a szélenergia helyzete a világban és magyarországontartalom •megújuló energia a világban...
TRANSCRIPT
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport
A szélenergia helyzete a
világban és
Magyarországon Magyar Elektrotechnikai Egyesület,
Nyugdíjasok KKP Szervezete
Dr. Hartmann Bálint, egyetemi adjunktus
Tartalom
• Megújuló energia a világban
• Szélenergia a világban
• Úton a rugalmas villamosenergia-rendszer felé
• A magyarországi helyzet
2015.02.17. 2
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 3
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 4
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A világ primerenergia-felhasználása
üzemanyagok szerint (Mtoe)
2015.02.17. 5
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
OECD országok primerenergia-
felhasználása
2015.02.17. 6
-11%
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Villamosenergia-termelés forrás szerinti
megoszlása egyes régiókban
2015.02.17. 7
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A megújulók részaránya a villamosenergia-
termelésben világszinten
2015.02.17. 8
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
2010 és 2035 között felépítendő többlet erőművi
kapacitások világszinten
2015.02.17. 9
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Az energetikai szektorba irányuló befektetések
2012 és 2035 között
2015.02.17. 10
Forrás: International Energy Agency A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Megújuló támogatások világszinten
2015.02.17. 11
Versenyképesség Kiöregedő kapacitások
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Megújuló alapú villamosenergia-termelést és bioüzemanyagokat
érintő támogatások összege világszinten
2015.02.17. 12
Forrás International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Átlagos végfelhasználói villamosenergia-árak szerkezete
Európában, 2011
2015.02.17. 13
20%
12% 11%
4%
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Átlagos végfelhasználói villamosenergia-árak
világszinten
2015.02.17. 14
3% 5%
12% 6% 15%
4%
7%
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
„Beragadó” megújulós támogatások
2015.02.17. 15
Forrás: International Energy Agency
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Szélerőművi kapacitások a világban
2015.02.17. 16
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Szélerőművi kapacitások a világban
2015.02.17. 17
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Szélerőművi kapacitások a világban
2015.02.17. 18
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Mi várható a közeljövőben?
2015.02.17. 19
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Mi várható a közeljövőben?
2015.02.17. 20
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Mi várható a közeljövőben?
2015.02.17. 21
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Mi várható a távoli jövőben?
2015.02.17. 22
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Mi várható a távoli jövőben?
2015.02.17. 23
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Mi várható a távoli jövőben?
2015.02.17. 24
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Merre tartunk?
Úton a rugalmas
villamosenergia-rendszer felé
2015.02.17. 25
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 26
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 27
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 28
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
VRE integrációja
• Műszaki szempontból 25-40% os penetráció is elérhető, a jelenlegi rugalmasság mellett
• Költségek?
2015.02.17. 29
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
VRE integrációja
• Költségek?
• Merit-order hatás (árak)
• Alaperőművek, szabályozó erőművek
• Átmeneti hatás (kihasználtság)
• Szabályozó erőművek
2015.02.17. 30
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 31
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 32
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 33
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 34
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 35
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A magyarországi helyzet –
szélerőművek integrálása a
villamosenergia-rendszerbe
2015.02.17. 36
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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
37 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművi termelés hazai alakulása
2013-ban
2015.02.17. 38
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművi termelés hazai alakulása
2013-ban
2015.02.17. 39
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművi termelés hazai alakulása
2013-ban
2015.02.17. 40
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművi termelés hazai alakulása
2013-ban
2015.02.17. 41
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 42
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművi termelés hazai alakulása
2013-ban
2015.02.17. 43
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművi termelés hazai alakulása
2013-ban
2015.02.17. 44
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek termelési gradiensének
vizsgálata – a probléma • A szélerőművek jó közelítéssel sztochasztikus jellegű termelők
• A kinyerhető teljesítmény a szélsebesség harmadik hatványával arányos
• A gyors szélsebesség-változás eredménye gradiens esemény
• A villamosenergia-rendszer gradiens szabályozási képességei nem mindig elégségesek
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
0 5 10 15 20 25
Le
ad
ott
te
lje
sít
mé
ny [
kW
]
Szélsebesség [m/s]
0102030405060708090
100
0 - 2,5 2,5 - 5 5 - 7,5 7,5 -
Re
latí
v g
ya
ko
risá
g [
%]
Szélerőművek gradiense [MW/perc]
Le irány Fel irány
Le irány 1000 MW Fel irány 1000 MW
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Le
felé
ku
mu
lált
re
latí
v
gya
ko
risá
g [
%]
Gradiens tartomány [MW/perc]
Le irány Fel irány
45 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek termelési gradiensének
vizsgálata – a módszerek • A rendelkezésre álló adatok feldolgozása
46 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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 le- illetve 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?
47 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek termelési gradiensének
vizsgálata – a módszerek • Számítógépes szimuláció
• MATLAB
• Szélerőmű és energiatároló kooperációját modellező program
• Energiatároló
• Pnévleges, Enévleges , Pmax , η , pSOC , Ttároló
• Technológiák
0
3
5
8
10
180
190
200
210
220
0:00 3:00 6:00 9:0012:0015:0018:0021:000:00
En
erg
iatá
roló
tö
ltö
ttsé
ge
[MW
h]
Szé
lerő
mű
te
rme
lt é
s
há
lóza
tra
ad
ott
tle
jesít
mé
nye
[M
W]
A szimuláció időtartama
Termelés Eladott Energiatároló
0
3
5
8
10
180
190
200
210
220
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00
En
erg
iatá
roló
tö
ltö
ttsé
ge
[M
Wh
]
Szé
lerő
mű
te
rme
lt é
s h
áló
za
tra
ad
ott
tl
eje
sít
mé
nye
[M
W]
A szimuláció időtartama
Termelés Eladott Energiatároló
48 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek termelési gradiensének
vizsgálata – az eredmények • A felhasznált adatsor
• 2009-2011 közötti szélerőművi termelési adatok (MAVIR)
• 15 perc alatt igénybe vehető forgó tartalék mennyiségéből képezett gradiens (MAVIR)
• 1 perces felbontás – 1 576 800 adatpont
• Szélerőművi termelési adatok átskálázása 330, 400-500-…-1000 MW-ra
Gradiens
kisegítések
száma
Gradiens
kisegítések
hossza [perc]
Gradiens
kisegítések
átlagos hossza
[perc]
Gradiens
kisegítések
eloszlásának
95%-a [perc]
Gradiens
kisegítések
nagyságának
eloszlásának
95%-a
[MW/perc]
330 MW 11 793 19 762 1,68 4 19
400 MW 13 179 21 704 1,65 4 21
500 MW 15 228 24 623 1,62 4 22,5
600 MW 17 484 27 828 1,59 4 22,5
700 MW 19 814 31 081 1,57 4 23
800 MW 22 331 34 604 1,55 4 24
900 MW 24 948 38 270 1,54 4 24,5
1 000 MW 27 616 42 049 1,52 3 25
0
20
40
60
80
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Ku
mu
lált
re
latí
v g
ya
ko
risá
g [
%]
Gradiens kisegítés hossza [perc]
400 MW 700 MW 1000 MW
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50
Ku
mu
lált
re
latí
v g
ya
ko
risá
g [
%]
Gradiens kisegítés nagysága [MW/perc]
400 MW 700 MW 1000 MW
0
5 000
10 000
15 000
20 000
25 000
1 2 3-5 6-10 11-
Gra
die
ns k
ise
gít
ése
k s
zá
ma
Gradiens kisegítések hossza [perc]
400 MW 700 MW 1000 MW
49 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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 (1-2 perces) gradiens képesség túllépések száma növekszik, a hosszabb periódusok aránya így csökken.
2015.02.17. 50
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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 (1-2 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. 51
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek menetrendi hibájának
vizsgálata – a probléma • A szélerőművek termelésének előrejelzése annak sztochasztikus jellege miatt nehéz
• A szélsebesség előrejelzésének hibája Gauss eloszlású, a termelésé nem az
• A nem megfelelő előrejelzés eredménye menetrendi hiba
• A villamosenergia-rendszer szabályozási képességei nem mindig elégségesek
0
2
4
6
8
10
12
14
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Re
latí
v g
ya
ko
risá
g [
%]
Menetrendtől való eltérés [MW]
Tény kapacitás 330 MW-ra extrapolált kapacitás
0
20 000
40 000
60 000
80 000
0 100 200 300 400 500Ne
gye
dó
rák
szá
ma
Rendelkezésre álló és igényelt teljesímények [MW]
Szélerőművi leszabályozási igény
Leszabályozási tartalék
0
20 000
40 000
60 000
80 000
0 100 200 300 400 500Ne
gye
dó
rák
szá
ma
Rendelkezésre álló és igényelt teljesímények [MW]
Szélerőművi felszabályozási tartalék
Felszabályozási tartalék
Forrás: M. Lange, U. Focken, „Physical Approach to Short-Term Wind Power Prediction”
52 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek menetrendi hibájának
vizsgálata – a módszerek • A rendelkezésre álló adatok feldolgozása
53 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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 le- illetve 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 le- illetve fel irányú szabályozási periódusok energiaigényét?
• Mekkora eltérést kell az energiatárolónak kiszabályoznia az egyes le- illetve fel irányú szabályozási periódusok alkalmával?
• Milyen eloszlásfüggvény jellemzi a szabályozási periódusokban az energiatároló által kiszabályozandó le- illetve fel irányú eltérést?
54 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
0
10
20
30
40
50
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00
[MW
], [
MW
h]
A szimuláció időtartama
Menetrend Termelés Eladott Energiatároló
A szélerőművek menetrendi hibájának
vizsgálata – a módszerek • Számítógépes szimuláció
• MATLAB
• Szélerőmű és energiatároló kooperációját modellező program
• Energiatároló
• Pnévleges, Enévleges , Pmax , η , pSOC , Ttároló
• Technológiák
0
10
20
30
40
50
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00
[MW
], [
MW
h]
A szimuláció időtartama
Menetrend Termelés Eladott Energiatároló
55 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek menetrendi hibájának
vizsgálata – a módszerek • Az adatok időbelisége nagy mértékben befolyásolja a szimuláció eredményét
• Bemenő adatsor feldarabolása és véletlenszerű összerendezése
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Ne
m k
iszo
lgá
lt l
e i
rán
yú
sza
bá
lyo
zá
si ig
én
ye
k
ará
nya
[%
]
Szabályozások átlagos hossza [x15 perc]
400 MW P100 P99 P95 Eredeti Statisztikai
700 MW P100 P99 P95 Eredeti Statisztikai
1000 MW P100 P99 P95 Eredeti Statisztikai
56 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek menetrendi hibájának
vizsgálata – az eredmények • A felhasznált adatsor
• 2009-2011 közötti szélerőművi termelési adatok (MAVIR)
• 15 perc alatt igénybe vehető forgó tartalék mennyisége (MAVIR)
• 15 perces felbontás – 72 000 adatpont
• Szélerőművi termelési adatok átskálázása 330, 400-500-…-1000 MW-ra
Szabályozások
átlagos hossza
[x15 perc]
Szabályozások
eloszlásának
95%-a
[x15 perc]
Szabályozások
energiaigényének
átlaga [MWh]
Szabályozások
energiaigényének
eloszlásának
95%-a [MWh]
Szabályozandó
eltérések
eloszlásának
95%-a [MW]
330 MW 2,36 7 19,74 75 90
400 MW 2,55 7 25,34 100 110
500 MW 2,78 8 34,25 150 130
600 MW 3,09 10 44,26 210 155
700 MW 3,39 11 55,50 255 180
800 MW 3,71 13 68,69 325 200
900 MW 3,98 14 82,27 405 225
1 000 MW 4,22 15 95,80 470 245
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20
Ku
mu
lált
re
latí
v g
ya
ko
risá
g [
%]
Szabályozási periódus hossza [x15 perc]
400 MW 700 MW 1000 MW
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250
Ku
mu
lált
re
latí
v g
ya
ko
risá
g [
%]
Szabályozási energiaigény [MWh]
400 MW 700 MW 1000 MW
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
0 50 100 150 200 250
Ku
mu
lált
re
latí
v g
ya
ko
risá
g [
%]
Kiszabályozandó eltérés nagysága [MW]
400 MW 700 MW 1000 MW
57 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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 villamosenergia-rendszer 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. 58
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 59
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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
60 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek által igényelt szabályozási
tartalékok csökkentése – a módszerek
• Lehetséges egyszerű eljárás a szabályozási tartalékok tervezésére a szélerőművek menetrendi hibájának felhasználásával
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00
[MW
]
A szimuláció időtartama
±99% ±95% ±90%
61 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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
62 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
A szélerőművek által igényelt szabályozási
tartalékok csökkentése – az eredmények
• Magyarországi szélerőműpark menetrendi és termelési adatai
• 4 db 2-2 hónapos periódus
• RMS hiba nagysága 22, 18, 16 és 17%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00
[MW
]
A szimuláció időtartama
±99% ±95% ±90%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00
[MW
]
A szimuláció időtartama
±99% ±95% ±90%
63 2015.02.17. A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 64
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
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. 65
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon
Köszönöm a figyelmet! [email protected]
2015.02.17. 66
A szélenergia helyzete a világban és Magyarországon