Óbudai Egyetem KVK Villamosenergetikai Intézet A szélenergia termelés hálózatba integrálásának hazai lehetőségei

Óbudai Egyetem KVK Villamosenergetikai Intézet

A szélenergia termelés hálózatba integrálásának hazai lehetőségei dr. Kádár Péter ÓE KVK VEI [email protected]

Szélerőművek integrálása


Tévhitek és nem alkalmazható megoldások Megoldások • A szivattyús tározós erőművek szerepe • Gázerőművek • A sok vízerőmű teszi lehetővé a szélenergia együttműködése integrálását szélerőművekkel • A menetrend adás hatása a • A 100 %-os tartalékolás kérdése szabályozási igényre • A költséges zöld energia • Szélerőművi termelés • A rendszer szabályozhatatlanságát a szélerőművek szabályozása és korlátozása okozzák… • Területi diverzifikáció • A széljárást nem lehet előre becsülni • Lokális irányító-szabályozó • Erőművek hirtelen leállása központok (aggregáció) • Intraday tőzsdei ügyletek Kvázi megoldások - Központi hidrogén előállítás HAZAI HELYZET: hálózati csatlakozással, rendszerirányítói A NYUGATEURÓPAI szabályozással ORSZÁGOKHOZ KÉPEST • Üzemvitel a jelenlegi gyakorlattól eltérő, műszakilag lehetséges erőművi blokkösszetétellel ARÁNYTALANUL KEVÉS SZÉLERŐMŰVÜNK VAN OMSZ 2012.04.18.

Global cumulative installed wind capacity 1996-2010 Global Wind Energy Council 2010 (GWEC)

OMSZ 2012.04.18.


MW

Wind energy application in Europe


OMSZ 2012.04.18.

EWEA,

Termelt energiamennyiség


• Ha 1000 MW-nyi szélerőmű 20 %-os kihasználtsággal termelne 1 évig, akkor ez • 365 x 24 x 1000 x 0,2 = 1.752.000 [MWh] • 1,752 TWh = a bruttó fogyasztás 4,47 %-a Energetikailag nem sok.

OMSZ 2012.04.18.

Teljesítmény arányok

Ez már sok!

Korlátozás Forrás: A magyar villamosenergia-rendszer 2005. évi statisztikai adatai, MVM Zrt., 2006 ! OMSZ 2012.04.18.


Mekkora?

V27 – 225 kW

E-40 600 kW OMSZ 2012.04.18.


E-48 800 kW

Mekkora?

MD-77 1,5 MW V-90 1,8 MW OMSZ 2012.04.18.


E-70 2 MW

Hány darab erőmű torony… …képvisel 1000 MW beépített teljesítményt? • V27 225 kW 4444 db • E-40 600 kW 1666 db • E-48 800 kW 1250 db • MD-77 1,5 MW 666 db • V-90 1,8 MW 555 db • E-70 2 MW 500 db Sok.

OMSZ 2012.04.18.


A szivattyús tározós erőművek szerepe • • • • •


Nem a szélerőművekhez találták ki Csak újabban vonják be a szabályozásba Segíti a szélerőműveket Nem lehet csak a „szélvillanyt” eltárolni (bővebben: DR. GERSE KÁROLY: MIÉRT KELL TÁROZÓS VÍZERÔMŰ? A MAGYAR VILLAMOS MŰVEK KöZLEMÉNYEI, XLIV.ÉVFOLYAM 2007. 1–2.SZÁM)

OMSZ 2012.04.18. Hotel Benczúr 2008.04.02.

Forrás: www.ucte.org

A sok vízerőmű teszi lehetővé a szélenergia integrálását…


• Segít, de nem szükségszerű feltétel • Szabályozó kapacitás kell a rendszerbe

Forrás: www.ucte.org

OMSZ 2012.04.18.

A 100 %-os tartalékolás kérdése • •

•


Ha építünk szélerőművet, akkor mellé kell telepíteni ugyanannyi szabályozós erőművet is… Fordított paradigma: nem arra kell készülni, hogy mi lesz, ha nem fúj a szél, hanem arra, hogy miként használjuk fel az energiát, amikor fúj a szél Sehol nem telepítenek alapellátásra szélerőművet, hanem azzal kiváltanak egyéb energiahordozókat A MAVIR 2007-es és 2008-as kapacitásterv indoklásában ez szerepel: „A tervben 2007-re (ill. 2008-ra) még nem számoltunk az egyébként szükségesnél nagyobb mértékű tartalékot indokló szélerőmű létesítéssel.”

$

OMSZ 2012.04.18.

Hazai alkalmazás - paradigmaváltás


• A szél alapvetően nem fúj. (ld. 20%-os kihasználási óraszám) • Nem a széltermelést kell kiegészíteni esetenként 100%-al, ha nem fúja szél, hanem ügyesen visszaszabályozni, ha mégis fúj – és van mit visszaszabályozni.

OMSZ 2012.04.18.

A költséges zöld energia (KÁTban és akár a METAR-ban)


• Egy divatos újabb szlogen: „Ismertessük meg a lakosságot a megújuló energiák tényleges költségével. IGEN – Tételezzük fel, hogy hazánkban 500 MW szélerőmű termelne (ez csak feltételezés egy gazdasági számításhoz – jelenleg mintegy 82 MW van rendszerbe állítva!). Ezek éves 20%-os kihasználással 860 GWh energiát termelnének. Amennyiben ezt az energiát nem egy 12 Ft/kWh-s átlagárú erőmű termeli, hanem 26 Ft-jába kerül az államnak, akkor ez valóban 14 Ft/kWh többletkiadást jelent. Ez viszont az éves kb. 40 TWh-s fogyasztásra elosztva már csak 30 fillér.

OMSZ 2012.04.18. Hotel Benczúr 2008.04.02.

A rendszer szabályozhatatlanságát a szélerőművek okozzák…


• Nem felszabályozási tartalék, hanem leszabályozási kapacitás kell • A probléma a leszabályozási kapacitásokkal lehet az idő kis részében. Amennyiben – Hálózati hibából adódóan fogyasztó kiesik – A spontán fogyasztás csökken – Vagy éppen szélerőművek kezdenének el termelni alacsony terhelési állapotban • Leszabályozási tartalékok : – HKV átütemezés – Kiserőművek szabályozása OMSZ 2012.04.18.

Nem szabályozható entitások beépítésének hatása a magyar VER-re (ábra 2008-ból!)


OMSZ 2012.04.18.

A 330 MW-os adminisztratív korlát • • • • •


Fontos szerepét teljesítette – limitált Át kellene gondolni Megfelelő modell kell Akár még sok is lehet Átl. rendelkeVitatható értékek zésre állás

330 MW

Becslési pontosság

5 perces terheléslökések

• Nem az adminisztratív korlát menti meg a rendszert az összeomlástól, hanem pl. a fizikai korlátozhatóság • Egy nap hirtelen 410 MW-al nőtt az elvi korlát OMSZ 2012.04.18.

Hogyan fúj a szél? Lehet becsülni? • • • • •


BEWAG tapasztalatok: gradiens 60 MW/h (negyedórás energiamérések alapján) 3 terület – 3 féle széljárás Lokális (parkon belüli kiegyenlítődés) Területi kiegyenlítődés Kis korreláció az A-H területek között A kimenő teljesítmény 10 perc múlva történő megváltozásának napi maximuma 330 MW beépített szélerőmű teljesítmény esetén 140

http://www.vrbpower.com/

Napok száma (évente)

120 100 80

Koncentrált Szétszórt

60 40 20 0

218 200 182 OMSZ 2012.04.18.

163

145

127

109 MW

91

73

54

36

18

0

0: 00 :0 0: 0 40 :0 1: 0 20 :0 2: 0 00 :0 2: 0 40 :0 3: 0 20 :0 4: 0 00 :0 4: 0 40 :0 5: 0 20 :0 6: 0 00 :0 6: 0 40 :0 7: 0 20 :0 8: 0 00 :0 8: 0 40 :0 9: 0 20 10 : 00 :0 0 10 :0 0 :4 0 11 :0 0 :2 0 12 :0 0 :0 0 12 :0 0 :4 0 13 :0 0 :2 0 14 :0 0 :0 0 14 :0 0 :4 0 15 :0 0 :2 0 16 :0 0 :0 0 16 :0 0 :4 0 17 :0 0 :2 0 18 :0 0 :0 0 18 :0 0 :4 0 19 :0 0 :2 0 20 :0 0 :0 0 20 :0 0 :4 0 21 :0 0 :2 0 22 :0 0 :0 0 22 :0 0 :4 0 23 :0 0 :2 0: 00

kW

Szélparkban mért szélsebességek, 4 perc alatt, 3-6 m/s tartományban (Mov-R H1 Szélerőmű Kft.) Óbudai Egyetem KVK Villamosenergetikai Intézet

Kimenő teljesítmény egy átlagos energiatermelésű napon - 2005.05.17

300000

250000

200000 Túrkeve

150000 Moson

Győr

100000 Folyás

Agárd

50000

0

OMSZ 2012.04.18.

Idő

1,5 MW-os MD77 kiadott teljesítménye


Szélerőmű kiadott teljesítménye 200

kW

150 100 50 0 14:03:50 14:06:43 14:09:36 14:12:29 14:15:22 14:18:14 14:21:07 idő

OMSZ 2012.04.18.

Egyedi torony és park teljesítménye, 4 perc alatt, 3-6 m/s tartományban (Mov-R H1 Szélerőmű Kft.)


OMSZ 2012.04.18.

Erőművek hirtelen leállása • Túl erős szél • Hálózati hibák • Frekvencia problémák Valóban probléma, ha kiesik 200 MW? – mindennapi esemény. A hálózat flexibilitását kell növelni. • Területi diverzifikálás • Előre jelezhető

OMSZ 2012.04.18.



• Hálózati hiba

• 2006.11.04.

• Vihar Dániában

OMSZ 2012.04.18.

2008. 04.01. üzem - BEWAG


• Egy tipikus erőművi blokk szabályozási gradiense 10 MW/ perc • Az itt látható gradiens: 60 MW/h (=1 MW/perc) OMSZ 2012.04.18.

Egy ELVI lehetőség – Központi hidrogén előállítás hálózati csatlakozással, rendszerirányítói szabályozással 120 kV-os főelosz tó hálózat


Szélerőműp ark

Rendszerirányítói szabályozás

Szélerőmű

Rendszeri rányítói szabályozá s

KÖF elosztó hálózat

Rendszerirányítói többlet = Hidrogén átalakító fogyasztása

Rendszerirányítói szabályozás

2 Szél össztermelés

5

1

4 3

Rendszerirányítói többlet = Hidrogén átalakító fogyasztása

2

0

1

Központi hidrogén előállító eszköz

Szél össztermelés

5 4 3

6

0 -1 1 -2

6

3

5

7

9

11 13 15 17 19 21

-3 -4

-1 1 -2

3

5

7

9

11 13 15 17 19 21

-3 -4

Hidrogén kút Közlekedési felhasználás

OMSZ 2012.04.18.

Szélerőművek üzemeltetése a jelenlegi erőművi blokkösszetétellel


• Statikus kapacitásértéket kell meghatározni? –> korlátozható termelés

(tájékoztató adatok illusztrációs céllal) OMSZ 2012.04.18.

Üzemvitel a jelenlegi gyakorlattól eltérő, műszakilag lehetséges erőművi blokkösszetétellel


Az elaprózott tulajdonviszonyok és a szerződéses kapcsolatok kötöttségei nem teszik lehetővé a rendszer tartalékainak aggregálását és az ahoz való való hozzáférést. (tájékoztató adatok illusztrációs céllal, hatásfok szempontok is figyelembe veendők)

OMSZ 2012.04.18. .

Gázerőművek együttműködése szélerőművekkel


Szélerőmű + gázmotor + tervezett kiegyenlítés 2500

kW

2000 Előrejelzett szél termelés Tényleges széltermelés Tervezett kiegyenlítés

1500 1000

Gázmotor kiegyenlítés Termelési összeg

500 0 1

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 óra

OMSZ 2012.04.18.

Gyors kiegyenlítés


Gyors szélváltozások kiszabályozása 80 70

%

60 50

Széltermelés %

40

Gázmotor tervezett %

30

Gázmotor tényleges %

20 10 0 1

4

7

10 13 16 19 22 25 28

percAggregációs központok? • Egyedi kiegyenlítések?

OMSZ 2012.04.18.

További megoldások amelyek segítik az integrációt


• A menetrend adás hatása a szabályozási igényre – Menetrend adás nélkül (bianco termelési lehetőség 20 évre – eddigi gyakorlat) – teljes kiszabályozás (azért a MAVIR végez széltermelés becslést országosan) – Spontán menetrendek adása (jelenlegi szabályozás) – előre tervezhető erőművi menetrendek – Piaci menetrend adás – nem időjárásfüggően jelenik meg

• • • •

Szélerőművi termelés szabályozása és korlátozása Területi diverzifikáció Lokális irányító-szabályozó központok (aggregáció) Intraday tőzsdei ügyletek

SzélenergiaOMSZ integrálás - aukciós szempontok 2012.04.18. GKM konzultáció 2008.04.16.

COntrol center for Renewable Energy (CORE)


• Iberdrola; Toledo, Spain; Virtuális erőmű • Üzemeltetési, és karbantartási költségek csökkentése: központi irányító felügyeli az összes szélerőművüket a világon valós időben. • Hibás szélerőművek gyors javítása és üzembe helyezése: A nap 24 órájában figyelik az erőműveket. Ha a központból nem tudják elhárítani a problémát, akkor a helyi szerelőcsapatot utasítják hiba elhárítására.

OMSZ 2012.04.18.

Meggondolandó…


• A szélenergia integrálhatósága döntés kérdése… • Az aktuális fizikai és jogi szabályozási környezet nem ezekre az erőművekre lett kitalálva • A szélenergia energetikai súlya kisebb, mint amekkora figyelmet fordítanak rá • Érdemes lenne egy átlagos mennyiséget telepít(t)e(t)ni és utána az alap-energiaigény kielégítésére koncentrálni • A hazai rendszer kvázi szabályozhatatlanságát nem a szélerőművek okozzák. Természetesen a szélerőművek a helyzetet minimális mértékben rontják.

OMSZ 2012.04.18.

…továbbá…


• A szélerőművek üzemében alapvetően nem a szélcsendes időszakok, hanem a viharos, szeles időjárás jelenti a gondot, ilyenkor kell a sok energiát „elhelyezni a fogyasztási portfólióban”, illetve ilyenkor jelentkezhetnek túlterhelt hálózati állapotok. A szélenergia kiszabályozásához alapvetően le-irányú szabályozási kapacitás szükséges. • Az elvi, koncentrált, egyedi szélerőmű jellegzetességeihez képest jóval kedvezőbb, ha számos, területileg diverzifikált szélpark termeli az energiát.

OMSZ 2012.04.18.

…továbbá…


• A meteorológia előrejelzésre alapozva a szélenergia termelés rendszerirányítási szinten előre jól jelezhető, viszont az egyedi erőművek pillanatnyi menetrendje csak nagyon nagy hibával (>> 30%) becsülhető, részben a meteorológiai előrejelzés időbeli felbontása, illetve annak valószínűségi jellege miatt. • A bővülő hazai erőmű kapacitások (illetve a régiek helyett létesülők) várhatóan növelik a hazai rendszer rugalmasságát. • A lokális szabályozó központok a rendszerirányító nemzetközi irányítási szintje alatt, lokálisan tudják kisebb egységek együttműködését koordinálni, ezáltal is csökkentve a rendszerirányítóra háruló feladatokat. OMSZ 2012.04.18.

Kérdés


• Valóban mint véletlen, nem tervezett eseményt kell kezelni a szelet? Kiegyenlítő energiából kell kiszabályozni? • Ha beleépül valamely termelő portfóliójába? (pl. gázt takarít meg vele) • Intraday tőzsde

OMSZ 2012.04.18.

Érdekviszonyok, szerepek • • • • • • • •


MEH – Defenzív, inkább jogi megközelítés Aktuális Ipari Minisztérium – EU megfelelés MAVIR – rendszerbiztonság Aktuális környezetvédelmi tárca – nagyobb megújuló részarány Befektetők – jó projektek Konvencionális termelők – tározós erőmű OMSZ – szórakozott tudós Szélenergia Társaság – fogatlan oroszlán

• Mindegyik fél a lobbyk kereszttüzében OMSZ 2012.04.18.

Tehát… • • • •


Kikapcsolhatóság Becslés – tervezés Aggregáló központ Szabályozási tartalék felszabadítás és egyéb erőmű építés.

OMSZ 2012.04.18.


Köszönöm a figyelmet!

OMSZ 2012.04.18.

Óbudai Egyetem KVK Villamosenergetikai Intézet A szélenergia termelés hálózatba integrálásának hazai lehetőségei

Recommend Documents