Erfahrungsbericht Einsatz der KVA Thun im Tertiär- und ... · 1 Dampfkessel 3,7 MW 1...

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


Hochschule Luzern, 10. Mai 2017 2

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 …



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


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

4 Hochschule Luzern, 10. Mai 2017


AVAG KVA Thun Energieverkauf 2016


SIEMENS Dampfturbine Generator 12 MW (Max.13 MW)

Energieverkauf ab KVA Thun Strom und Fernwärme

Rev

isio

n de

r KVA


Stromnetz der Schweiz


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


Europäisches Verbundnetz Regelzonen


Regelzonen D / A / CH Bilanzkreise / Bilanzgruppen

Europäisches Verbundnetz


Warum Regelleistung Stromnetz - Regelung Arten / Qualitäten der Regelleistung Zahlen von 2016


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.


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.



Verfügbarkeit KVA Anlage als Grundlage für TRL und SRL Lieferung Präqualifikation TRL


Abruf, Aktivierung / Deaktivierung neg. Tertiärregelleistung AVAG KVA 2016



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)



Testsignal von Swissgrid für Präqualifikation

Regelung KVA Thun Siemens Dampfturbine

v = ≥ 4,0 MW/min Regelgüte = ≤ 0,1 MW



SRL Zertifikat Präqualifikation mit Swissgrid und BKW



Online Signalaustausch AVAG ↔ BKW SRL Applikation



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)

Beisp

iel:

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DL- /

SDL

+

Auszug aus Pflichtenheft


KVA Thun Anlage Betriebszustände Wasser-, Dampfkreislauf / Turbine + Generator


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



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



Abruf SRL durch BKW Verschachtelung mit BKW Kraftwerke



Beispiel SRL Abruf vom 20. April 2017



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



Beispiel TRL - Abruf


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“



Angebot neg. Tertiärregelleistung Zuschlag von BKW

TRL Beispiel: Wochenausschreibung Anmelde- und Zuschlagsprozedere



TRL Beispiel: BKW Abruf und Monitoring


Abruf von Regelleistung Monitoring (PLS KVA Thun)


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



TRL Abrufe und Liefermengen 2012 / 2013 / 2014


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



SRL Beispiel: Angebot und Zuschlag


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


SILOVEDA



SWISSGRID

SRL und TRL Regelleistung Prognose als Unterstützung für Angebot


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.


SRL und TRL Regelleistung Prognose als Unterstützung für Angebot



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


Herzlichen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit!


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 [email protected]

Date post:	13-Oct-2019
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