Energiatárolóval megvalósított vezérlési stratégiák a decentralizálódó villamosenergia-rendszer számára

Energiatárolóval megvalósított vezérlési stratégiák a decentralizálódó villamosenergia-rendszer számára Táczi István Villamosmérnök MSc hallgató [email protected]

2016.03.24.

Tehetséges hallgatók az energetikában

Tartalom • • • • • • • •

Motiváció és aktualitás A modellezés szükségessége Bemeneti adatok képzése Demonstrációs hálózat A szimulációs környezet funkciói Karakterisztikus adatok, leképezés Stratégiák és eredmények Konklúzió, összegzés 2016.03.24.


2

Az energiatárolás motivációja • Növekvő megújuló részarány  változó hálózati struktúra

Forrás: Marting Crouch, OfGem

2016.03.24.


3

Telepítés menete • Alapgondolat: ötlettől a megvalósításig • Problémák: költségek, műszaki paraméterektegyük mérhetővé • Teljes körű, jól leírt bemenő adat • Működőképes vezérlési eljárások • Pontos és áttekinthető értékelés

2016.03.24.


4

Modellalkotás • Szükséges paraméterek: – Névleges teljesítmény – P,Q görbe (felbontás, hossz) – További paraméterek pl. veszteségszámításhoz

• Profilok bevitele: – Sztochasztikus modell is vizsgálható – Tároló elem megjelölése – Elemek esetén darabszám korlát (bővíthető)

Napelemek kW(t) 40 30 20 10 0

Hőszivattyú kW(t) 6 5 4 3 2 1

Forrás: ELMŰ

2016.03.24.

0


5

Az Élhető Jövő Park 1. Napelem-rendszer  Telepítés 2012.09.19-én  15,6 kW beépített teljesítmény  Teljes felület: ~100 m2

2. E-Mobility töltőoszlopok  1 Easy Station + 1 Easy Box telepítve  3 különböző típusú csatlakozó kábel

4b. Hőszivattyú  Telepítés 2013. 5. hó  Levegő – víz rendszerű  14 kW hő teljesítmény  5,2 kW villamos teljesítmény

1b. Napelem-rendszer  KEOP  23 kW beépített teljesítmény  Teljes felület: ~150 m2

1

2 44

A fóti Gyermekváros és Lovasterápiás Központ területe

5. Mikro-vízerőmű  Telepítés 2013.08.27-én  200 W beépített teljesítmény  PowerPal kis esésű vízturbina

3 3. Szélturbina  Telepítés 2013.07.25-én  20 kW beépített teljesítmény  Oszlopmagasság: 18 m  Rotorátmérő: 10 m

Forrás: ELMŰ

5

4a. Akkumulátortelep  Telepítés 2014. 3. hó  20 kVA maximális teljesítmény  40 kWh tárolókapacitás  ~1400 teljes töltési ciklus  186 db Hoppeke 4OPzV akku

4. Látogatóközpont  300 m2 bemutatóterem tablókkal, kivetített prezentációkkal és modellekkel  RWE Smart Home koncepció magvalósítása  Padlófűtés és – hűtés

6.

A szimulációs környezet funkciói Dimenzió

Funkció

Start

Óra

Kezdőidőpont

Step

Óra

Időfelbontás

Stop

Óra

Leállási időpont

Egész

Vezérlő algoritmus választás

%

Hatásfok

MWh

Kiindulási energiaérték

Response

Óra

Válaszidő

Sizing

I/H

Méretezési eljárás bekapcsolása

MidPrice

$/MWh

Mediánérték

UpLimit

$/MWh

Eladási határ

LowLimit

$/MWh

Vételi határ

MaxCycle

Egész

Ciklusszám

Power

MW

Névleges teljesítmény

Capacity

MWh

Névleges kapacitás

SwitchOff

Óra

Kikapcsolási művelet

SwichBack

Óra

Bekapcsolási művelet

Név

StorageStrategy Efficiency Energy

2016.03.24.

Megvalósított stratégiák • • • •

Virtuális szigetüzem Energiakereskedelem I. Energiakereskedelem II. Biztonsági tartalékképzés • Meddőteljesítmény kompenzálása • Méretezés szigetüzemre • Méretezés tartalékképzésre


7

Tároló karakterisztika elemei • • • • • • •

Kapacitás határfeltétel Hatásfok Ciklusszám Teljesítmény (méretezés) Kapacitás (méretezés) Válaszidő Továbbiakban: E/P sűrűség 2016.03.24.


8

Virtuális szigetüzem Cél: a vizsgált hálózatrész önálló működése, azaz a csatlakozási pontról vételezett energia minimalizálása

•

Vételezett teljesítmény 15 perces bontásban 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Power (kW)

2016.08.30.


9

Virtuális szigetüzem •

A működés közben beállított teljesítményértékek és kialakuló kapacitásértékek megjelenítésével megtalálhatjuk a kritikus időpontokat (15 perces bontás) 50 40

Tárolt energia minimuma

30

20 10

Túltermelés és kapacitáshatár

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

-10 -20

Szükséges teljesítménykövetés

-30 Energy (kWh)

2016.08.30.

Power (kW)


10

24

Energiakereskedelem • Alapelv: a microgrid megújuló energiaforrásaiból származó energia eladása kedvező áron • 1. stratégia: vételi és eladási küszöb feltételek: ha nincs kisütés, túltermelésből feltöltés történik • 2. stratégia: előre felvett középérték, folyamatos üzem

2016.03.24.


11

Energiaár adatok, kritikus pontok Energiaár, kereskedési küszöbök €/kWh 70 60

50 40 30 20 10 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Ár

2016.08.30.

Felső

Alsó

Medián


12

Energiakereskedelem 1. Energiakereskedés alsó és felső küszöbökkel 50

40 30

Kisütés 20

10 0

100% töltöttségnem vételez 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

-10

18

19

20

21

22

23

24

Kisütés

-20

Túltermelésből feltöltés -30 Energy (kWh)

2016.08.30.

Power (kWh)


13

Biztonsági tartalékképzés • Tisztán megújuló energiából képzett tartalék (lehetne minimális idő alatt visszaálló is) • Kritikus termelő elem (vagy csatlakozási pont) meghibásodása esetén áll üzembe • Teljesítményáramlás-követő kisütés és töltés • A bemutatott karakterisztikán 2 órakor történik meghibásodás, majd az elem visszaáll 14 órakor

2016.08.30.


14

Biztonsági tartalékképzés Kiesési tartalékképzés energiatárolóval 50

Kiesés

Visszaállás

40

Kapacitáshatár elérése

30 20 10 0 0 -10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Szükséges teljesítménykövetés

-20

Megújuló energiaforrásokból feltöltés

-30 Energy (kWh)

2016.08.30.

Power (kW)


15

Méretezési eljárás 0 0.75 1.5 2.25 3 3.75 4.5 5.25 6 6.75 7.5 8.25 9 9.75 10.5 11.25 12 12.75 13.5 14.25 15 15.75 16.5 17.25 18 18.75 19.5 20.25 21 21.75 22.5 23.25 24

Méretezési számítás biztonsági tartalékképzéskor 0

25

Nagy teljesítményigény

-20

20

-40

15

-80

-100

10

Teljesítmény

Energia

-60

-120 -140

5

-160

Teljes energiaigény

-180

0

Energy (kWh)

2016.08.30.

Power (kW)


16

Eredmények és kiértékelés • A feldolgozás célja a felhasználó számára biztosítani:

– Műszaki: teljesítménymennyiségek (P,Q), kiterheltség, feszültségváltozások – Speciális műszaki: vételezett összes energia, vételezett csúcsteljesítmény (Virtuális szigetüzem), áthidaló képesség – Optimális méretek – Gazdasági: megtérülési idő, profilváltoztatás lehetőségei, díjszabási keret változtatás, kiegyenlítő energiák

• A számítások MS Excel segítségével automatizálhatóak (változó időléptékezés esetén makrók szükségesek) • Továbblépések: ciklikus élettartam figyelembe vétele

2016.08.30.


17

Eredmények és kiértékelés Technikai alapadatok Projekt megtérülése 20

P [kW]

100

20000

Projekt pénzárama és jelenértéke (eFt)

E [kWh]

-20000

BEVÉTEL

-70000

Capital /kWh 10000 O&M /kWh

Capital

12

0 1

Beruházás-10000 teljes (USD)

550 2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

költsége 95000

-30000

55000

-40000

Solar system

40000

-50000

Fixed O&M [USD/Year] -60000

1200 évek

Energiaforgalom változtatás nyeresége [Ft/nap] 2016.08.30.

2554

Pénzáram

Nettó jelenérték


18

Áttekintés • A modellezés és szimuláció továbbfejlesztésekkel alkalmas lehet hálózatfejlesztési beruházások során a döntések támogatására, lehetséges változatok feltérképezésére – Gyakorlati felhasználhatóság:

 Ötlettől a megvalósítás hatásainak kvalitatív és kvantitatív elemzéséig végigkíséri a felhasználót  Teljes körű adathalmaz áll rendelkezésre bemenethez  Minden fontos paraméter befolyásolható  Méretezés, összehasonlítás és döntés megvalósítható

– Fő értékek:

 Általánosítások miatt tetszőleges modellen fut  Jól fejleszthető, bővíthető  Kevés beavatkozást igényel

2016.08.30.


19

Köszönöm szépen a megtisztelő figyelmet!

2016.08.30.


20

Energiatárolóval megvalósított vezérlési stratégiák a decentralizálódó villamosenergia-rendszer számára

Recommend Documents