Integratie van grootschalig windvermogen in het Nederlandse elektriciteitssysteem

Transcriptie

1 Integratie van grootschalig windvermogen in het Nederlandse elektriciteitssysteem Consequenties voor de balanshandhaving en oplossingsrichtingen Engbert Pelgrum, TenneT TSO B.V. Symposium Cogen Nederland Zeist, 9 november 2007

2 Inhoud 1. Inpassingstudies grootschalig windvermogen 2. Simulatiemodel 3. Resultaten technische inpassingstudies balanshandhaving a. Technische grenzen b. Oplossingsrichtingen 2

3 Inpassingstudies Het belang van TenneT TSO Inpassing van grote hoeveelheden wind in Nederland en Europa heeft directe consequenties voor het elektriciteitssysteem en daarmee voor de taken van TenneT Leveringszekerheid Ontwikkeling hoogspanningsnet Balanshandhaving Ontwikkeling van de markt Eventuele rol bij de introductie van maatregelen 3 Daarom Eigen onderzoeksprogramma om consequenties in kaart te brengen, veelal in samenwerking met universiteiten Nauwe betrokkenheid nationale en Europese inpassingstudies

4 Inpassingstudies Enkele relevante studies (1) EWIS, fase 2 Gezamenlijke studie van 15 Europese TSO s Actieve participatie TenneT Studiejaar 2015 Scenario s met gemiddelde en hoge windpenetratie Doel: in kaart brengen van optimale technische en operationele maatregelen voor risico vermindering en veilige bedrijfsvoering van het Europese elektriciteitsysteem bij grote windpenetraties Rapportage eind

5 Inpassingstudies Enkele relevante studies (2) In house studies/analyses i.s.m. TU Delft (technische inpassing) Systeemintegratie windvermogen (simulatiestudie) Verkenning technische mogelijkheden NL productiepark bij windpenetraties tot 10 GW Resultaten gepubliceerd op website en in Capaciteitsplan Wind en opslag (simulatiestudie) Verkenning van de waarde van grootschalige opslagtechnologieën (PAC, OPAC en CAES) bij de inpassing grootschalige productie uit windvermogen tot 10 GW Vergelijking met andere opties, waaronder flexibilisering WKK Momenteel wordt in opdracht van het Ministerie van EZ een update uitgevoerd i.s.m. initiatiefnemers Marktconsultatie windenergie en balanshandhaving (2006) 5 Inventarisatie(samen met de markt) van maatregelen voor marktinpassing wind

6 Simulatie model (1) In house studies zijn uitgevoerd met het PowrSym3 elektriciteitsmarkt simulatie model met TenneT database 6 Lange geschiedenis in de NL elektriciteitswereld sinds 1985 (Sep) In gebruik bij TenneT sinds 1999 Volledig geschikt gemaakt voor eigenschappen van het NL systeem Probabilistische simulaties (Monte Carlo techniek) Chronologisch: tijdgerelateerde constraints kunnen worden meegenomen Integrale optimalisatie van inzet en bedrijfsvoering van eenheden op basis van kosten minimalisatie Afbeelding van het totale gekoppelde systeem met gedetailleerde technische modellen van de grootste Nederlandse eenheden, inclusief kostenaspecten Expliciete modellering van warmtekracht eenheden

7 Simulatie model (2) Geschikt voor modellering hydro, pumped hydro systemen en CAES In het verleden speciaal aangepast voor o.a.: modellering wind, modellering laag verval pomp opslag centrales waar capaciteit en rendement een functie zijn van reservoirinhoud. Internationale verbindingen met prijsgebieden Duitsland, België, Noorwegen en Verenigd Koninkrijk Systeembelasting en lokale warmte/stoombehoefte op basis van voorspellingen en ervaring binnen TenneT Geaggregeerd model voor gedistribueerde opwekking 7 Modellering windvermogen door TU Delft i.s.m. ECN 10 min. windsnelheden van 16 weerstations, 1 jaar Geïnterpoleerd naar 25 offshore en 14 on-shore locaties voor (toekomstig) windvermogen 15 min. windvermogenswaarde via power-curve

8 Inpassingstudies - Technische grenzen (1) )*!"#" $"#" %&'&'"&( 8

9 Inpassingstudies - Technische grenzen (2) )*!"#" $"#" %&'&'"&( 9

10 10 Inpassingstudies - Technische grenzen (3)

11 Inpassingstudies - Technische grenzen (4) Onderzochte windpenetraties: 0 GW 10 GW 0 GW 2 GW: Geen problemen 2 GW 4 GW: Kleine hoeveelheden wind kunnen niet worden ingepast. Oplossingen mogelijk met operationele maatregelen > 4GW: Grote toename van niet inpasbare wind; aanvullende maatregelen zijn noodzakelijk Problemen treden met name op gedurende perioden met lage belasting en veel productie uit windvermogen (minimum load problemen) Regelproblemen zijn nauwelijks aanwezig: conventionele eenheden zijn in staat om windvermogen variaties op te vangen Resultaten gevoelig voor aannames voor internationale uitwisseling en flexibiliteit WKK-vermogen 11 Verder onderzoek noodzakelijk naar mogelijkheden die inpassingsruimte windvermogen vergroten

12 Inpassingstudies - Oplossingen Geïdentificeerde voorbeelden van oplossingsrichtingen Verbeteringen marktmechanismen Load shifting Technische maatregelen Vergroting flexibiliteit van WKK eenheden (HWC, Opslag) Vergroting inter-connectie capaciteit Energieopslag Grootschalig (PAC, OPAC, CAES) Decentrale opties met centrale aansturing (plug in hybride auto s) 12 Studies oplossingsrichtingen Eind 2006: Verkennende studie TenneT/TU Delft naar technische maatregelen Opslagopties op basis actualisering vroegere overheidsstudies (midden tachtiger jaren); vergelijking met o.a. flexibilisering WKK Thans: update van deze studie op basis laatste informatie initiatiefnemers

13 Inpassingstudies - Oplossingen Verkennende Opslag Studie TenneT-TU Delft (1) Onderzochte alternatieven STEG (Base Case) PAC OPAC CAES STEG waarbij WKK met extra hulpwarmteketels Gevoeligheden Wel geen flexibele uitwisseling Hoge/lage gasprijzen Hoge lage CO2 prijzen 13

14 Inpassingstudies - Oplossingen Verkennende Opslag Studie TenneT-TU Delft (2) Modellen opslagsystemen op basis COE-studie MW (PAC 1925 MW max.), 20 GWh Destijds ontworpen voor inpassing van meer basislast (nucleair, kolen) Vergelijking met optie flexibilisering WKK Rendementen, dimensionering vermogen/reservoir, investeringskosten, aannames, 14

15 Inpassingstudies - Oplossingen Verkennende Opslag Studie TenneT-TU Delft (3) Korte termijn marginale kosten 15

16 Inpassingstudies - Oplossingen Verkennende Opslag Studie TenneT-TU Delft (4) Niet-inpasbare Productie uit Windvermogen +*( (') *+ &'( &'( 16! " # $ %

17 Inpassingstudies - Oplossingen Verkennende Opslag Studie TenneT-TU Delft (5) Extra CO2 uitstoot Relatieve Relateive CO2-uitstoot 2 Uitstoot (Mtonjaar) t.o.v. STEG 0 PAC OPAC CAES Warmte-Boilers Geinstalleerd (GW) Ge+nstalleerd Windvermogen (GW)

18 Inpassingstudies - Oplossingen Verkennende Opslag Studie TenneT-TU Delft (6) Besparing operationele kosten 18

19 Inpassingstudies - Oplossingen Verkennende Opslag Studie TenneT-TU Delft (8) Totale jaarlijkse kostenbesparing (vast + variabel) Balance (MEUR/year) Heat Boilers CAES PAC OPAC Installed Wind Power Capacity (GW)

20 Inpassingstudies - Opslag Verkennende Studie TenneT-TU Delft (7) Energieopslag heeft omzettingsverliezen Vervanging van pieklast (gas) door basislast (kolen) Afname van CO2-uitstoot door systeem als geheel pas van toepassing bij zeer grote windpenetraties, daarvoor sprake van toename Opbrengsten van energieopslag hangen nauw samen met het omringende systeem en gekozen aannames 20

21 Inpassingstudies - Opslag Vervolgstappen Begin oktober is een nieuwe quick scan studie opgestart gerelateerd aan optimale maatregelen voor een integratie van grote hoeveelheden productie uit windvermogen Studie kijkt met name naar grootschalige opslag (Valmeer, OPAC, CAES), flexibele WKK en vergroting interconnectiecapaciteit Betrokkenheid alle stakeholders Resultaten worden in december 2007 bekend 21 Indien nodig wordt een verdiepingsstudie uitgevoerd (gereed zomer 2008)

22 Einde Wij danken u voor uw aandacht.