The need for forecasting and flexibility: grid perspectives Workshop MeteoRES – 7 oktober 2013
Agenda Introduction Case Waaslandhaven R3 dynamic profile Conclusions
2
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Energy market Producers of Electricity CREG / VREG Importers of natural gas Elia
Distribution network operators
Fluxys
Suppliers Customers 3
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Eandis: Distribution grid operator Tasks • Manage, build and maintain the distribution grids for electricity and natural gas • Distribute, on the request of the suppliers, energy towards connected consumers • Act as social supplier for domestic ‘dropped’ customers • Promote rational use of energy • Manage the access register
Facts and figures
4
• 4 340 employees • Active in 234 towns and municipalities • ± 42 000 km of natural gas network ( once around the world ) • ± 94 000 km of electricity network ( twice around the world ) • 820 000 street lights • 1.6 million connections for natural gas • 2.5 million connections for electricity • 62 900 customers of ‘social supplier’ electricity • 47 900 customers of ‘social supplier’ natural gas 07/10/2013 MeteoRes - Eandis
Grote uitdaging voor de elektriciteitssector Hernieuwbare energie
Meer lokale productie • Lokale injectie zorgt voor opwaartse stroom • Fluctuerend en weinig controleerbaar • Het netwerk wordt bidirectioneel • Injectie tot terug in het transportnet
Besparing primaire energie
Shift van fossiele brandstoffen naar elektriciteit : • Relatief groter aandeel elektrisch verbruik • opkomst elektrische wagens • Warmtepompen
Probleem van gelijktijdigheid en benutting + Impact op processen Specifieke economische modellen Tarieven, contracten … 5
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Evolutie en prognose DP Eandis - distributienet
Groei van 84% tegen 2020
6
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Windenergie versus belasting Lastprofiel Wind
Lastprofiel Wind
Windenergie vs belasting
Decentrale productie dekt het afnameprofiel niet. GEEN GARANTIE OP GELIJKTIJDIGHEID tussen productie en afname.
Meer dan 50% piekvermogen slechts gedurende 10% van het jaar
Geen productie gedurende 10 tot 30% van het jaar
Sterk afhankelijk van weersomstandigheden Productie niet op plaats van gemiddeld verbruik 7
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Grote uitdaging voor de elektriciteitssector Hernieuwbare energie
Meer lokale productie • Lokale injectie zorgt voor opwaartse stroom • Fluctuerend en weinig controleerbaar • Het netwerk wordt bidirectioneel • Injectie tot terug in het transportnet
Besparing primaire energie
Shift van fossiele brandstoffen naar elektriciteit : • Relatief groter aandeel elektrisch verbruik • Opkomst elektrische wagens • Warmtepompen
Probleem van gelijktijdigheid en benutting + Impact op processen Specifieke economische modellen Tarieven, contracten … 8
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Grote uitdaging voor de elektriciteitssector Hernieuwbare energie
Meer lokale productie • Lokale injectie zorgt voor opwaartse stroom • Fluctuerend en weinig controleerbaar • Het netwerk wordt bidirectioneel • Injectie tot terug in het transportnet
Besparing primaire energie
Shift van fossiele brandstoffen naar elektriciteit : • Relatief groter aandeel elektrisch verbruik • opkomst elektrische wagens • Warmtepompen
Probleem van gelijktijdigheid en benutting + Impact op processen Specifieke economische modellen Tarieven, contracten … 9
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Energy market “Aangezien hernieuwbare energie voorrang krijgt moet CREG / VREG ik mijn productieeenheid flexibel inzetten”
“DeProducenten aanwezigheid van elektriciteit wind maakt het voor mij moeilijker om het evenwicht te Invoerders aardgas bewaren” Elia
“Kan ik mijn voordeel doen met decentrale productie en door actief deel te nemen in de markt?”
10
07/10/2013
“Het aansluiten van decentrale productie Fluxys vergt grote investeringen in het Distributienetbeheerders net dat voor afname ontworpen was” “Aangezien ik in mijn portefeuille klanten heb met weersafhankelijke Leveranciers productie wordt het voor mij moeilijker om mijn nominaties correct in te Klanten schatten” MeteoRes - Eandis
11
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Agenda Introduction Case Waaslandhaven R3 dynamic profile Conclusions
12
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Globale situering Kostenefficiënte integratie van decentrale productie In kader van missie, visie, waarden van Eandis: “duurzame technologische innovatie brengen om de bedrijfszekerheid van de netten te garanderen en de realisatie van de Vlaamse klimaatdoelstellingen te bevorderen”
Groei van 84% tegen 2020
13
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Windmolencurve
Windmeting + productiecurve
AMR-meting
14
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Welke uitdagingen? Spanningskwaliteit • Verplichting van Eandis om aan het technisch reglement te beantwoorden (o.a. norm EN-50160) • Doel: Spanningskwaliteit dient te worden verzekerd
Stroomgrenzen • Onze assets (bvb. kabels) hebben fysieke grenzen • Doel: Vermijden negatieve impact op levensduur
Kortsluitvastheid • Vermijden dat bij foutsituaties assets beschadigd raken.
15
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Haalbaarheidsstudie Waaslandhaven – rekenregels 4000
0
3000
-1000
2000
-2000
OK
1000
NOK
-3000 -4000
0
4000 3000 2000
Min afname + max injectie
1000
NOK
Capaciteitsgrenzen 0 -1000
tijdsprofiel
-2000
OK
-3000 -4000 16
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Geen aansturing
0
NOK
-500 -1000 -1500 -2000
Aansturing
-2500
OK
-3000 -3500 -4000 -4500
Aansturing: -Verminderen lokale productie -Vermeerderen (verschuiven) belastingen
17
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Investeren
Haalbaarheidsstudie Waaslandhaven – congestie
Studie van verschillende aansluitscenario’s Vijf verschillende aansluitwijzen: • Bestaand 36kV-net • Investering in 15.6kV-net • Nieuw 36kV-net
Onderzocht in deze studie
• Smart aansluiting op 15.6kV-net • Smart aansluiting op nieuw 36kV-net
Per aansluitwijze verschillende windturbines in scope Kostenanalyse voor het volledig scenario Doel: identificeren van aansluitwijze met grootste maatschappelijke baat 18
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
19
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Rekenregels – Klassiek vs. Slim aansluiten Klassiek aansluiten • Klassieke studieregels worden toegepast • Elke WT kan op elk moment alle energie injecteren* • Netinvesteringen worden uitgevoerd waar nodig
Slim aansluiten onder klassieke netgrenzen • Meer WT worden toegelaten dan klassiek • Bij overschrijding (klassieke) grenzen net: aansturen • Netinvesteringen kunnen vermeden worden
Slim aansluiten met dynamische netgrenzen • Klassieke netgrenzen kunnen tijdelijk worden overschreden • Alternatieve technieken worden gebruikt om verloren groene energie te verminderen (bvb. DSM)
20
* In normale netuitbatingstoestand
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Forecasting (1)
Geen aansturing
0
NOK
-500 -1000 -1500 -2000
Aansturing
-2500
OK
-3000 -3500 -4000 -4500
Aansturing: -Verminderen lokale productie -Vermeerderen (verschuiven) belastingen -Dynamisch (tijdelijk) verleggen grenzen (Realtime Line Rating) 21
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Investeren
Realtime Line Rating
Forecasting (2) Realtime Line Rating
22
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Forecasting (3) Demand Side Management
Reconfiguration of the network Storage (?) 23
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Conclusie (1) Technische flexibiliteit • Noodzaak: – Bereiken globaal technisch economisch optimum
• Meerwaarde: – Maatschappij en aanvrager
• Beperkt gebruik: – Indien markt en andere optimalisaties niet voldoende zijn – Laatste woord bij DNB (intelligente beveiliging)
24
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Conclusie (2) WAT :
Actief netwerk management Realtime controle van productie en consumptie Maximaal gebruik van bestaande netcapaciteit via realtime line rating Geavanceerde voorspellingen van decentrale productie Optimalisatie algoritmes in het DMS
HOGE INVESTERINGEN
LAGE INVESTERINGEN, SMART ICT, MEER GROENE ENERGIE ICT ICT ICT ICT
ICT
€€
€€
ICT
ICT
ICT
OBJECTIEF :
Snellere aansluiting van decentrale productie Beperkt verlies aan groene energie positieve case voor de klant
maximaal groene energie beschikbaar en
Kostenefficiënte integratie van decentrale productie 25
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Conclusie (3)
2012
2013
2014
2015 Netkoppeling WTs
Niet fase afhankelijke taken • Optimalisatie architectuur • Tooling
Fase 1 - Congestiemanagement • Stroomcongestie • Spanningscongestie • End-to-end architectuur
Fase 2 – ANM & Ancillary Services Eandis/Elia • Realtime Line Rating • DSM • Forecasting
Fase 3 – Integratie in marktwerking • Markt flexibiliteit
• Reactief 26
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
2016
Agenda Introduction Case Waaslandhaven R3 dynamic profile Conclusions
27
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
R3 dynamic profile (2014) Scope R1-reserve
Automatisch reageren op ∆f Reactie binnen 0-30’’ Max gedurende 15’
R2-reserve
Automatisch op- en afregelen Reactie tussen 30’’ en 15’ Zo lang als nodig
R3-reserve Injectiereserve
Afnamereserve R3-dynamic profile
28
07/10/2013
Manueel op vraag van Elia Reactie tussen 30’’ en 15’ Zo lang als nodig Voor Proef: Max 50 MW (per BSP min 5MW) Maximaal 2h Steeds beschikbaar
MeteoRes - Eandis
R3-2014 as first Flex product of Elia What: • Control of loads (or generation) on MV network • through aggregators
Risks for DSO: • Activation can cause congestions – E.g. take away the load in areas with too much local generation
Solution: • Prequalification of the EAN’s offered by aggregators • Yes (green zone) or No (red zone) answer
29
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Auction
DSO
contract
30
Prequal.
07/10/2013
Technische as
Elia
R3 2014
Actions
Settlement
MeteoRes - Eandis
31
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
DSO
Auction
Incidents
contract
+ Exceptional events
Condit. Prequal. Predict.
Incidents + Exceptional events
Technische as
Elia
R3 2014 and further
Actions
Active Net Mgt
Settlement
“pre-check”
32
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
Agenda Introduction Case Waaslandhaven R3 dynamic profile Conclusions
33
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
General objectives of the DSO Execute global economical optimum with in mind: • Maximal support of the policy objectives – optimal integration of the decentralized generation
• Maximal operational safety of the distribution Grids – Guaranteed reliability & availability – Guaranteed Power quality
Maximal facilitation of the free market processes • Maximal services by DSO • Maximal engagement of customers towards the free market processes
34
07/10/2013
MeteoRes - Eandis
35
