A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon Magyar Elektrotechnikai Egyesület, Nyugdíjasok KKP Szervezete Dr. Hartmann Bálint, egyetemi adjunktus
[email protected]
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport
Tartalom • Megújuló energia a világban • Szélenergia a világban • Úton a rugalmas villamosenergia-rendszer felé
• A magyarországi helyzet
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
2
Renewable energy outlook 2012-2035 • A megújuló alapú villamosenergia-termelés
háromszorosára nő, eléri a 31%-ot • 50% víz, 25% szél, 7,5% napelem
• A bioüzemanyagok felhasználása 1,3 mboe/nap
mennyiségről 4,5 mboe/napra nő • Etanol 1 mboe/nap3.4 mbdoe/nap
• Bioüzemanyag adja a szárazföldi igények37%-át Brazíliában, 19%-
át az Egyesült Államokban, 16%-át az EU-ban
• 6400 Mrd USD-nyi befektetésre van szükség 2010 és 2035
között
• 94% az energetikai szektor aránya, ezen belül is szél (2100 Mrd
USD), víz (1500 Mrd USD) és nap (1300 Mrd USD) • OECD országokban szél és napelemek, nem OECD területeken víz és szél 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
3
Renewable energy outlook 2012-2035 • 2011-ben 88 Mrd USD-t költött a világ megújulós
támogatásra, 24%-kal többet, mint 2010-ben • 2035-re 240 Mrd USD a cél
• Az időszak teljes támogatási összege elérheti a 3500 Mrd USD-t
• Az eredmény 4,1 Gt CO2 „megtakarítása” lehet 2012 és
2035 között
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
4
A világ primerenergia-felhasználása üzemanyagok szerint (Mtoe)
Forrás: International Energy Agency
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
5
OECD országok primerenergiafelhasználása
-11%
Forrás: International Energy Agency
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
6
Villamosenergia-termelés forrás szerinti megoszlása egyes régiókban
Forrás: International Energy Agency 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
7
A megújulók részaránya a villamosenergiatermelésben világszinten
Forrás: International Energy Agency 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
8
2010 és 2035 között felépítendő többlet erőművi kapacitások világszinten
Forrás: International Energy Agency
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
9
Az energetikai szektorba irányuló befektetések 2012 és 2035 között
2015.02.17.
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
10
Megújuló támogatások világszinten
Versenyképesség Kiöregedő kapacitások
Forrás: International Energy Agency
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
11
Megújuló alapú villamosenergia-termelést és bioüzemanyagokat érintő támogatások összege világszinten
Forrás International Energy Agency
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
12
Átlagos végfelhasználói villamosenergia-árak szerkezete Európában, 2011
20% 4%
12%
11%
Forrás: International Energy Agency 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
13
Átlagos végfelhasználói villamosenergia-árak világszinten
4% 15% 6% 12%
3%
5% 7%
Forrás: International Energy Agency
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
14
„Beragadó” megújulós támogatások
Forrás: International Energy Agency
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
15
Szélerőművi kapacitások a világban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
16
Szélerőművi kapacitások a világban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
17
Szélerőművi kapacitások a világban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
18
Mi várható a közeljövőben?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
19
Mi várható a közeljövőben?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
20
Mi várható a közeljövőben?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
21
Mi várható a távoli jövőben?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
22
Mi várható a távoli jövőben?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
23
Mi várható a távoli jövőben?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
24
Merre tartunk? Úton a rugalmas villamosenergia-rendszer felé
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
25
Rugalmas villamosenergia-rendszer • Rugalmasság • Alkalmazkodás a változó termelési és fogyasztási viszonyokhoz • Alkalmazkodás a rendszerben bekövetkező tervezett vagy váratlan termelés- és terhelésváltozásokhoz • Gradiens képességek • Erőművek szintjén • Gyors indítás • Széles terhelési tartomány • Gyors terhelésváltoztatás • Egyéb eszközök szintjén?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
26
Változékony megújuló energia (VRE – Variable Renewable Energy) • VRE penetráció bővítésének nehézségei • Időjárásfüggés (hely, idő) • A befogadó villamosenergia-rendszer rugalmassága és a terhelés sajátosságai • Alacsony VRE penetrációnál nem korlát a rendszer
befogadóképessége
• Éves termelés 5-10%-a közötti érték
• Feltéve, hogy • Elkerüljük a hot spotok kialakulását • Garantáljuk, hogy a VRE is részt vesz a rendszer stabilitásának
biztosításában, ha szükséges • Megfelelő előrejelzés
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
27
VRE integrációja • VRE alapvetően nem jelent újdonságot üzemeltetési
szempontból
• Változó rendszerterhelés • Termelői kiesések • Kis penetrációnál (2-3% alatt) javít a jelenlegi helyzeten
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
28
VRE integrációja • Műszaki szempontból 25-40% os penetráció is elérhető, a
jelenlegi rugalmasság mellett • Költségek?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
29
VRE integrációja • Költségek? • Merit-order hatás (árak) • Alaperőművek, szabályozó erőművek
• Átmeneti hatás (kihasználtság) • Szabályozó erőművek
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
30
VRE integrációja • Nagy mennyiségű VRE integrálása új megközelítést
igényel rendszerszinten is
• Nem kezelhetjük külön az új VRE-k telepítését a rendszer egészétől
– ez a költségeket is meghatározza
• A sikeres integráció feltételei • Rendszerbarát VRE telepítés • Használjuk ki a technológiák nyújtotta lehetőségeket
• A villamosenergia-rendszer és –piac üzemeltetésének javítása • Használjuk ki jobban meglévő eszközeinket
• Befektetés további rugalmas termelőkbe • Gondolkodjunk hosszabb távon
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
31
Rendszerbarát VRE telepítés • Használjuk ki a technológiák nyújtotta lehetőségeket • Időzítés • Megfelelő infrastrukturális előkészítés
• Elhelyezés és technológiai mix • Különböző termelők időbelisége
• Műszaki képességek kihasználása • Rendszerszintű szolgáltatások
• Rendszerbarát kialakítás • A cél nem kizárólag a termelt energia maximalizálása
• Termelői korlátozás • Nagy változékonyság miatti magas árak elkerülése
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
32
A villamosenergia-rendszer és –piac üzemeltetésének javítása • Használjuk ki jobban meglévő eszközeinket • Villamosenergia-piac működésének javítása • Piaci folyamatok időállandója > VRE termelés időállandója
• A piacnak be kell áraznia a rugalmasságot • Rövid horizontú termékek (és piacok) támogatása
• Nem előfeltétel a liberalizált piac
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
33
Befektetés további rugalmas termelőkbe • Gondolkodjunk hosszabb távon • Stabil és dinamikus villamosenergia-rendszerek • Stabil rendszer = jól működő infrastruktúra = kevésbé rugalmas
környezet • Dinamikus rendszer = gyorsan fejlődő infrastruktúra = hosszú távú tervezés fontossága • VRE penetráció növelésének üteme • Kihasználatlan kapacitások kapacitáshiány
• Dekarbonizációs célkitűzések • Piacról kiszoruló alaperőművek sorsa
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
34
Befektetés további rugalmas termelőkbe • Lehetőségek • Fogyasztó oldali befolyásolás, elosztott hőtárolás • Költséghatékony megoldás • Nehezen becsülhető potenciál
• Energiatárolás • Gyorsan fejlődő terület • Költségek csökkentése szükséges
• Topológia • Hálózati összeköttetések növelése
• Erőmű retrofit • Projekt-specifikus költségek
• Nem vagy-vagy megoldások! • Központi elosztott • Erőmű tárolás • Korlátozás szabályozás 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
35
A magyarországi helyzet – szélerőművek integrálása a villamosenergia-rendszerbe
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
36
Szélerőművek integrálása a villamosenergia-rendszerbe • A szélerőművi termelés hazai alakulása 2013-ban • A szélerőművek termelési gradiensének vizsgálata • A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata
• A szélerőművek által igényelt szabályozási tartalékok
csökkentése
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
37
A szélerőművi termelés hazai alakulása 2013-ban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
38
A szélerőművi termelés hazai alakulása 2013-ban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
39
A szélerőművi termelés hazai alakulása 2013-ban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
40
A szélerőművi termelés hazai alakulása 2013-ban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
41
A szélerőművi termelés hazai alakulása 2013-ban • 328,93 MW • 47 működő (nem HMKE) erőmű • 40 KÁT rendszerben • 7 azon kívül • 52 működő HMKE • 395 kW • 2182 órás kihasználás • 719 GWh villamosenergia-termelés • 14,68 Mrd Ft támogatás
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
42
A szélerőművi termelés hazai alakulása 2013-ban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
43
A szélerőművi termelés hazai alakulása 2013-ban
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
44
A szélerőművek termelési gradiensének vizsgálata – a probléma Le irány Feljellegű irány • A szélerőművek jó közelítéssel sztochasztikus
[kW] kumulált relatív Relatív gyakoriság Leadott [%]teljesítmény Lefelé gyakoriság [%]
100 termelők 80 • A kinyerhető teljesítmény a szélsebesség harmadik 60 hatványával arányos 200040 175020 • A gyors szélsebesség-változás 1500 eredménye gradiens 0 1250 esemény 0 Le irány 5 10 15 20 Fel 25irány 30 35 40 1000
750 100 500 90 80 250 70 600 50 40 0 30 20 10 0
45
50
Gradiens tartomány Le irány 1000 MW Fel irány[MW/perc] 1000 MW
• A villamosenergia-rendszer gradiens szabályozási
képességei nem mindig elégségesek5
2015.02.17.
10 15 Szélsebesség [m/s]
20
25
0 - 2,5 2,5 - 5 5 - 7,5 7,5 Szélerőművek gradiense [MW/perc]
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
45
A szélerőművek termelési gradiensének vizsgálata – a módszerek • A rendelkezésre álló adatok feldolgozása
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
46
A szélerőművek termelési gradiensének vizsgálata – a módszerek • Statisztikai kiértékelés: • Hány időegységnyi hosszúságúak az energiatároló által végzendő egyes le- illetve fel irányú gradiens kisegítési periódusok? • Átlagosan hány időegységnyi hosszúságúak az energiatároló által végzendő le- illetve fel irányú gradiens kisegítési periódusok? • Milyen eloszlásfüggvény jellemzi az energiatároló által végzendő leilletve fel irányú gradiens kisegítési periódusok hosszát? • Mekkora gradiens kisegítést kell az energiatárolónak biztosítania az egyes le- illetve fel irányú szabályozási periódusok alkalmával? • Milyen eloszlásfüggvény jellemzi a szabályozási periódusokban az energiatároló által biztosítandó le- illetve fel irányú gradiens kisegítést?
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
47
A szélerőművek termelési gradiensének vizsgálata – a módszerek Eladott
Energiatároló
220
8
5
• Pnévleges, Enévleges , Pmax , η , pSOC , Ttároló • Technológiák
180 0:00
Termelés
Eladott
220
10
210
8
200
5
190
3:00
6:00
9:00 3 12:00 15:00 A szimuláció időtartama 0
180 0:00 3:00 6:00 9:0012:0015:0018:0021:000:00 A szimuláció időtartama
2015.02.17.
3
Energiatároló Energiatároló töltöttsége [MWh]
190 Szélerőmű termelt és hálózatra adott tlejesítménye [MW]
Szélerőmű termelt és hálózatra adott tlejesítménye [MW]
• Számítógépes szimuláció • MATLAB 210 • Szélerőmű és energiatároló kooperációját modellező program • Energiatároló 200
10
18:00
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
21:00
0 0:00
48
Energiatároló töltöttsége [MWh]
Termelés
A szélerőművek termelési gradiensének vizsgálata – az eredmények 400 400MW MW
700 700MW MW
1000 1000 MW MW
100000 25
száma gyakoriság relatív kisegítések Kumulált Gradiens [%]
90
Gradiens • Gradiens Gradiens kisegítések Gradiens Gradiens 20 80000 nagyságának kisegítések kisegítések • 2009-2011 közötti szélerőművi kisegítések kisegítések termelési adatok (MAVIR) átlagos hossza eloszlásának eloszlásának 70 száma hossza [perc] 95%-a [perc] 95%-a [perc] képezett • 15 perc alatt igénybe vehető forgó tartalék mennyiségéből [MW/perc] 15 60000gradiens (MAVIR) 330 MW 11 793 19 762 1,68 4 19 • 1 MW perces felbontás – 1 576 13 179 21 704800 adatpont 1,65 4 21 50 400 500 MW 15 228 24 623 1,62 4 22,5 •600Szélerőművi termelési adatok átskálázása 330, 400-500-…-1000 10 40000 MW 17 484 27 828 1,59 4 22,5 MW-ra 700 MW 19 814 31 081 1,57 4 23 30 800 MW 22 331 34 604 1,55 4 24 900 MW 24 948 38 270 1,54 4 24,5 20000 5 1 000 MW 27 616 42 049 1,52 3 25
A felhasznált adatsor
10 0 0 0
2015.02.17.
11
10
2
2 3 20 43-5 30 5 6-10 6 Gradiens Gradiens Gradiens kisegítés kisegítés kisegítések nagysága hossza hossza [MW/perc] [perc] [perc]
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
40
7 11-
50 8
49
A szélerőművek termelési gradiensének vizsgálata – az eredmények • A magyar villamosenergia-rendszerben a gradiens képesség
kisegítésére elsősorban le irányban van szükség, a fel irányú képességek lényegesen nagyobbak. • A szélerőművi kapacitás nagyságának növelésével nő a villamosenergia-rendszerben fellépő gradiens kisegítések száma, illetve azok összesített hossza is. Eltérő azonban a növekedés mértéke a két szabályozási irány esetén; a vizsgált szcenáriók esetén a le irányú kisegítések összesített hossza körülbelül kétszeresére nő, míg fel irány esetén háromszoros növekedés figyelhető meg. • A gradiens kisegítések számának növekedésével csökken ezen kisegítések átlagos időtartama. Ennek elsődleges oka, hogy a szélerőművi kapacitás növekedésével jellemzően a rövidebb (12 perces) gradiens képesség túllépések száma növekszik, a hosszabb periódusok aránya így csökken. 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
50
A szélerőművek termelési gradiensének vizsgálata – az eredmények • A gradiens kisegítések számának növekedésével csökken ezen
kisegítések átlagos időtartama. Ennek elsődleges oka, hogy a szélerőművi kapacitás növekedésével jellemzően a rövidebb (12 perces) gradiens képesség túllépések száma növekszik, a hosszabb periódusok aránya így csökken. • A le irányú gradiens kisegítések nagysága a szélerőművi kapacitás növekedésével együtt nő, fel irányban azonban ez a növekedés a 600-700 MW-os tartományban megáll, majd csökkenésbe megy át. A jelenség oka ezúttal is a rövidebb kisegítések arányának növekedésében keresendő. • A magyar villamosenergia-rendszer gradiens képességeinek kisegítésére vizsgálataim alapján legalább egy 25 MW-os névleges teljesítményű, maximális teljesítménnyel 4 perc folyamatos üzemet biztosítani képes (tehát kb. 1,66 MWh kapacitású) energiatároló egységre van szükség, feltételezve, hogy a szabályozásba bevont erőművi blokkok száma és teljesítménye nem növekszik. 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
51
A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata – a probléma Negyedórák száma
Leszabályozási tartalék Felszabályozási tartalék sztochasztikus jellege miatt nehéz 80 000 80 000 A szélsebesség előrejelzésének 60hibája Gauss eloszlású, a 60•000 000 40 000 40 000 termelésé nem az 20 000 20 000 •A nem megfelelő előrejelzés eredménye menetrendi hiba 0 0 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 Tény kapacitás 330 MW-ra extrapolált kapacitás Rendelkezésre álló és igényelt teljesímények Rendelkezésre álló és igényelt teljesímények [MW] [MW] 14 12 10 8 6 4 2 0 Relatív gyakoriság [%]
• A villamosenergia-rendszer szabályozási képességei nem
mindig elégségesek
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Negyedórák száma
• A szélerőművek termelésének előrejelzése annak Szélerőművi leszabályozási igény Szélerőművi felszabályozási tartalék
Forrás: M. Lange, U. Focken, „Physical Approach to Short-Term Wind Power Prediction”
Menetrendtől való eltérés [MW]
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
52
A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata – a módszerek • A rendelkezésre álló adatok feldolgozása
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
53
A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata – a módszerek • Statisztikai kiértékelés: • Hány időegységnyi hosszúságúak az energiatároló által végzendő egyes le- illetve fel irányú szabályozási periódusok? • Átlagosan hány időegységnyi hosszúságúak az energiatároló által végzendő le- illetve fel irányú szabályozási periódusok? • Milyen eloszlásfüggvény jellemzi az energiatároló által végzendő leilletve fel irányú szabályozási periódusok hosszát? • Mekkora energiaigényt jelentenek az energiatároló által végzendő egyes le- illetve fel irányú szabályozási periódusok? • Átlagosan mekkora energiaigényt jelentenek az energiatároló által végzendő le- illetve fel irányú szabályozási periódusok? • Milyen eloszlásfüggvény jellemzi az energiatároló által végzendő leilletve fel irányú szabályozási periódusok energiaigényét? • Mekkora eltérést kell az energiatárolónak kiszabályoznia az egyes leilletve fel irányú szabályozási periódusok alkalmával? • Milyen eloszlásfüggvény jellemzi a szabályozási periódusokban az energiatároló által kiszabályozandó le- illetve fel irányú eltérést? 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
54
A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata – a módszerek Menetrend
Termelés
Eladott
Energiatároló
• Számítógépes szimuláció 40 • MATLAB • Szélerőmű és energiatároló kooperációját modellező program 30 • Energiatároló • Pnévleges, Enévleges , Pmax , η , pSOC , Ttároló
20
• Technológiák Menetrend
10
Termelés
Eladott
Energiatároló
50 [MW], [MWh]
[MW], [MWh]
50
40 30
0 20 0:00
3:00
6:00
9:00 12:00 15:00 A szimuláció időtartama
10 0 0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
18:00
21:00
0:00
0:00
A szimuláció időtartama
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
55
A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata – a módszerek 400 MW
P100
P99
P95
Eredeti
Statisztikai
700 MW
P100
P99
P95
Eredeti
Statisztikai
1000 MW
P100
P99
P95
Eredeti
Statisztikai
Nem kiszolgált le irányú szabályozási igények aránya [%]
• 40 Az adatok időbelisége nagy mértékben befolyásolja a
szimuláció eredményét • 30 Bemenő adatsor feldarabolása és véletlenszerű összerendezése 25 35
20
15 10 5 0 1,0
2015.02.17.
1,5
2,0 2,5 3,0 3,5 Szabályozások átlagos hossza [x15 perc]
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
4,0
4,5
56
A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata – az eredmények 400 MW
700 MW
1000 MW
100
Kumulált relatív gyakoriság [%]
99
Szabályozások Szabályozások Szabályozandó • A felhasznált adatsor Szabályozások Szabályozások eloszlásának energiaigényének eltérések 80 98 átlagos hossza energiaigényének • 2009-2011 közötti szélerőművi termelési adatok (MAVIR) 95%-a eloszlásának eloszlásának [x15 perc] átlaga [MWh] 97 [x15 perc] 95%-a [MWh] 95%-a [MW] • 15 perc alatt igénybe vehető forgó tartalék mennyisége (MAVIR) 330 MW 2,36 7 19,74 75 90 60 •MW 96 400 2,55felbontás – 772 000 adatpont 25,34 100 110 15 perces 500 MW 2,78 8 34,25 150 130 95 Szélerőművi 330, 400-500-…-1000 600•MW 3,09 termelési10adatok átskálázása 44,26 210 155 700 MW 3,39 11 55,50 255 180 40 MW-ra 94
800 MW 900 93 MW 1 000 MW
3,71 3,98 4,22
13 14 15
68,69 82,27 95,80
325 405 470
200 225 245
20 92 91 90 0 0
2015.02.17.
50
5
100 10 150 15 200 Kiszabályozandó Szabályozási Szabályozási periódus energiaigény eltérés hossza nagysága [x15 [MWh] [MW] perc]
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
250 20
57
A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata – az eredmények • A magyar villamosenergia-rendszer szabályozási tartalékai le
irányban lényegesen kisebbek, mint fel irányban. • A szélerőművi kapacitás nagyságának növelésével nő azon periódusok száma és hossza, amikor a villamosenergiarendszer nem képes a szabályozási igények kiszolgálására. Ezen növekedés mértéke közel megegyezik a le- illetve fel irányú szabályozások esetén. • Az egyes beavatkozások alkalmával kiszabályozandó teljesítmény igény nagysága szintén a szélerőművi kapacitás nagyságával arányosan nő, azonban itt már megfigyelhető az eltérés a két szabályozási irány között, a fel irányú szabályozási igények gyorsabban nőnek. Ezzel szemben az energiaigények vizsgálatakor nem tapasztalható érdemi eltérés a növekedés üteme kapcsán. 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
58
A szélerőművek menetrendi hibájának vizsgálata – az eredmények • Minden vizsgálat tárgyát képező paraméter nagysága jó közelítéssel
lineáris függést mutat a szélerőművi kapacitás nagyságától, így amennyiben utóbbit a villamosenergia-rendszerben teljes beépített teljesítőképességének arányában adjuk meg, az energiatároló paraméterei is meghatározhatóak. A legkisebb méretű energiatárolót eredményező statisztikai kiértékelés alapján a tároló névleges teljesítménye a beépített szélerőművi összteljesítmény kb. 25%-ában, kapacitása pedig a beépített szélerőművi összteljesítmény 25-45%ában határozható meg. Utóbbi érték esetén a nagy eltérést az okozza, hogy az általam vizsgált legnagyobb beépítettségű, 1 000 MW-os szcenáriónál már jelentős különbség figyelhető meg a le- és a fel irányú szabályozási igények száma között. • A bemeneti adatsorok feldarabolása és újbóli, véletlenszerű összerendezése egyedi eleme a kutatásnak. Felhasználása átmenetet teremt a statisztikai kiértékelés és a számítógépes szimuláció módszere között, kölcsönösen enyhítve a két eljárás hátrányait. 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
59
A szélerőművek által igényelt szabályozási tartalékok csökkentése – a probléma • A szélerőművek menetrendi hibája következtében nagy
szabályozási tartalékigények lépnek fel • A magyarországi szélerőművek menetrendi hibája nagyobb a külföldi egységek hasonló adatainál • A szabályozási pótdíj bevezetése nem bizonyult kellő ösztönzőnek a folyamat megfordítására
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
60
A szélerőművek által szabályozási ±99%igényelt ±95% ±90% 80 tartalékok csökkentése – a módszerek • Lehetséges egyszerű eljárás a szabályozási tartalékok
70 60
[MW]
50
tervezésére a szélerőművek menetrendi hibájának felhasználásával
40 30 20 10 0 0:00
2015.02.17.
3:00
6:00
9:00 12:00 15:00 A szimuláció időtartama
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
18:00
21:00
61
A szélerőművek által igényelt szabályozási tartalékok csökkentése – a módszerek • Új típusú menetrendadási és átvételi rendszer • Determinisztikus helyett hibasávval jellemzett menetrendadás • Jutalmazó-büntető jellegű helyett differenciáltan jutalmazó
árrendszer (Alapár és Bónuszár)
• A vállalt pontosságtól függő Bónuszár meghatározásához szükséges
Célbevétel függvény
• Szabályozási tartalékok lekötése csak a szélerőművek által vállalt
hibasávon belüli hibák kezelésére
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
62
A szélerőművek által szabályozási ±99%igényelt ±95% ±90% 80 tartalékok csökkentése – az eredmények • Magyarországi szélerőműpark menetrendi és termelési
70 60
[MW]
50
adatai
• 4 db 2-2 hónapos periódus • RMS hiba nagysága 22, 18, 16 és 17%
40 30 20 10 0 0:00
2015.02.17.
3:00
6:00
9:00 12:00 15:00 A szimuláció időtartama
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
18:00
21:00
63
A szélerőművek által igényelt szabályozási tartalékok csökkentése – az eredmények • A bemutatott módszer átalakítja mind a menetrendadás,
mind a kötelező átvételi árak rendszerét, tisztán determinisztikus helyett hibasávval jellemzett menetrendadást és két árelemből álló, differenciáltan jutalmazó átvételi árakat használva. • A szélerőművek üzemeltetői számára az új rendszer nem ad érdemi többletfeladatot. Emellett az üzemeltetők új rendszer szerint kalkulált bevétele gyakorlatilag megegyezik a jelenlegi szabályozási rendszer mellett elérhető haszonnal, ha utóbbit a kötelezően átvett energiáért kapott ár és a szabályozási pótdíj különbségeként definiáljuk. 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
64
A szélerőművek által igényelt szabályozási tartalékok csökkentése – az eredmények • A rendszer a hasonló beépített teljesítményű
szélerőműveket azonos csoportban kezelné, így nem nyújtana indokolatlan előnyt a nagyobb teljesítményű parkoknak azok portfólió hatásból adódó kisebb menetrendi hibája miatt. • A probléma megoldására javasolt rendszer az ösztönzés megteremtése mellett lehetőséget nyújt a jelenleginél kisebb szabályozási tartalékok tartására, a szélerőművek menetrendi hibájának, mint valószínűségi változónak a figyelembevételével. • A bemutatott módszer több, egymás alternatívájaként is használható megoldást is eredményezhet, ezek közül a legjobb kiválasztása a megfelelő szabályozási peremfeltételek ismeretében lehetséges. 2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
65
Köszönöm a figyelmet!
[email protected]
2015.02.17.
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
66