Akumulace elektřiny v distribučních soustavách, řídicí systémy, využití

Transkript

1 Akumulace elektřiny v distribučních soustavách, řídicí systémy, využití

2 SILYZER NEJVĚTŠÍ ELEKTROLYTICKÁ VÝROBNA VODÍKU Energiepark Mainz: Elektrolytická výrobna vodíku dokáže zužitkovávat nárazové produkční špičky a efektivně eliminovat neduhy spojené s nadprodukcí elektřiny z OZE. Výrobna dokáže během pouhých několika sekund od zaznamenání zvýšené produkce elektřiny pojmout výkon až 6 MW, což z ní činí největší zařízení svého druhu na světě. Roční produkce 200t. PEM (Proton Exchange Membrane) - protonově výměnná membrána vytváří přepážku mezi dvěma elektrodami, na nichž dochází k elektrickému rozkladu vody. Tlak plynu vystupujícího z elektrolyzéru dosahuje až 35 barů a pro další zpracování už tedy nepotřebuje další stlačování. Page 2

3 Popis používané, ověřené Li-ion technologie Flexibilní a modulární design pro mnoho případů použití Jednoduchá instalace Rychlý čas odezvy na změny v elektrizační soustavě Zaručená kvalita el. energie, ověřené technologické řešení jako celek, typové zkoušky Garance na kapacitu baterie 10 let, životnost let. Vysoká celková účinnost 86-83% Strana Page 3

4 Globální trh ukládání elektřiny se do roku 2030 dynamicky zvětší Ostatní Jižní Korea Austrálie Velká Británie Německo Indie Japonsko Čína USA Page 4

5 Hlavní oblasti aplikací bateriových systémů VYUŽITÍ Průmyslové podniky: Aktivní řízení elektrické energie (výroba/spotřeba) PŘÍKLADY POUŽITÍ Black start, ostrovní provoz Zálohování energie, bezpečné odstavení technologie Kompenzace nafty/paliva Řízení zatížení ve špičkách, snížení rezervovaného výkonu Snížení ¼ hodinového maxima Kompenzace jalového výkonu Demand-side Management Výrobny: Zvýšení flexibility, konkurenceschopnosti, spolehlivosti a bezpečnosti Black start, ostrovní provoz Zálohování energie, bezpečné odstavení technologie Rozšíření podpůrných služeb PpS (primární, sekundární regulace frekvence, minutová záloha Dodávka jalového výkonu Optimalizace provozního diagramu zdrojů Aktivní řízení výroby/spotřeby Strana Page 5

6 Řešení jak zvýšit flexibilitu zdroje - poskytování podpůrných služeb, optimalizace provozu výroba/spotřeba Power Spinning Reserve Frequency Response PFR + SFR Fast Start Fast ramp-up and ramp-down support Min. environmental load Islanding, Off-Grid Blackstart Time Flex operation line (with SIESTART) Standard operation line Blackstart and support of grid restorage Fast Start Up Primary Frequency Response Secondary Frequency Response Acceleration & stabilization of load ramps Operating reserve for peak power Minimum load Islanding off-grid Page 6

7 Řešení jak snížit rezervovaný výkonu, 1/4 hodinové maximum, řízení zátěže Využití Vykrytí výkonových špiček bateriovým systémem Kompenzace jalového výkonu Charging Off-peak hour Využití při black-out, ostrovním provozu Možnost řízení frekvence, napětí při ostrovním provozu Ostatní přínosy Uvolnění kapacity v distribučních soustavách Discharging Peak hour Možnost rozvoje E-Mobility Rozvoj decentralizované energetiky Možnost řízení obchodní odchylky Page 7

8 Řešení jak snížit rezervovaný výkonu, 1/4 hodinové maximum, řízení zátěže s Střídače jsou schopné dodávat plný výkon v rámci všech kvadrantů P-Q diagramu Rychlost změn se pohybuje v desítkách ms. Page 8

9 Externí dodávky Hlavní komponenty Siestorage Elektrický subsystém Rozsah dodávky SIEMENS Zákazník Základní schéma zapojení 22kV Síť Ovládání chytré sítě SCADA Řízení a regulace Rozvaděč VN SIEMENS 8DJH Transformator SIEMENS 0,38/?kV (suché provedení) + Přepínač středního napětí Transformátor Filtr Místní uživatelské rozhraní (HMI)* Ovladač skladovacího systému Dispečink (distribuce) EMS + ŘS SIEMENS SIMATIC S7 Dispečink (obchodní) Střídač SIEMENS měnič Ovladač měniče + Záznam dat Bateriové moduly Li-ion SAMSUNG, celková kapacita BOL n článků v sérii Systém baterií Li-ion Systém řízení baterií Strana Page 9

10 Modulární koncept Příklad schematického nákresu Místo napojení (POI) Pom. trans- formátor A SKŘÍŇ S PŘIPOJENÍM DO SÍTĚ Koncovky kabelů pro připojení do sítě Sběrnicový systém B SKŘÍŇ S MĚNIČEM Jmenovitý výkon 800 kva Jmenovité napěí: 400 V Měření C SKŘÍŇ řízení a regulace HMI (Lokální uživatelské rozhraní) SCU (Řídicí jednotka systému) Přepínač Ethernetu Rozvod 24 V DC Pomocný výkonový transformátor D SKŘÍŇ S BATERIEMI Využití baterií od různých dodavatelů (SAMSUNG, LG) Technická data závisí na dodavateli Strana Page 10

11 V souladu se standardy, typové zkoušky Conformity with standards Certified system in compliance with all international standards Applicable regulations / standards and conformity Conformity (LV-D 2006/95/EG) CE System standard of the converter EN 61439, IEC System standard of the batteries EN 50178, EN EMC compatibility of the system EN EMC emissions of the system EN Degree of protection (EN 60529) IP20 Grid Code BDEW, AR-N-4110 Page 11

12 E.ON Mydlovary: SIESTORAGE 1.0 MW 1.75 MWh SIESTORAGE system Main applications Minimalizace obchodní odchylky Turnkey solution r Page 12

13 VDL, Netherlands: SIESTORAGE 1.6 MW 1.3 MWh SIESTORAGE system Aplikace Primární regulace frekvence Dodávka na klíč Page 13

14 Start ze tmy - zajištění dodávek energie pro průmyslvé odvětví VEO Vulkan Energie Oderbrücke GmbH), Eisenhüttenstadt, Německo Výkon: 2.8 MVA / 1.2 MW, Kapacita: 720 kwh Zajištění dodávek pro ocelárny AMEH i v případě výpadku místní integrované sítě 110 kv Nezávislost na elektrárně díky přepnutí na samostatnou síť Black start plynové turbíny (v případě neúspěšného přepnutí) Rozběh motoru 440kW Stabilizace sítě (kmitočet, napětí) Inteligentní řízení zatížení ve špičkách (systém řízení energií) Strana Page 14

15 Akumulace energie SIESTORAGE pro samostatnou síť Elektrifikace ostrova Ventotene bez závislosti na síti, ENEL, Itálie SIESTORAGE doplněný o ovladač Microsítě Zvýšené využití energie z obnovitelných zdrojů Optimalizace provozu dieselového motoru pro zajištění maximální úspory paliva a životnosti motoru a minimalizace nároků na obsluhu a údržbu. Stabilizace sítě díky vyvážení nabídky a poptávky Snížení nestability vyvolané změnami v zatížení a nepředvídatelnými výkyvy el. energie vyráběné z decentralizovaných obnovitelných zdrojů el. energie. Možnost uplatnění i pro lokality, kde jsou problémy se zajištěním dodávky energie (koncová vedení, lokality s jedním přívodním vedením atd.) Strana Page 15

16 Joint forces Siemens and AES form a joint venture with 50% share each CONTRIBUTION Siemens 34 projects in 10 countries Experienced employees Great references for certain applications Well established in Europe A global sales force in over 160 countries Turnkey-provider Provision of electrical equipment BUSINESS MANDATE Worldwide business Full service of market segments Utility, Commercial, Industry and Infrastructure Broad portfolio of applications 489 MW installed / under execution Applications Siemens AES Frequency Regulation Micro-grids Renewable energy integration Peak Shaving Black start Capacity peak power Grid stabilization CONTRIBUTION AES 23 projects in 8 countries Experienced employees Strong references for big applications Leading in US Extensive experience in operating energy storage Well established partnership in Asia Fluence starts with ~ 100 People ; current storage teams of Siemens (~50) & of AES (~ 50 ) Located in Germany (Erlangen) and USA (Arlington & Atlanta) Page 16

17 Microgrid & Island s produkty Sinamics Podpora provozu mikrosítí Zlepšení účinnosti a kvality služeb Sítě soběstačné a schopné nezávislého provozu. Provozovatelé mikrosítí čelí problému, jak udržet síť stabilní, s dobrou kvalitou poskytovaných služeb, a zároveň minimalizovat náklady a omezit znečištění Page 17

18 Aplikace a výhody pro zákazníka Zvládání špičkového odběru, snížení rezervovaného výkonu Zelená alternativa záložních dieselagregátů Optimalizace při blackoutu Integrace výroby energie z obnovitelných zdrojů Page 18

19 Technické výhody SINAMICS Microgrid & Island Ověřené průmyslové komponenty Variabilní, řízené napětí DC meziobvodu umožňuje přímé připojení stejnosměrných zdrojů Integrace do Simatic S7 podporuje řadu příslušenství, volně programovatelné aplikace, bezpečnostní funkce, celosvětovou podporu Rozsah výkonů kW, splňující podmínky pro připojení k síti Spolupráce se sítí, v ostrovu, synchronizace, vyrovnávání zátěže Vysoká flexibilita, množství funkcí, volná rozšířitelnost, integrace do Simatic S7 Page 19

20 Page 20

21 DEMS Systém správy distribuovaných zdrojů a spotřeby Reakce na spotřebu Agregovaný systém řízení pro Distribuované zdroje Administrace zatížení a účastníků Správa smluv Vícenásobné a pružné agregace Plánování a dispečink událostí Příprava dat pro vypořádání Distributed Energy Management System (DEMS ) Virtuální elektrárna (VPP) Systém řízení pro Distribuované zdroje Předpovídání výroby a spotřeby Plánování Monitorování a dohled Optimalizace v reálném čase Umožňuje optimalizované obchodování Efektivní využití distribuovaných zdrojů energie Ovládání distribuovaných a centrálních zdrojů Page 21

22 Vývoj sítí: od jednosměrné k obousměrné 1 Demand-side Management Tradiční řízení poptávky a výroby s distribuovanými zdroji na základě událostí Bilancování zatížení / stability sítě jako překlenovací cíl Jak řídit zatížení a zajistit spolehlivost sítě s distribuovanými zdroji? 2 Supply-side Management Dynamické řízení výroby za účelem účasti na tradičních trzích Koordinace skupin distribuovaných zdrojů do Virtuální elektrárny, které pak mohou být společně řízeny za účelem optimalizace výroby a prodeje Jak propojit distribuovanou výrobu a optimalizovat ji? Page 22

23 Smart metering Commercial IT Technical IT EMS/SCADA Business Analytics MDUS Smart Grid Platform EnergyIP End Customer NMS WFM HES Siemens HES TCP/IP DC IP Gateway DC PRIME Zähler Meters MBUS Zähler Zähler Meter Zähler Zähler Meters Page 23

24 Dodávka na klíč Návrh kapacity bateriového systému, výpočty, simulace, studie připojitelnosti Optimalizace povozu, využití v průběhu životnosti zařízení Návrh vhodného technického řešení na základě místních podmínek, integrace do stávajících systémů, techická/technologická podpora z ČR Dodávka na klíč & servis Podpora financování Technická podpora z ČR, servis 24, rychlý reakční čas Obchodní model,studie proveditelnosti Page 24

25 Kontakt Martin Panáč Mobile: martin.panac@siemens.com Page 25

26 Virtuální elektrárny

27 Smart metering Commercial IT Technical IT EMS/SCADA Business Analytics MDUS Smart Grid Platform EnergyIP End Customer NMS WFM HES Siemens HES TCP/IP DC IP Gateway DC PRIME Zähler Meters MBUS Zähler Zähler Meter Zähler Zähler Meters Page 27

28 Vývoj sítí: od jednosměrné k obousměrné 1 Demand-side Management Tradiční řízení poptávky a výroby s distribuovanými zdroji na základě událostí Bilancování zatížení / stability sítě jako překlenovací cíl Jak řídit zatížení a zajistit spolehlivost sítě s distribuovanými zdroji? 2 Supply-side Management Dynamické řízení výroby za účelem účasti na tradičních trzích Koordinace skupin distribuovaných zdrojů do Virtuální elektrárny, které pak mohou být společně řízeny za účelem optimalizace výroby a prodeje Jak propojit distribuovanou výrobu a optimalizovat ji? Page 28

29 Smart elektrické sítě: Příklad využití v Rotterdamu Cíle Omezit špičky spotřeby Vyhnout se přetížení sítě Ušetřit za energii a distribuční náklady Řešení DEMS Decentralized Energy Management System Bilancování odchylek výroby a zatížení a kompenzování špiček výkonu Benefity Firmy a privátní uživatelé mohou prodat přebytek výroby za atraktivní ceny Odchylky mohou být lépe bilancovány na úrovni sítě, jsou omezeny špičky zatížení a OZE mohou být lépe integrovány Toto sníží emise, což byl původní cíl města Rotterdam Page 29