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Entsorgung . Recycling . Energie
Erfahrungsbericht
Einsatz der KVA Thun im Tertiär- und Sekundärregelmarkt
Urs Zimmermann Stv. Geschäftsführer Bereichsleiter Elektrotechnik MSRL & Informatik
Hochschule Luzern Flexibilität in der Elektrizitätswirtschaft Beitrag zum Regelleistungsmarkt
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Agenda
• Kurze Vorstellung der AVAG Organisationsstruktur Leistungsdaten / Energieproduktion / Energieverkauf • Warum Regelleistung
Energieproduktion vs. Energieverbrauch
Arten der Regelleistung • Voraussetzungen für die Lieferung von Regelleistung
Technische Ausrüstung / Einrichtungen / Verfügbarkeit Anforderungen / Signalaustausch / Präqualifikation
Vertrag / Absicherung • SRL: Herausforderungen KVA Thun, Pflichtenheft, Abrufe, Monitoring Funktionen, Prozesse, spez. Eigenschaften Abrufe, … Monitoring- und Archivanforderungen • Anmelde- und Zugschlagsprozedere Anmeldetermine Wochen- und Tagesausschreibungen • Prognosetool für Anmeldung SRL und TRL Arbeitsinstrumente und Prozedere für Angebotserstellung • Erfahrungen und Aussicht …
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AVAG Organisationsstruktur
• 107 Mitarbeitende inkl. TZ - 2 Lernende Automatiker - 1 Lernende Kauffrau - 1 Lernender Recyclist
• 54 Mio. Umsatz
• AVAG Gründung 1973 - 146 Gemeinden (66.7 %) 320‘000 Einwohner - ARA Thunersee (15.0 %) - Energie Wasser Bern, ewb (15.0 %) - Diverse (3.3 %)
AVAG AG für
Abfallverwertung
AVAG KVA AG AVAG Betriebs AG OEAG
KVA Thun Spitzenlastzentrale Fernwärmeversorgung
3 Deponien, 1 Aktiv 8 Entsorgungszentren 2 BHKW 1 SSSA - Anlage
Biomassezentrum in Spiez - Vergärungsanlage, BHKW - Kompostierung - Holzkraftwerk, Dampf für NCW
AK 15Mio AK 0,25Mio AK 9,1Mio
AK 3,4Mio
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AVAG KVA Thun
KVA = Kehricht-Verwertungs-Anlage Leistungsdaten 46 MW thermisch 400 °C / 40 bar 12 MW elektrisch 30 MW Fernwärme
Produktionsdaten 2016 124‘831 t Kehrichtdurchsatz 86‘957 MWh Strom 13‘665 MWh Strom Eigenbedarf 73‘291 MWh Strom Verkauf 962 MWh Regelenergie SRL/TRL
56‘465 MWh Fernwärmeverkauf
SLZ = SpitzenLastZentrale (Heizzentrale) 1 Heisswasserkessel 20 MW 1 Heisswasserkessel 20 MW 1 Dampfkessel 3,7 MW 1 Speicheranlage 1 Druckhaltesystem
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AVAG KVA Thun Energieverkauf 2016
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SIEMENS Dampfturbine Generator 12 MW (Max.13 MW)
Energieverkauf ab KVA Thun Strom und Fernwärme
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isio
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Stromnetz der Schweiz
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Swissgrid ist seit 2009 verantwortlich für die Netzregelung und seit 2013 Eigentümerin vom 220/380 kV Übertragungsnetz. Entspricht der Netzebene 1
Grenzübergreifende Vernetzung seit 1958 Knotenpunkt Laufenburg, Verbundnetz Europa
KVA Thun
NE Swissgrid
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Europäisches Verbundnetz Regelzonen
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Regelzonen D / A / CH Bilanzkreise / Bilanzgruppen
Europäisches Verbundnetz
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Warum Regelleistung Stromnetz - Regelung Arten / Qualitäten der Regelleistung Zahlen von 2016
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Aufschaltung von Steuersignal direkt auf den Turbinenregler im Kraftwerk. Die PRR reguliert vollautomatisiert und kontinuierlich pos./neg. Frequenzabweichungen zwischen 49,8 und 50,2 Hz innert 30 Sekunden.
Ca. ±1400 MW Europa Seit 2017 PRR Auktionen mit Anbieter BSP (Balancing Service Provider) Österreich, Belgien, Niederlanden, Deutschland, Frankreich und der Schweiz.
±382 MW Direktes Signal an Kraftwerk, Swissgrid →BKW →AVAG, als MW Anforderung. Die gesamte Regelleistung muss bei Anforderung innerhalb von 5 Minuten pos./neg. ausgeregelt sein.
+400 MW, -421 MW Die Ausschreibungszeiträume erfolgen für eine Woche oder täglich in 6 Tagesblöcken à 4 Stunden. Die angebotene TRL, positive und/oder negative, erfolgt bei Swissgrid in der Höhe von mind. ±5 MW. Die TRL muss nach Abruf innerhalb von 15 Minuten ausgeregelt sein!
SRL und TRL kann direkt bei Swissgrid oder als Pool mit einem Bilanzgruppen Verantwortlichen (BGV) angeboten werden. >>Regelpoolbetreiber<<
liefert negative SRL an den BGV der BKW liefert negative TRL an den BGV der BKW
Bedarf an Regelenergie (SRL + TRL) in CH = ca. 526‘000 MWh Entspricht ca. 0,83% vom Gesamtenergieverbrauch von 63’402 GWh
In CH 11 Anbieter an Swissgrid, mit NL – A – D = 65 Anbieter
Zu jedem Zeitpunkt muss exakt soviel Energie erzeugt werden wie gerade verbraucht wird. Elektrische Energie lässt sich nur begrenzt speichern.
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Voraussetzungen für die Lieferung von Regelleistung
• Negative Regelleistung Wird abgerufen, wenn zu viel Leistung/Energie im Netz vorhanden ist. • Anlage muss für die Lieferung von Regelleistung geeignet sein Anlagetechnische Ausrüstungen und deren Automatisierung, thermodynamische Eignung und
Regelfähigkeit vom KVA Systemprozess inkl. Dampfturbine und Generator, Dampf- und Fernwärmeauskoppelung, Monitoring, …
• Hohe Verfügbarkeit der Produktionsanlage Angemeldete Regelleistung «SRL / TRL» muss nach Zuschlag für den vereinbarten Zeitraum
jederzeit verfügbar sein! • Präqualifikation der Anlage Eignungsprüfung und Test der technischen Einrichtungen (Zertifizierung durch Swissgrid). Hohe Anforderungen an Sekundärregelfähigkeit … • Vertrag mit Abnehmer Regelpoolbetreiber BGV (BKW) Ab ≥ 5/10 MW besteht die Möglichkeit den SDL Vertrag auch direkt mit Swissgrid zu machen. AVAG hat Vertrag mit Poolbetreiber BKW • Evtl. Versicherung Absicherung, falls die Regelleistung bei einem Abruf nicht geliefert werden kann (Pönale, …) • Einrichtungen für Online Signalaustausch und Überwachung Vollautomatisierter Online-Datenaustausch zwischen AVAG ↔ BKW ↔ Swissgrid. SRL Abrufe werden in der KVA Thun vollautomatisiert ausgeführt.
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Verfügbarkeit KVA Anlage als Grundlage für TRL und SRL Lieferung Präqualifikation TRL
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Abruf, Aktivierung / Deaktivierung neg. Tertiärregelleistung AVAG KVA 2016
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Swissgrid Anforderung für SRL - Lieferung
Anforderung Swissgrid
0.5%/s ≠ 100% = 200s
200s = 12 MW Pn Geno 60s = 3,6 MW
neg. Totzeit = max. 10s pos. Totzeit = max. 20s
≥ 60
% ≠
7,2
MW
12 MW
9,6 MW
6 MW
2,4 MW
0 MW
Leistungssprünge 𝑇𝑇𝑇 = 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃
10.005
… (𝑃𝑃𝑇𝑇𝑇 − 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺)
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Testsignal von Swissgrid für Präqualifikation
Regelung KVA Thun Siemens Dampfturbine
v = ≥ 4,0 MW/min Regelgüte = ≤ 0,1 MW
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SRL Zertifikat Präqualifikation mit Swissgrid und BKW
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Online Signalaustausch AVAG ↔ BKW SRL Applikation
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SRL: Herausforderungen der KVA Thun für die Sekundärregelfähigkeit Pflichtenheft für Funktionsabläufe im KVA Prozess Dampfturbine, LUKO, …
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BKW Lieferung SRL +
AVAG Lieferung SRL -
Zeitachse
MW
MW
Regelsignal: Regelenergie floatend von Swissgrid / BKW
+ xx … 0 … - 7 MW
AVAG KVA AGLeistungsabgabe ins
StromnetzRegelgüte ca. +/- 1 MW
Funktionsablauf:Wird durch das externe SRL Analogsignal, Beispiel 0 … - 7 MW, negative Regelenergie abgerufen, wird das KVA Dampfsystem «Turbine» von der Vordruckregelung in die Leistungsregelung umgeschaltet!Im Normalfall «kein neg. Regelabruf» übernimmt die Dampfturbine die Druckregelung «Vordruckregelung» und bestimmt somit den Dampfsystemdruck in der KVA. (s. dazu Seite 8, Pos. A) Über die Gegendruckturbine wird immer soviel Dampf verbraucht, dass der Dampfsystemdruck «40 bar» konstant gehalten werden kann. Problematik:1. Durch den variablen Heizwert «Kehricht» resultieren so am Ausgang Turbine / Generator Schwankungen von ca. +/- 1 MW. Da AVAG zurzeit noch keine leistungsfähige Wärmespeicher hat, können diese Lastschwankungen mit dem heutigen System nicht (oder nur ungenügend) aufgefangen werden!2. Ein unstetiges Regelsignal von Swissgrid / BKW kann im Übergansbereich zur Folge haben, dass die Turbinenregelung häufig zwischen Vordruck- und Leistungsregelung umschaltet. Dies kann zu unerwünschten Druckschwankungen auf dem KVA Dampfdrucksystem führen! Ein zu häufiges Umschalten von Vordruckregelung auf Leistungsregelung und umgekehrt, muss also unbedingt vermieden werden!
Wird neg. Regelenergie abgerufen, wird die Turbine von Vordruckregelung auf Leistungsregelung umgeschaltet. Ist die Leistungsregelung aktiv, können Last-Schwankungen, Sollwertänderungen von Regelsignal Swissgrid / BKW, schnell aus-geglichen werden.Bei Leistungsregelung wird der KVA Systemdampfdruck über das Regelventil «B» geregelt. (s. dazu Seite 8, Pos. B)
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DL- /
SDL
+
Auszug aus Pflichtenheft
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KVA Thun Anlage Betriebszustände Wasser-, Dampfkreislauf / Turbine + Generator
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Regelung von Turbine und Generator
A D-Turbine auf Vordruckregelung = Normalbetrieb der KVA B Generator auf Leistungsregelung = Zustand bei Abruf TRL / SRL C Generator auf Frequenzregelung = Zustand KVA im Inselbetrieb D Schwarzfall = Notstromdiesel
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Abrufe von Regelleistung SRL und TRL Signal-Verschachtelung BKW
Beispiel: Staffelung der Kraftwerke BKW +45 MW +25 MW 0 -25 MW
-38 MW
-45 MW
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Abruf SRL durch BKW Verschachtelung mit BKW Kraftwerke
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Beispiel SRL Abruf vom 20. April 2017
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Datenaufzeichnung bei SRL Abruf Datenauslagerung / Archivierung
Datum / Zeit Wirkleistung SRL Freigabe SRL Eingriff Arbeitspunkt SRL Sollwert Generator von AVAG aktiv von BKW
SRL Dokumente auf der Swissgrid Homepage
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Beispiel TRL - Abruf
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Anmeldung von Regelleistung SRL / TRL Anmelde- und Zuschlagsprozedere
• Die AVAG beteiligt sich, in der Regel, an den Wochenausschreibungen Anmeldetermin: Bis spätestens Montagmittag für die darauffolgende Woche Die angebotene Leistung gilt ununterbrochen für die ganze Woche (7 Tage x 24 Stunden) Zusage für Zuschlag und Menge erfolgt bis spätestens Montagabend • Erhalten wir für die Woche keinen Zuschlag (SRL oder TRL), beteiligen wir uns an den Tagesausschreibungen Für SRL gibt es keine Tagesauschreibungen →nur Wochenausschreibungen!
Anmeldetermine: Montag für Mittwoch / Dienstag für Donnerstag / Mittwoch für Freitag Donnerstag für Samstag, Sonntag und Montag / Freitag für Dienstag Die Tagesanmeldung der Regelleistung erfolgt in 6 Blöcken à 4 Stunden. Für jeden Block kann exakt diejenige Regelleistung angemeldet werden, welche während dieser Zeit zur Verfügung steht (Prognose) • Die jeweiligen AVAG Angebote werden durch BKW gebündelt und bei Swissgrid eingestellt BKW beteiligt sich an den jeweiligen Auktionen und teilt uns das Ergebnis sofort nach Bekanntgabe per E-Mail mit. Der KVA Schichtleiter erstellt anschliessend einen entsprechenden „Vorhalteplan“
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Angebot neg. Tertiärregelleistung Zuschlag von BKW
TRL Beispiel: Wochenausschreibung Anmelde- und Zuschlagsprozedere
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TRL Beispiel: BKW Abruf und Monitoring
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Abruf von Regelleistung Monitoring (PLS KVA Thun)
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Meldung bei Einschränkung der Anlage - Verfügbarkeit
Tagesausschreibungen Tertiärregelenergie Beispiel: Anmeldung am Do für die Lieferung von Sa - Mo
Zuschlag Für Block 1+2, Montag 21.01.2013, 0.00 … 08.00 Uhr
TRL Beispiel: Tagesausschreibung, Meldewesen
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TRL Abrufe und Liefermengen 2012 / 2013 / 2014
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2012 Total = 73 Abrufe / Regelenergie Total 1‘283 MWh 2013 Total = 99 Abrufe / Regelenergie Total 1’521 MWh 2014 Total = 87 Abrufe / Regelenergie Total 1’344 MWh
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2012 2013 2014
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SRL Beispiel: Angebot und Zuschlag
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Prognosetool als Unterstützung für Angebot SRL und TRL Regelleistung
Eigenschaften für Prognose: Horizont 7 Tage Takt 15 Minutenwerte
Einflüsse / Kriterien: Revisionen, Abschaltungen, Ausfälle, Regelenergie Abruf, Kessellast, Eigenbedarf, Sicherheitszuschlag, Fernwärmebedarf, …
Wetterprognose MeteoSchweiz für die nächsten 7 Tage, … Jahreszeiten, Tageszeit, Aussentemperatur, Wochentage
SLZ Fernwärme
LuKo
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SILOVEDA
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SWISSGRID
SRL und TRL Regelleistung Prognose als Unterstützung für Angebot
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Auswertung der Prognosequalität im Nachgang mit den tatsächlichen «Ist-Werten» Abrufe von Regelenergie Prognosetool «Girsberger SILOVEDA»
Die Wochen- und Tagesangebote von verfügbarer negativer SRL und TRL Regelleistung werden durch das Prognosetool zeitrichtig automatisch generiert und der KVA Schichtleitung per E-Mail zugestellt.
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SRL und TRL Regelleistung Prognose als Unterstützung für Angebot
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Erfahrungen der AVAG mit SDL im SRL und TRL Regelmarkt
„Die Praxis lernt uns die Theorie zu verstehen“
AVAG nimmt seit 2011 erfolgreich am Regelleistungsmarkt mit TRL teil Abgabe der TRL- Angebote an den BGV der BKW • Hohe Anzahl Abrufe und Energiemengen geliefert • Alle Abrufe konnten bis dato geliefert werden ( … Verfügbarkeit …) Im April 2016 Ertüchtigung der Einrichtungen auf Sekundärregelfähigkeit SRL • Vollautomatisierung der Einrichtungen für SRL und TRL Abrufe Erfolgreiche Präqualifikation der Anlage in Zusammenarbeit mit BKW Ab Mai 2016 erfolgreich im Regelleistungsmarkt mit SRL tätig • Bis anhin sehr gute Erfahrungen, Feinoptimierungen sind weitestgehend
abgeschlossen
• Viel Erfahrung und Anlage Know-how dazugewonnen
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Herzlichen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
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Kontakt: AG für Abfallverwertung AVAG Allmendstrasse 166 CH-3600 Thun Tel. +41 33 226‘56‘56 www.avag.ch Urs Zimmermann Tel. +41 33 226‘56‘03 u.zimmermann@avag.ch