91
28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar Solare Einstrahlung: Potentiale und Vorhersagbarkeit des Solarenergieangebotes in Niedersachsen Elke Lorenz Universität Oldenburg, Institut für Physik Abteilung Energie- und Halbleiterforschung AG Energiemeteorologie

Solare Einstrahlung: Potentiale und Vorhersagbarkeit des ... · 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 11 Solare Einstrahlung: Potentiale und Vorhersagbarkeit

  • Upload
    hanga

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 11

Solare Einstrahlung: Potentiale und Vorhersagbarkeit

des Solarenergieangebotes in Niedersachsen

Elke LorenzUniversität Oldenburg, Institut für Physik

Abteilung Energie- und HalbleiterforschungAG Energiemeteorologie

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Wozu Strahlungsinformation?

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Konventionelle Energiewandlung: Verfügbarkeit des Brennstoffs im Kraftwerk gesichert und bekannt

Wozu Strahlungsinformation?

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 4

Wozu Strahlungsinformation?

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 5

Wozu Strahlungsinformation?

Erneuerbare Energien: Schnittstelle zwischen „Brennstoff“ und Kraftwerk nicht steuerbar

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 6

Wozu Strahlungsinformation?

Strahlungsinformation: Basis für Planung und Betriebvon Solarenergiesystemenund Energiesysteme mit hohem solaren Anteil

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 7

ÜberblickPotential des Solarenergieangebots in Niedersachsen

Einstrahlung

Dach – und Freiflächenpotentiale

verteilte Erzeugung: räumliche Ausgleichseffekte

Vorhersage von Solarleistung

Netzintegration von PV-Strom

Verfahren zur PV- Leistungsvorhersage

Genauigkeit von PV- Leistungsvorhersagen

Zusammenfassung

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 8

Einstrahlungspotential

langjährige Mittelwerte

Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kWh/m2

1995-2009

Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 9

Einstrahlungspotential

langjährige Mittelwerte

hohe räumliche Auflösungdurch Nutzung von Satellitendaten

Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kWh/m2

1995-2009

Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 10

Einstrahlungspotential

langjährige Mittelwerte

hohe räumliche Auflösungdurch Nutzung von Satellitendaten

in Niedersachsen:950- 1050kWh/m2

Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH

Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kWh/m2

1995-2009

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 11

Einstrahlungspotential

langjährige Mittelwerte

hohe räumliche Auflösungdurch Nutzung von Satellitendaten

in Niedersachsen:950- 1050kWh/m2

Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kWh/m2

1995-2009

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt:10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh(Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.)

Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen

Brendel, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt:10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh(Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.)

Kraftwerksbestand (2008): 10 GW

Stromerzeugung in Niedersachen bei 100% Auslastung:87 TWh/a

Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen

Brendel, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt:10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh(Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.)

Kraftwerksbestand (2008): 10 GW

Stromerzeugung in Niedersachen bei 100% Auslastung:87 TWh/a

Niedersachsen ist vermutlich ein „Stromexportland“

Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen

Brendel, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Brendel, 2011Quelle: Photon, Februar 2011, p. 133

PV in Niedersachsen1.36 GWpeak PV installiert

(Platz 4 in Deutschland)

Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Brendel, 2011Quelle: Photon, Februar 2011, p. 133

PV in Niedersachsen1.36 GWpeak PV installiert

(Platz 4 in Deutschland)

171 Wpeak pro Einwohner

Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Brendel, 2011Quelle: Photon, Februar 2011, p. 133

PV in Niedersachsen1.36 GWpeak PV installiert

(Platz 4 in Deutschland)

171 Wpeak pro Einwohner

Stromerzeugung:1.1 TWh/a

1.8% des Verbrauchs

1.3% der Erzeugung

Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Potential für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in

MWpeak (Wohnhäuser) 1)

Quellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

potential in Deutschland:105 GWpeak

1 / 129 GWpeak2

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Potential für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in

MWpeak (Wohnhäuser) 1)

Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

potential in Deutschland:105 GWpeak

1 / 129 GWpeak2

Abschätzung des Potentialsin Niedersachsen: ca. 10%des Gesamtpotentials:ca. 10 – 12 GWpeak

Quellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Potential für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in

MWpeak (Wohnhäuser) 1)

Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

potential in Deutschland:105 GWpeak

1 / 129 GWpeak2

Abschätzung des Potentialsin Niedersachsen: ca. 10%des Gesamtpotentials:ca. 10 – 12 GWpeak

Energieernte: 860 kWh/kWpeak

Quellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Potential für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in

MWpeak (Wohnhäuser) 1)

Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

potential in Deutschland:105 GWpeak

1 / 129 GWpeak2

Abschätzung des Potentialsin Niedersachsen: ca. 10%des Gesamtpotentials:ca. 10 – 12 GWpeak

Energieernte: 860 kWh/kWpeak

Erzeugung pro Jahr:8-10 TWh

13-16% der StromerzeugungQuellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Ausschöpfung des Potentials für Dachflächen-Photovoltaik je

Landkreis in MWpeak 1)

Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

potential in Deutschland:105 GWpeak

1 / 129 GWpeak2

Abschätzung des Potentialsin Niedersachsen: ca. 10%des Gesamtpotentials:ca. 10 – 12 GWpeak

Energieernte: 860 kWh/kWpeak

Erzeugung pro Jahr:8-10TWh

13-16 % der StromerzeugungQuellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: 28.674 km2

Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche)

Brendel, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: 28.674 km2

Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche)

installierbare Leistung:87 GWpeak

Brendel, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: 28.674 km2

Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche)

installierbare Leistung:87 GWpeak

Energieernte: 860 kWh/kWpeak

Brendel, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: 28.674 km2

Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche)

installierbare Leistung:87 GWpeak

Energieernte: 860 kWh/kWpeak

PV-Energie pro Jahr: 75 TWh

125 % der Stromerzeugung in Niedersachsen

Brendel, 2011

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 27

neue Struktur der Elektrizitätsversorgung

wetterabhängigsteuerbar

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 28

neue Struktur der Elektrizitätsversorgung

wetterabhängigsteuerbar

neue Methoden zum Ausgleich von Strombedarf und variabler

Erzeugung sind notwendig

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Netzintegration hoher Anteilezeitlich und räumlich variabler ErzeugungVorhersage der erwarteten Einspeisung

als Basis für Netzmanagement und Vermarktung

demand side management

Einsatz von Speichern

Netzausbau

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Planung von Energiesystemen mit hohen Anteilenzeitlich und räumlich variabler Erzeugung

zeitlich und räumlich hochaufgelöste Wind- und Solardaten notwendig als Grundlage für

Optimierung des Energiemix

Optimierung der räumlichen Verteilung der Anlagen

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Planung von Energiesystemen mit hohen Anteilenzeitlich und räumlich variabler Erzeugung

zeitlich und räumlich hochaufgelöste Wind- und Solardaten notwendig als Grundlage für

Optimierung des Energiemix

Optimierung der räumlichen Verteilung der Anlagen

Faktoren:

Einstrahlungspotentiale, Standortpotentiale,

Variabilität der Erzeugung: Speicherbedarf und/oder Bedarf an Ausgleichsenergie

Stromtransport und Netzausbau

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 32

Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 33

Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 34

Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 35

Räumliche Ausgleich bei verteilter Erzeugung

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 36

Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 37

Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

deutliche Reduktion der wolkenbedingten Schwankungen der Einstrahlung bei verteilter Erzeugungin Abhängigkeit von der Gebietsgröße

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 38

Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

deutliche Reduktion der wolkenbedingten Schwankungen der Einstrahlung bei verteilter Erzeugungin Abhängigkeit von der Gebietsgröße

-> Reduktion des Speicherbedarfs-> bessere Vorhersagbarkeit

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 39

ÜberblickPotential des Solarenergieangebots in Niedersachsen

Einstrahlung

Dach – und Freiflächenpotentiale

verteilte Erzeugung: räumliche Ausgleichseffekte

Vorhersage von Solarleistung

Netzintegration von PV-Strom

Verfahren zur PV-Leistungsvorhersage

Genauigkeit von PV-Leistungsvorhersagen

Zusammenfassung

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Netzintegration vonPV Strom in Deutschlandinstallierte PV Leistung

in Deutschland: ca. 17 GWpeak

40

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Netzintegration vonPV Strom in Deutschlandinstallierte PV Leistung

in Deutschland: ca. 17 GWpeak

Reduktion von Leistungsspitzen ansonnigen Tagen

41

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Netzintegration vonPV Strom in Deutschlandinstallierte PV Leistung

in Deutschland: ca. 17 GWpeak

Reduktion von Leistungsspitzen ansonnigen Tagen

nach EEG muß aller PV Strom vorrangig aufgenommen werden

42

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Netzintegration vonPV Strom in Deutschlandinstallierte PV Leistung

in Deutschland: ca. 17 GWpeak

Reduktion von Leistungsspitzen ansonnigen Tagen

nach EEG muß aller PV Strom vorrangig aufgenommen werden

Übertragungsnetzbetreiber sind verantwortlich für Ausgleich der variablen Einspeisung durch PV Anlagen

43

Regelzonen der Übertragungsnetz-

betreiber

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

44

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose

45

©50Hertz transmission GmbH, C. Scholz

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose

intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose

46

©50Hertz transmission GmbH, C. Scholz

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose

intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose

Ausgleich verbleibender Abweichungen durch teure Regelleistung

47

©50Hertz transmission GmbH, C. Scholz

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose

intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose

Ausgleich verbleibender Abweichungen durch teure Regelleistung

hohe Genauigkeit der PV Leistungsprognosen wichtig

48

©50Hertz transmission GmbH, C. Scholz

NETZINTEGRATION VON PV STROM

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

ECMWF Wettervorhersage

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

49

ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

ECMWF Wettervorhersage

optimierte, Strahlungsprognose

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

Strahlungs-messungen

50

repräsentativeAnlagenstandorte

ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

ECMWF Wettervorhersage

Leistungsprognose- PV Simulation

- Upscaling

optimierte, Strahlungsprognose

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

Strahlungs-messungen

51

repräsentativeAnlagenstandorte

ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

PV Anlagen-beschreibung

ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

ECMWF Wettervorhersage

Leistungsprognose- PV Simulation

- Upscaling

optimierte, Strahlungsprognose

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

Strahlungs-messungen

52

repräsentativeAnlagenstandorte

ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

PV Anlagen-beschreibung

PV Leistungs-messungen

ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

ECMWF Wettervorhersage

Leistungsprognose- PV Simulation

- Upscaling

optimierte, Strahlungsprognose

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

regionale PV Leistungsprognose

Strahlungs-messungen

53

repräsentativeAnlagenstandorte

ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

PV Anlagen-beschreibung

PV Leistungs-messungen

ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 54

PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

aus numerischen Wettermodellen

Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 55

PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

aus numerischen Wettermodellen

Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

Kombination mehrerer Wettermodelle

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 56

PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

aus numerischen Wettermodellen

Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

Kombination mehrerer Wettermodelle

Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Bestimmung von Wolkeninformation aus Satellitendaten

Bestimmung der Wolkenbewegung

Extrapolation der Bewegung

Vorhersage der Einstrahlung

Kurzzeitvorhersage für wenige Stunden auf Basis von Satellitendaten

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 58

PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

aus numerischen Wettermodellen

Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

Kombination mehrerer Wettermodelle

Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 59

PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

aus numerischen Wettermodellen

Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

Kombination mehrerer Wettermodelle

Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

Strahlung auf geneigte Fläche Itilt

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 60

PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

aus numerischen Wettermodellen

Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

Kombination mehrerer Wettermodelle

Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

Strahlung auf geneigte Fläche Itilt

PV Simulation in Abhängigkeit von Itilt und der Temperatur

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 61

PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

aus numerischen Wettermodellen

Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

Kombination mehrerer Wettermodelle

Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

Strahlung auf geneigte Fläche Itilt

PV Simulation in Abhängigkeit von Itilt und der Temperatur

Kombination mit PV- Leistungsmesswerten durch statistische Verfahren

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

repräsentative Anlagen Tennet 50Hertz

62

regionale Leistungsprognose:UpscalingBeschreibung der Einspeisung aller Anlagen in einer Regelzone

repräsentative Anlagenverbünde:

predrepnomrep

nomallpredall P

PP

P ,,

,, =

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 63

regionale Leistungsprognose: UpscalingAuswahl repräsentativer Anlagenverbünde: gute Beschreibung der Gesamtheit aller Anlagen

Räumliche Verteilung derinstallierten Leistung ausEEG-Stammdaten

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 64

regionale Leistungsprognose: UpscalingAuswahl repräsentativer Anlagenverbünde: gute Beschreibung der Gesamtheit aller Anlagen

Räumliche Verteilung derinstallierten Leistung ausEEG-Stammdaten

Orientierung, Neigung und Modultypen ausder PV MonitoringDatenbanken

LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

Datenquelle: Meteocontrol GmbH

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 65

AuswertungsdatensätzeRegelzone von “Tennet“

Zeitraum: Oktober 2009 – September 2009

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 66

AuswertungsdatensätzeRegelzone von “Tennet“

Zeitraum: Oktober 2009 – September 2010

intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 67

AuswertungsdatensätzeRegelzone von “Tennet“

Zeitraum: Oktober 2009 – September 2010

intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00

Vergleich mit gemessener Leistung

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 68

AuswertungsdatensätzeRegelzone von “Tennet“

Zeitraum: Oktober 2009 – September 2010

intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00

Vergleich mit gemessener LeistungInformation über Einspeisung aller Anlagen istnicht verfügbarUpscaling von repräsentativen Anlagen (hier: aus der Meteocontrol Monitoring Datenbank )

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 69

Zeitreihen

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 70

Zeitreihen

gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 71

Zeitreihen

gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 72

Zeitreihen

gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung

schneebedeckte Module im Winter: Überschätzung der Einspeisung

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 73

Beispiel Zeitreihen

gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung

durch Einbeziehung von Leistungsmesswerten: bessere Vorhersagen bei Schnee

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Auswertung für die Regelzone von TenneT

unter Berücksichtigung von 24h

74

2

1

1

−= ∑ =

N

inom

measpred

PPP

Nrmse

intra-day day-ahead

rmse in Bezug auf Pnom 3.6% 4.1%

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

räumliche Ausgleichseffekte bei Vorhersage der Verbundleistung

Der Vorhersagefehler der Verbundleistung ist durch die Korrelation der Vorhersagefehlerzwischen den Einzelstandorten bestimmt

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

Vorhersagegenauigkeit für regionale Vorhersagen

Der Fehlerreduktionsfaktorf=rmseensenmble/rmseeinzelhängt von der Gebietsgröße ab

für Deutschland:Reduktion der Fehler auf ein Drittel

für ca. 300km x 300km:Reduktion der Fehler auf die Hälfte

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 77

Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 78

Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen

Netzintegration von ca. 17 GWpeak installierte PV Leistung bei

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 79

Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen

Netzintegration von ca. 17 GWpeak installierte PV Leistung bei

aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagenfür die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneTrmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead)

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 80

Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen

Netzintegration von ca. 17 GWpeak installierte PV Leistung bei

aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagenfür die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneTrmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead)

AusblickVerfahrensverbesserung durch Integration

verschiedener Datenquellen

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 81

Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen

Netzintegration von ca. 17 GWpeak installierte PV Leistung bei

aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagenfür die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneTrmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead)

AusblickVerfahrensverbesserung durch Integration

verschiedener Datenquellen

Solarleistungsvorhersage als Grundlage für intelligente Steuerungsverfahren

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 82

Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 83

Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 84

Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 85

Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

Freiflächenpotential: größer als Strombedarf

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 86

Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

Freiflächenpotential: größer als Strombedarf

verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der Einstrahlung

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 87

Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

Freiflächenpotential: größer als Strombedarf

verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der EinstrahlungReduktion von Speicherbedarf und bessere Vorhersagbarkeit

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 88

Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

Freiflächenpotential: größer als Strombedarf

verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der EinstrahlungReduktion von Speicherbedarf und bessere Vorhersagbarkeit

Ausblick:Analyse von Ausgleichseffekten durch großräumige verteilte Erzeugung und Nutzung verschiedener Technologien auf Basis von hochaufgelösten Einstrahlungs- und Winddaten

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 89

Vielen Dank fürIhre Aufmerksamkeit!

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

statistische Auswertung

unter Berücksichtigung von 24h

90

2

1

1

−= ∑ =

N

inom

measpred

PPP

Nrmse

intra-day day-ahead

operationell (erstes Jahr) 4.5% 4.9%

neues Verfahren 3.6% 4.1%

AUSWERTUNG

28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 91

statistische Fehlermaße Normalisierung auf Nennleistung Pnom

alle 24h des Tages gehen in die Berechnung ein

wichtigstes Fehlermaß:

Beschreibung systematischer Abweichungen:

Vergleich zu Persistenz:

Pper,d*24h (t) = Pmeas (t-d*24h), d: Vorhersagehorizont in Tagen

2

1

1

−= ∑ =

N

inom

measpred

PPP

Nrmse

∑=

−=

N

inom

measpred

PPP

Nbias

1

1

AUSWERTUNG