids udvikling og Koncept 2025 er Smart Grid 2.0 21

Koncept 2025 - principper for fremtidens styringskoncept Effektiv effektbalancering Pan-europæisk markedskobling og koordination Aktivering af forbrug Gradvis ændring af markederne Aktiv styring af elnettet Avanceret tilstandsovervågning og estimering Aktivering af styrbare ressourcer Automatisk styring i elnettet Intelligent aktivering og styring af ressourcer Aggregering og VPP Fleksible styringshierarkier Agent-teknologi med rollebaseret adgang til ressourcer Internationale standarder Fælles standardiseret informationsmodel Markedsmekanismer først, men teknisk aktivering er altid mulig 22

Smart Grid styring i elnet og -markeder Ressourcer Elsystem Netvirksomhed Vindmøller Celle kontrol Kraftvarme Elnet Teknisk VPP Forbrug fx industri Elmarkeder Markeds VPP Aggregatorer Balance Ansvarlig Virksomhed Eksisterende Nyt i EcoGrid EU 23 23

Distribueret forbrug og produktion (Prosumers) Sammenhængende løsninger - 10 MW aggregering hos BA - Kraftvarmeenheder - Gas motor, Gas turbiner, Biogas, Forgasning, Affald m.v. - Nødstrømsanlæg - Industri anlæg - El kedler, varmepumper - Køleanlæg - Brint produktion - Elbiler Krav - Produktion og forbrug hver for sig - Online verifikation 2 MW 800 kw Varme pumper VPP = Virtual Power Plant 600 kw 700 kw Balanceansvarlige PBA eller FBA 400 kw 300 kw ±10 MW 3 MW 200 kw Kedler 5 MW 24

Fokus på hele elmarkedet Markedsværdi / pris i elsystemet Mængde af MWh handlet i elsystemet Marked: Finans Marked Spot Marked (NordPool) Intra-day Marked (Elbas) Automatiske regulerkraft Residual Distribueret produktion Små <5 MW CHP enheder µchp enheder Solceller (DC/AC) Fuel Cells (DC/AC) Virtual Power Plants Driftstimen Nyt: Realtidsmarked System tjenester Frekvens kontrol Spænding og Mvar flow Hurtige MW reguleringer El lager Start fra dødt net Fleksibelt forbrug Elbiler, transport Varmepumper Private huse El kedler Industri, proces energi 25

Elementer i Smart Grid styringssløjfen - generelt Styring1 (Agent) Styring2 Andre aktører Kommunikation Kommunikation Kontrolboks m. RBAC (Agent eller Gateway) Status for tilgængelighed Kontrol og styresignaler Sensor data Actuator Elsystem 26

Flaskehalse i lokale net 60 kv 100 MVA gammel transformer 60 kv 10 kv 60 kv 10 kv 200 MW nyt forbrug = ~ = ~ = ~ Distributionsnettet er i dag traditionelt dimensioneret til en begrænset samtidighed af det klassisk installerede forbrug. De lokale net er dermed ikke klar til fremtidens nye prisfleksible forbrug som elbiler og varmepumper. 27

SCADA/DMS (Agent) Netvirksomhed (DSO) Teknisk VPP i celle 150 kv Celleregulator Teknisk VPP 60 kv 60 kv 60 kv 60 kv 10 kv 10 kv 10 kv 60 kv 60 kv 60 kv 10 kv 10 kv 60 kv 10 kv 28

Hierarkisk agentstruktur i fremtidens elsystem Agent Niveau 4 (DSO B) Agent Niveau 5 (TSO) Agent Niveau 4 (DSO A) Agent Niveau 3 (150/60 kv station) Agent Agent Agent Niveau 2 (60/10 kv stationer) Agent Agent Agent Agent Niveau 1 (Anlæg/Radialer ) Agent Agent Agent Agent Agent Agent Niveau 0 (DG enheder) ~ ~ ~ 29

Styring af elnettet og aktivering af elnettets ressourcer herunder distributionsnettenes støtte til transmission HVAC DE HVDC NL HVDC NO/SE HVAC SE SC SC Optimal udnyttelse af ressourcer til støtte for transmissionsnettet. Tekniske VPP gennem celleregulatorer yder spændings- og var-støtte til transmissionsnettet på lige for med vindmølleparker, centrale værker, synkronkompensatorer (SC) og FACTS (f.eks. SVC eller STATCOM) 30