Simulationen aus dem WARMup-Projekt Smart Energy Day 6. Sept. 2013, Sion

Samuel Pfaffen

Motivation

2

Beispiele:

• Wärmebedarf dann decken, wenn die Strompreise tief sind (optimaler Day-ahead-

Einkauf)

• Einzelne Wärmepumpen abschalten, wenn die Netzlast hoch ist (Peak-Shaving)

• Wärmepumpen zu-/abschalten, wenn die Stromproduktion und die Netzlast nicht im

Gleichgewicht sind (Regelleistung)

• Den steilen Rampen der Produktion aus erneuerbaren Energien folgen (Intraday-

Handel)

• Gezieltes vorausschauendes Überheizen, wenn in den Folgetagen eine Kältewelle

droht (Komfortvorgaben)

Optimale Verwertung der Flexibilität von

thermischen Speichern

6. Sept. 2013 | V1.02

Markt: Intraday 28.06.2012 Preiseprofil eines sonnigen Tages in DE

6. Sept. 2013 | V1.02 3

(Quelle: EPEX)

09:00

119.73

20.73

1 2

Markt: Tertiärregelleistung TRL- Preise für 4h-Blöcke (Jun – Sept 2013)

6. Sept. 2013 | V1.02 4

(Quelle: Swissgrid)

TRL-

TRL+

Anlagemodell

6. Sept. 2013 | V1.02 5

Konzept des Simulators

6. Sept. 2013 | V1.02 6

Energie-Contracting

Handel Übertragungsnetz-

betreiberin

Strommarkt

Leittechnik

externe Inputs

Betriebsoptimierung &

Steuerung der thermischen Lasten

TRL Verteiler

TRL Auktion

TRL Abruf

day-ahead

intraday

TRL Optimierung

TRE Optimierung

Intraday-Optimierung

Eigenschaften aggregierter Speicher

Sollwerte Leistung

Fahrpläne

Monitoring TRL Abruf

TRE Preise

TRL Angebote

Akzeptiert j/n

Strom-Beschaffung

Eigenschaften aggregierter

Speicher

1 2

3 6

4

5

7 8 Fahrplanoptimierung

1 2 3

6

4

5

7 8

externe Inputs

Zeitachse D-2/-4 D-1 D

Konzept des Simulators

6. Sept. 2013 | V1.02 7

Energie-Contracting

Handel Übertragungsnetz-

betreiberin

Strommarkt

Leittechnik

externe Inputs

Betriebsoptimierung &

Steuerung der thermischen Lasten

TRL Verteiler

TRL Auktion

TRL Abruf

day-ahead

intraday

TRL Optimierung

TRE Optimierung

Intraday-Optimierung

Eigenschaften aggregierter Speicher

Sollwerte Leistung

Fahrpläne

Monitoring TRL Abruf

TRE Preise

TRL Angebote

Akzeptiert j/n

Strom-Beschaffung

Eigenschaften aggregierter

Speicher

1 2

3 6

4

5

7 8 Fahrplanoptimierung

1 2 3

6

4

5

7 8

externe Inputs

Zeitachse D-2/-4 D-1 D

Grafische Darstellung der Resultate der TRL Optimierung eines einzelnen Tages

6. Sept. 2013 | V1.02 8

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

-15-10-505

2

4

6

TRL+/-

MW

Kosten (+) & Profit(-)

EU

R

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

x 104

dayahead TRL+ TRL- intraday 1h intraday 15m power balancing TRE q soft constraints soc deviation delta Pel next day energy cost

Total

EU

R

-13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130

1

2

3

4

x 104

1

Konzept des Simulators

6. Sept. 2013 | V1.02 9

Energie-Contracting

Handel Übertragungsnetz-

betreiberin

Strommarkt

Leittechnik

externe Inputs

Betriebsoptimierung &

Steuerung der thermischen Lasten

TRL Verteiler

TRL Auktion

TRL Abruf

day-ahead

intraday

TRL Optimierung

TRE Optimierung

Intraday-Optimierung

Eigenschaften aggregierter Speicher

Sollwerte Leistung

Fahrpläne

Monitoring TRL Abruf

TRE Preise

TRL Angebote

Akzeptiert j/n

Strom-Beschaffung

Eigenschaften aggregierter

Speicher

1 2

3 6

4

5

7 8 Fahrplanoptimierung

1 2 3

6

4

5

7 8

externe Inputs

Zeitachse D-2/-4 D-1 D

Grafische Darstellung der Resultate der TRL- Auktion eines Tages

6. Sept. 2013 | V1.02 10

2

0 50 100 150 200 250 300 3500

100

200

300

400

500

600

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 00:00 - 04:00

0 50 100 150 200 250 300 3500

100

200

300

400

500

600

700

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 04:00 - 08:00

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

100

200

300

400

500

600

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 08:00 - 12:00

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

100

200

300

400

500

600

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 12:00 - 16:00

0 100 200 300 4000

100

200

300

400

500

600

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 16:00 - 20:00

0 100 200 300 4000

100

200

300

400

500

600

MW

CH

F/M

W

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 20:00 - 00:00

fremde akzeptierte Angebote fremde nicht akzeptierte Angebote eigene akzeptierte Angebote eigene nicht akzeptierte Angebote Stufenangebote

0 50 100 150 200 250 300 3500

100

200

300

400

500

600C

HF

/MW

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 00:00 - 04:00

0 50 100 150 200 250 300 3500

100

200

300

400

500

600

700

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 04:00 - 08:00

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

100

200

300

400

500

600

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 08:00 - 12:00

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

100

200

300

400

500

600

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 12:00 - 16:00

0 100 200 300 4000

100

200

300

400

500

600

CH

F/M

W

MW

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 16:00 - 20:00

0 100 200 300 4000

100

200

300

400

500

600

MW

CH

F/M

W

Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 20:00 - 00:00

fremde akzeptierte Angebote fremde nicht akzeptierte Angebote eigene akzeptierte Angebote eigene nicht akzeptierte Angebote Stufenangebote

Konzept des Simulators

6. Sept. 2013 | V1.02 11

Energie-Contracting

Handel Übertragungsnetz-

betreiberin

Strommarkt

Leittechnik

externe Inputs

Betriebsoptimierung &

Steuerung der thermischen Lasten

TRL Verteiler

TRL Auktion

TRL Abruf

day-ahead

intraday

TRL Optimierung

TRE Optimierung

Intraday-Optimierung

Eigenschaften aggregierter Speicher

Sollwerte Leistung

Fahrpläne

Monitoring TRL Abruf

TRE Preise

TRL Angebote

Akzeptiert j/n

Strom-Beschaffung

Eigenschaften aggregierter

Speicher

1 2

3 6

4

5

7 8 Fahrplanoptimierung

1 2 3

6

4

5

7 8

externe Inputs

Zeitachse D-2/-4 D-1 D

Konzept des Simulators

6. Sept. 2013 | V1.02 12

Energie-Contracting

Handel Übertragungsnetz-

betreiberin

Strommarkt

Leittechnik

externe Inputs

Betriebsoptimierung &

Steuerung der thermischen Lasten

TRL Verteiler

TRL Auktion

TRL Abruf

day-ahead

intraday

TRL Optimierung

TRE Optimierung

Intraday-Optimierung

Eigenschaften aggregierter Speicher

Sollwerte Leistung

Fahrpläne

Monitoring TRL Abruf

TRE Preise

TRL Angebote

Akzeptiert j/n

Strom-Beschaffung

Eigenschaften aggregierter

Speicher

1 2

3 6

4

5

7 8 Fahrplanoptimierung

1 2 3

6

4

5

7 8

externe Inputs

Zeitachse D-2/-4 D-1 D

Angemeldeter Fahrplan

el.

Leis

tun

g i

n M

W

0

20

40

60

80

Fahrplan TRL Vorhaltung PelBoiler

PelHeizung TRL+ Abruf TRL- Abruf

Leistungsbilanz Boilerpool

th.

Leis

tun

g i

n M

W

-50

0

50

100

150

PthBoiler

PthVerluste

PthWarmw asserbedarf

Ladezustand Boilerpool

in %

60

80

100

geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert

Leistungsbilanz Gebäudepool

th.

Leis

tun

g i

n M

W

-100-50

050

100150200250300

PthHeizung

PthTransmission

PthSolar

PthinterneGew inne

Ladezustand Gebäudepool

in °

C

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

20

22

24

26

geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert

IntradayIntraday-Optimierung

6. Sept. 2013 | V1.02 13

5

Aktueller Zeitschritt

Intraday-Optimierung

6. Sept. 2013 | V1.02 14

5

Angemeldeter Fahrplan

el.

Leis

tun

g i

n M

W

0

20

40

60

80

Fahrplan TRL Vorhaltung PelBoiler

PelHeizung TRL+ Abruf TRL- Abruf

Leistungsbilanz Boilerpool

th.

Leis

tun

g i

n M

W

-50

0

50

100

150

PthBoiler

PthVerluste

PthWarmw asserbedarf

Ladezustand Boilerpool

in %

60

80

100

geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert

Leistungsbilanz Gebäudepool

th.

Leis

tun

g i

n M

W

-100-50

050

100150200250300

PthHeizung

PthTransmission

PthSolar

PthinterneGew inne

Ladezustand Gebäudepool

in °

C

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

20

22

24

26

geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert

Intraday

Fazit

6. Sept. 2013 | V1.02 15

• Thermische Speicher bieten ein attraktives

Lastverschiebungspotenzial

• Das Speichervermögen von Gebäuden und eine

vorausschauende Betriebsweise versprechen die grösste

Wirtschaftlichkeit

• Überheizen oder Unterkühlen führen zu einem

Mehrverbrauch an Strom und somit zu lokal sinkender

Energieeffizienz aber steigender Systemeffizienz

• Es braucht Schnittstellen zwischen den

Automatisierungswelten von Anlagen und Gebäuden und

denen von Stromnetzen und Kraftwerken

• Komfort und thermische Behaglichkeit dürfen nicht

vergessen werden

Ausblick

6. Sept. 2013 | V1.02 16

6. Sept. 2013 | V1.02 17

www.misurio.ch Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!