DE102012215565A1

DE102012215565A1 - Verfahren und Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern

Info

Publication number: DE102012215565A1
Application number: DE201210215565
Authority: DE
Inventors: Ulli Arndt; Magnus Pielke; Matthias Lange; Clemens Wingenbach
Original assignee: energy & meteo systems GmbH; Energieversorgung Weser Ems AG
Current assignee: energy & meteo systems GmbH; Energieversorgung Weser Ems AG
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2014-03-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen einer Umweltdatenprognose für einen bestimmten Zeitraum, Erstellen einer Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum auf Basis der Umweltdatenprognose, Ermitteln einer maximalen negativen Regelleistung, die in einem Abrufzeitraum in dem bestimmten Zeitraum durch den Anlagenpool bereitgestellt werden kann, auf Basis der Einspeiseleistungsprognose, Erzeugen eines Regelsignals in Abhängigkeit einer Abrufregelleistung und Übertragen des Regelsignals an den Anlagenpool, Reduzieren der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger, Erbringen einer Abrufeinspeiseleistung, die gegenüber der Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist, für den Abrufzeitraum, Erhöhen der Einspeiseleistung in Höhe der Abrufregelleistung in einem Deaktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve.
Die Erfindung betrifft ferner eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve.
Die Bereitstellung von Regelleistung dient dazu, Differenzen zwischen Ein- und Ausspeisung im Stromnetz auszugleichen. Energieerzeugungskapazitäten werden auf Regelleistungsmärkten Übertragungsnetzbetreibern angeboten. Dabei ist zwischen positiver Regelleistung (Energiezufuhr durch Erhöhung der Einspeiseleistung bzw. Reduzierung der Lastaufnahme) und negativer Regelleistung (Reduzierung der Einspeiseleistung bzw. Erhöhung der Lastaufnahme) zu unterscheiden.
Stromerzeuger, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere regenerative Stromerzeuger, sind beispielsweise Windenergieanlagen, Photovoltaikmodule bzw. Photovoltaikanlagen oder auch Wasserturbinen eines Gezeitenkraftwerks oder Unterwasserturbinen für das Ernten von Strömungsenergie aus Wasser. Die fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung entspricht dem Stromeinspeisegang dieser Stromerzeuger, der über die Zeit veränderlich, jedoch auf Basis verschiedener Daten mehr oder weniger genau vorhersagbar ist. Insbesondere durch die verstärkte Nutzung regenerativer Stromerzeuger und der vollen Einspeisung der durch sie erzeugten Leistung ins Netz steigt der Bedarf an Regelleistung, insbesondere an negativer Regelleistung zur Abfederung von Produktionsspitzen.
In Deutschland ist der Zugang zu Regelleistungsmärkten durch Präqualifikationsverfahren geregelt. Die Bedingungen der Marktteilnahme von regenerativen Stromerzeugern wurden mit der Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) mit Stand 1. Januar 2012 neu geregelt. Dabei ist es zukünftig Stromerzeugungsanlagen im Sinne des EEG unter bestimmten Voraussetzungen gestattet, am Regelleistungsmarkt teilzunehmen.
Insbesondere für regenerative Stromerzeuger mit fluktuierender Einspeiseleistung ist die Bereitstellung einer negativen Regelleistung jedoch – wenn überhaupt – nur mit erheblichen Nachteilen möglich. Beispielsweise sind Überlegungen bekannt, die Regelung eines Windparks nach dem Betriebsverhalten einer nicht abgeregelten Referenzwindenergieanlage des Parks vorzunehmen. Dieses Konzept hat jedoch den Nachteil, dass die Referenzwindenergieanlage nicht an der Vermarktung der Regelleistung teilnehmen kann, da sie stets ungesteuert weiterlaufen muss.
Ferner ist eine Referenzwertbildung im Falle eines zeitgleichen Einspeisemanagements am Windpark nicht möglich, da in diesem Fall üblicherweise alle Anlagen einer Leistungsbegrenzung unterliegen und der Betrieb einer nicht abgeregelten Referenzwindenergieanlage nicht möglich ist.
Auch eine Übertragung des Stromertrags der Referenzwindenergieanlage auf die fiktive Einspeiseleistung des gesamten Windparks ist nur in Abhängigkeit der Windrichtung, der Windstärke und der Position der Referenzwindenergieanlage im Windpark möglich und mit Ungenauigkeiten behaftet, insbesondere aufgrund von unterschiedlichen Auswirkungen von Luftverwirbelungen der gedrosselt laufenden Windenergieanlagen des Windparks auf die Referenzanlage.
Ein solches Konzept für die Bereitstellung von Regelleistungen für Windparks ist nicht nur mit erheblichen Nachteilen verbunden, sondern versagt für andere regenerative Stromerzeuger wie beispielsweise Photovoltaikanlagen: Bei einer üblichen Photovoltaikanlagen-Konfiguration beispielsweise ist der Betrieb einer Referenzanlage nicht möglich, da das Referenz-Photovoltaik-Modul über einen separaten Wechselrichter verfügen müsste, um einen Referenzertrag ausweisen zu können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern mit einem fluktuierenden, prognostizierbaren Erzeugungsgang anzugeben, die eine verbesserte Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve, ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, anzugeben, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve, umfassend die Schritte:

– Bereitstellen einer Umweltdatenprognose, insbesondere einer Wetterprognose, für einen bestimmten Zeitraum,
– Erstellen einer Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum auf Basis der Umweltdatenprognose,
– Ermitteln einer maximalen negativen Regelleistung, die in einem Abrufzeitraum in dem bestimmten Zeitraum durch den Anlagenpool bereitgestellt werden kann, auf Basis der Einspeiseleistungsprognose,
– Erzeugen eines Regelsignals in Abhängigkeit einer Abrufregelleistung und Übertragen des Regelsignals an den Anlagenpool,
– Reduzieren der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools,
– Erbringen einer Abrufeinspeiseleistung, die gegenüber der Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist, für den Abrufzeitraum,
– Erhöhen der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Deaktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass die Einspeiseleistung von Anlagenpools auf Basis von Umweltdatenprognosen, insbesondere Wetterprognosen, sehr genau vorhergesagt werden kann. Die Genauigkeit der Vorhersage der Einspeiseleistung eines Anlagenpools auf Basis einer Umweltdatenprognose kann deutlich höher liegen als die Ermittlung eines mit einer Referenzanlage korrespondierenden Energieertrags eines Anlagenparks. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher vor, die auf der Basis von Umweltdatenprognosen ermittelten Einspeiseleistungsprognosen vor und insbesondere zum Zeitpunkt der Regelleistungserbringung zu nutzen, um daraus abzuleiten, welcher Anteil der Einspeiseleistung als negative Regelleistung am Markt angeboten werden kann und wie die Reduzierung der Einspeiseleistung im Falle des Regelleistungsabrufs im Zeitverlauf zu erfolgen hat.
Das Erstellen einer Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools erfolgt für einen bestimmten Zeitraum, für den eine entsprechende Umweltdatenprognose vorliegt. Für die Erstellung der Einspeiseleistungsprognose auf Basis der Umweltdatenprognose werden üblicherweise historische Informationen über die Einspeiseleistung unter den jeweiligen Umwelt-, insbesondere Wetterbedingungen, herangezogen. Eine möglichst gute Qualität der Einspeiseleistungsprognose auf Basis der Umweltdatenprognose ist von Vorteil und kann insbesondere durch die Zusammenfassung einer Vielzahl von, insbesondere regenerativen, Stromerzeugern und insbesondere durch die Zusammenfassung mehrerer Anlagenparks mit jeweils einer Vielzahl von, insbesondere regenerativen, Stromerzeugern, zu einem Anlagenpool verbessert werden.
Ein Anlagenpool ist ein Verbund von, insbesondere regenerativen, Stromerzeugern bzw. Stromerzeugungsanlagen, die vorzugsweise kommunikationstechnisch zusammengefasst sind. Ein Anlagenpool kann ein einzelner Anlagenpark mit einer Mehrzahl von, insbesondere regenerativen, Stromerzeugern sein. Alternativ können in einem Anlagenpool auch mehrere Anlagenparks mit jeweils einer Mehrzahl von, insbesondere regenerativen, Stromerzeugern zusammengefasst sein. Als technische Einheit im Sinne der Präqualifikationsbedingungen sowie des Rahmenvertrags zur Erbringung von Reserveleistung wird hier ein Anlagenpark oder ein Anlagenpool verstanden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch prinzipiell auch für Einzelanlagen geeignet.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann Anwendung finden für alle Arten der negativen Regelleistungsbereitstellung, die in Deutschland derzeit von Übertragungsnetzbetreibern ausgeschrieben werden, insbesondere Primärregelleistung, Sekundärregelleistung bzw. Sekundärreserve sowie Tertiärregelleistung, die auch als Minutenreserve bzw. Minutenreserveleistung bezeichnet wird.
Die Bereitstellung einer Regelleistung kann das Erstellen eines Angebots einer Regelleistung, das Anbieten einer Regelleistung, das Vorhalten und/oder das Erbringen einer Regelleistung umfassen.
Der prognostizierte Einspeisegang in einem bestimmten Zeitraum dient dazu, die in diesem Zeitraum maximal verfügbare negative Regelleistung zu ermitteln. Die maximale negative Regelleistung entspricht der Einspeiseleistungsprognose, in diesem Fall würden sämtliche Stromerzeuger abgeschaltet werden. Die maximal verfügbare negative Regelleistung kann für einen Abrufzeitraum ermittelt werden, der kleiner oder gleich des bestimmten Zeitraums ist, für den die Einspeiseleistungsprognose erstellt wurde. Der bestimmte Zeitraum, für den die Einspeiseleistungsprognose erstellt wurde, kann somit mehrere Abrufzeiträume mit jeweils unterschiedlichen maximalen negativen Regelleistungen enthalten. Diese maximale negative Regelleistung kann auf einem Regelleistungsmarkt angeboten werden.
Wird eine als Abrufleistung bezeichnete negative Regelleistung in einem Abrufzeitraum abgerufen, ist die Einspeiseleistung entsprechend der abgerufenen negativen Regelleistung zu reduzieren. Dazu wird die Einspeiseleistung des Anlagenpools zunächst in einem Aktivierungszeitraum abgesenkt, und zwar durch Herabregeln bzw. Drosseln zumindest eines Teils der Stromerzeuger des Anlagenpools derart, dass sie eine geringere oder gar keine Leistung mehr erbringen. Es können alle Stromerzeuger des Anlagenpools herabgeregelt werden. Es können auch alle Stromerzeuger eines oder mehrerer Anlagenparks, die in einem Anlagenpool zusammengefasst sind, herabgeregelt werden. Es ist auch möglich, nur einen Teil der Stromerzeuger eines oder mehrere Anlagenparks oder des Anlagenpools herabzuregeln. Der Aktivierungszeitraum ist erforderlich, um diese Herabregelung umzusetzen und kann beispielsweise bei einem Abrufzeitraum von einer Stunde 15 Minuten betragen. Am Ende des Abrufzeitraums werden die herabgeregelten Stromerzeuger wieder freigegeben und die Einspeiseleistung um die abgerufene negative Regelleistung angehoben. Dieser Deaktivierungszeitraum, in dem die Herabregelung aufgehoben wird, beträgt für einen beispielhaften Abrufzeitraum von einer Stunde ebenfalls beispielsweise 15 Minuten.
In der Zeit zwischen Ende des Aktivierungszeitraums und Beginn des Deaktivierungszeitraums wird eine Einspeiseleistung erzeugt, die dem Verlauf der Einspeiseleistungsprognose, die spätestens zum Zeitpunkt des Regelleistungsabruf erstellt wurde, in diesem Zeitraum entspricht, jedoch um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist.
Um diese Reduzierung und anschließende Erhöhung der Einspeiseleistung sowie das dazwischenliegende Erbringen der Abrufeinspeiseleistung zu realisieren, wird ein Regelsignal erzeugt, das in Abhängigkeit einer Abrufregelleistung, d.h. einer Kombination aus Abrufzeitraum und Höhe einer negativen Regelleistung, sowie unter Vorlage der Einspeiseleistungsprognose erzeugt und an den Anlagenpool übertragen wird. Auf Basis dieses Regelsignals können dann die Stromerzeuger des Anlagenpools so angesteuert werden, dass die gewünschte Reduzierung der Einspeiseleistung, Erbringung der Abrufeinspeiseleistung und anschließende Erhöhung der Einspeiseleistung realisiert werden können.
Vorzugsweise ist die Abrufregelleistung konstant über den Abrufzeitraum. Bei einem Abrufzeitraum von einer Stunde würde die angebotene maximale negative Regelleistung somit dem Minimum der Einspeiseleistungsprognose in dem konkreten Abrufzeitraum entsprechen. Je kürzer die Abrufzeiträume gewählt sind, desto mehr negative Regelleistung kann angeboten werden, da nur die jeweiligen Minima der Abrufzeiträume, nicht jedoch das Gesamtminimum der Einspeiseleistungsprognose über die Summe der Abrufzeiträume die maximale negative Regelleistung begrenzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erübrigt den Betrieb einer Referenzanlage, d.h. zur Vermarktung eines Anlagenpools am Markt für Regelleistung ist die Vorhaltung einer oder mehrere Referenzanlagen nicht erforderlich, so dass alle Stromerzeuger eines Anlagenpools einen Beitrag zur Regelleistungserbringung leisten können.
Damit ist eine Erfassung der Abhängigkeit des Energieertrags einer Referenzanlage und dem korrespondierenden Energieertrag der weiteren Stromerzeuger des Anlagenparks bzw. Anlagenpoos nicht mehr erforderlich. Insbesondere ist eine Erfassung der Stromerträge beispielsweise einer Referenzwindenergieanlage in Abhängigkeit der Windstärke und Windrichtung nicht erforderlich. Auch die bei einer Steuerung eines Anlagenpools nach Maßgabe des Stromertrags einer Referenzanlage einhergehende Ungenauigkeit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere bei der Ausdehnung der Anwendung auf ein geografisch weitläufiges Gebiet, deutlich verbessert werden. Zudem sind durch das erfindungsgemäße Verfahren Photovoltaikanlagen in der Lage auch negative Regelleistung bereitzustellen ohne über ein Photovoltaik-Modul mit separatem Wechselrichter zu verfügen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, dass auch bei einer dem Regelleistungsabruf vorangehenden oder zeitgleich erfolgenden Einspeisemanagement-Maßnahme eines Stromnetzbetreibers der Abruf der Reserveleistung erbracht und der Anlagenpool adäquat geregelt werden kann, sofern das Einspeisemanagement keine vollständige Abschaltung der Stromerzeuger des Anlagenpools erzwingt und die Höhe der Abrufregelleistung geringer als die aufgrund des Einspeisemanagements reduzierte Einspeiseleistung ist.
Besonders bevorzugt ist es, dass nach dem Schritt Erzeugen eines Regelsignals und vor dem Schritt Reduzieren der Einspeiseleistung der Schritt Erstellen einer aktualisierten Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum auf Basis einer aktualisierten Umweltdatenprognose durchgeführt wird und die für den Abrufzeitraum erbrachte Abrufeinspeiseleistung gegenüber der aktualisierten Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist. Diese Ausprägung des Verfahrens hat den Vorteil, dass durch eine Aktualisierung der Umweltdatenprognose und der daraus resultierenden Einspeiseleistungsprognose zum Zeitpunkt des Regelleistungsabruf die Genauigkeit der Vorhersage der Einspeiseleistung deutlich erhöht werden kann, insbesondere gegenüber der Ermittlung eines mit einer Referenzanlage korrespondierenden Energieertrags eines Anlagenparks.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Anlagenpool einen, zwei oder mehrere Anlagenparks mit jeweils einer Mehrzahl von Stromerzeugern, insbesondere eine Mehrzahl von regenerativen Stromerzeugern. Diese Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass

– der Schritt Bereitstellen einer Umweltdatenprognose, insbesondere einer Wetterprognose, für einen bestimmten Zeitraum das Bereitstellen von parkspezifischen Umweltdatenprognosen umfasst, und/oder
– der Schritt Erstellen einer Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools das Erstellen von parkspezifischen Einspeiseleistungsprognosen, vorzugsweise auf Basis von parkspezifischen Umweltdatenprognosen, umfasst, die vorzugsweise zu einer Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools zusammengefasst werden, und/oder
– der Schritt Ermitteln einer maximalen negativen Regelleistung das Ermitteln von parkspezifischen maximalen negativen Regelleistungen umfasst, die vorzugsweise zu einer maximalen negativen Regelleistung des Anlagenpools zusammengefasst werden, und/oder
– der Schritt Erzeugen eines Regelsignals und Übertragen des Regelsignals an den Anlagenpool die Erzeugung von parkspezifischen Regelsignalen und deren Übertragen an den jeweiligen Anlagenpark umfasst, und/oder
– der Schritt Reduzieren der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools das Reduzieren der parkspezifischen Einspeiseleistungen eines oder mehrerer der Anlagenparks in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger des jeweiligen Anlagenparks umfasst, und/oder
– der Schritt Erbringen einer Abrufeinspeiseleistung, die gegenüber der Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist, für den Abrufzeitraum das Erbringen von parkspezifischen Abrufeinspeiseleistungen, die gegenüber der jeweiligen parkspezifischen Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert sind, umfasst und die vorzugsweise zu einer Abrufeinspeiseleistung des Anlagenpools zusammengefasst werden, und/oder
– der Schritt Erhöhen der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Deaktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools das Erhöhen der parkspezifischen Einspeiseleistungen des einen oder der mehreren der Anlagenparks in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger des jeweiligen Anlagenparks umfasst.

Diese Ausführungsform stellt sicher, dass bei der Zusammenfassung von zwei oder mehreren Anlagenparks mit jeweils einer Mehrzahl von, insbesondere regenerativen, Stromerzeugern zu einem Anlagenpool die verschiedenen Anlagenparks unterschiedlich angesteuert werden können. Ferner können auch jeweils parkspezifische Daten verwendet und parkspezifische Besonderheiten berücksichtigt werden. Insbesondere können parkspezifische Umweltdaten herangezogen werden, die bei geographisch weitläufigen Anlagenpools für die einzelnen Anlagenparks eine höhere Genauigkeit aufweisen. Ferner werden vorzugsweise auch beispielsweise die historischen Daten zur Ermittlung von Einspeiseleistungsprognosen auf Basis von Umweltdatenprognosen parkspezifisch ermittelt und herangezogen. Auf diese Weise können die Vorteile einer möglichst genauen, parkspezifischen Prognose und parkspezifischen Steuerung der Einspeiseleistung mit der bei einer Zusammenfassung von mehreren Anlagenparks zu einem Anlagenpool gegebenen höheren Genauigkeit bzw. höheren verfügbaren maximalen negativen Regelleistung kombiniert werden.
Dabei ist es auch bevorzugt, dass der bevorzugt ebenfalls durchgeführte Schritt Erstellen einer aktualisierten Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum auf Basis einer aktualisierten Umweltdatenprognose das Erstellen von parkspezifischen aktualisierten Einspeiseleistungsprognosen, vorzugsweise auf Basis von parkspezifischen aktualisierten Umweltdatenprognosen, umfasst.
Bevorzugt ist ferner insbesondere, dass die Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools und/oder die maximale negative Regelleistung für den bestimmten Zeitraum in Zeitintervalle mit innerhalb eines Zeitintervalls konstanten Werten unterteilt wird bzw. werden, wobei ein Zeitintervall vorzugsweise eine Dauer von einer Stunde oder weniger, hat, insbesondere eine Dauer von 15 Minuten oder weniger. Ein Zeitintervall kann auch als Zeitscheibe bezeichnet werden
Der bestimmte Zeitraum, für den die Einspeiseleistungsprognose und die maximale negative Regelleistung ermittelt werden, wird vorzugsweise unterteilt in kleinere Zeitabschnitte bzw. Zeitintervalle. Ein Zeitintervall kann eine Dauer von beispielsweise einer Stunde, einer halben Stunde oder eine Viertelstunde haben. Ebenso können Zeiträume 5 oder 10 Minuten oder ganzzahlige Vielfache davon betragen. Insbesondere kann ein Zeitintervall auch eine Minute oder weniger betragen. Die Zeitintervalle sind vorzugsweise so gewählt, dass der bestimmte Zeitraum und/oder der Abrufzeitraum ein ganzzahliges Vielfaches der Zeitintervalle betragen.
Innerhalb der Zeitintervalle werden vorzugsweise jeweils konstante Werte für die Einspeiseleistungsprognose, die maximale negative Regelleistung und/oder die Abrufeinspeiseleistung angesetzt. Als konstanter Wert kann beispielsweise der Mittelwert oder der minimale Wert während des Zeitintervalls angesetzt werden. Insbesondere für das Angebot einer maximalen negativen Regelleistung ist es bevorzugt, den minimalen Wert innerhalb eines Zeitintervalls als konstanten Wert anzusetzen.
Beim Abruf einer Regelleistung folgt die Abrufeinspeiseleistung der Einspeiseleistungsprognose. Wenn also die Einspeiseleistungsprognose in Zeitintervallen mit jeweils konstanten Werten unterteilt ist, wird vorzugsweise auch die Abrufeinspeiseleistung im Abrufzeitraum mit konstanten Werten in den Zeitintervallen erbracht.
Während des Aktivierungs- und/oder des Deaktivierungszeitraums, die vorzugsweise ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches der Zeitintervalle betragen, findet jedoch wie oben dargestellt eine Drosselung bzw. eine Aufhebung der Herabregelung von Stromerzeugern statt, sodass keine konstante, sondern eine veränderliche Einspeiseleistung erbracht wird.
In einer Ausführungsform ist der bestimmte Zeitraum der Umweltdatenprognose und der darauf basierenden Einspeiseleistungsprognose ein 24-Stunden-Zeitraum, insbesondere für einen folgenden Tag.
So genannte "Day-ahead-Vorhersagen" werden beispielsweise verwendet, um Fahrpläne für die Einspeiseleistung während dieses Zeitraums anzugeben. Das Erbringen der Abrufeinspeiseleistung wird in dieser Ausführungsform festgelegt, indem im Abrufzeitraum eine konstante Leistungsdifferenz, die der Höhe der Abrufregelleistung entspricht, zum letzten angemeldeten Fahrplan eingehalten wird. Dieser letzte angemeldete Fahrplan ist in der Regel der für den Spotmarkt gemeldete Vermarktungsfahrplan basierend auf einer Day-ahead-Vorhersage oder dem aktuellsten Intraday-Fahrplan. Diese Fahrpläne liegen in der Regel ohnehin vor und erfordern somit keinen separaten Aufwand für ihre Erstellung. Diese Ausführungsform des Verfahrens hat ferner den Vorteil einer hohen Transparenz durch Kopplung an die üblichen Handelsprozesse und die dort verwendeten Fahrpläne. Einem Übertragungsnetzbetreiber ist über den Fahrplan das Soll-Verhalten des Anlagenpools im Vorfeld bekannt, beispielsweise über die Bilanzkreisfahrpläne, und nicht erst zum Zeitpunkt des Abrufs.
In einer weiteren Ausführungsform wird für das Erbringen der Abrufeinspeiseleistung eine aktuelle Einspeiseleistungsprognose auf Basis einer zu einem Abrufzeitpunkt aktuellen Umweltdatenprognose für den Abrufzeitraum erstellt und die Abrufeinspeiseleistung gegenüber der aktuellen Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert.
In dieser Ausführungsform wird zu dem Zeitpunkt, wenn eine Abrufregelleistung abgerufen wird, eine so genannte Kürzestfristprognose erstellt auf Basis von zu diesem Zeitpunkt aktuellen Umweltdatenprognosen. Die Kürzestfristprognosen haben eine erheblich höhere Genauigkeit im Vergleich zu einer Day-ahead-Prognose, da sie auf aktuelleren Umweltdatenprognosen beruhen und neben den historischen Einspeiseinformationen des Anlagenpools vorzugsweise auch die tatsächliche Leistungsabgabe des Anlagenpools einbeziehen. Es werden also gegenüber einer Day-ahead-Vorhersage, die auf einer Umweltdatenprognose des vorhergehenden Tages beruht, wesentlich aktuellere Daten, insbesondere Wetterdaten, herangezogen, womit die Umweltdatenprognose für diesen kürzeren Zeitraum ebenfalls wesentlich genauer ist. Die daraus ermittelte Einspeiseleistungsprognose weist daher in der Regel eine deutlich höhere Genauigkeit auf als die Day-ahead-Prognose des angemeldeten Fahrplans. Durch dieses Verfahren orientiert sich die Reserveleistungserbringung an der zum Zeitpunkt des Abrufs vorliegenden besten Information.
Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante liegt insbesondere darin, dass das Anheben der Einspeiseleistung am Ende des Regelleistungsabrufs im Deaktivierungszeitraum mit einer höheren Sicherheit mit einem Anstieg der Einspeiseleistung um die volle Höhe der Abrufregelleistung erfolgen kann. Dieser Leistungshub am Ende des Regelleistungsabrufs kann bei einer ungenaueren Vorhersage nicht unbedingt sichergestellt werden. Ferner ist die Wahrscheinlichkeit für eine Unterschreitung der erforderlichen Leistung bei dieser bevorzugten Ausführungsform geringer. Die Erstellung der Einspeiseleistungsprognose zu Beginn des Regelleistungsabrufs bietet daher eine größere Sicherheit, auch das Kriterium der vollständigen Leistungserhöhung zum Ende eines Regelleistungsabrufs zu erfüllen, da unvorhergesehene Veränderungen der Rahmenbedingungen, beispielsweise Wettereinflüsse, einen geringeren Einfluss auf die Prognosegüte haben.
Ferner ist es bevorzugt, dass die erstellte Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum eine gesicherte Einspeiseleistungsprognose ist, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit von einem Ist-Wert überschritten wird, vorzugsweise mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 der 98 Prozent.
Um sicherzustellen, dass eine angebotene negative Regelleistung im Abrufzeitraum auch tatsächlich erbracht werden kann, wird für die Einspeiseleistungsprognose ein Konfidenzintervall ermittelt, das angibt, welche Einspeiseleistung mit welcher Wahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Einspeiseleistungsprognose erbracht werden kann. Eine solche so genannte gesicherte Einspeiseleistung wird beispielsweise ermittelt als die Leistung, die mit einer 95-prozentigen oder 98-prozentigen Sicherheit von einem Ist-Einspeiseleistungswert überschritten wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist bevorzugt, dass die Übertragung des Regelsignals an den Anlagenpool über eine Stromschnittstelle erfolgt, wobei vorzugsweise mit der Stromstärke des Regelsignals ein Soll-Einspeiseleistungswert an den Anlagenpool übertragen wird.
Als Regelsignal kann vorzugsweise ein Stromsignal verwendet werden, das durch seine Stärke angibt, welche Soll-Wirkleistung als Abrufeinspeiseleistung erbracht werden soll.
Vorteilhaft ist, dass hierfür eine vorhandene, einheitliche Stromschnittstelle genutzt werden kann. Üblicherweise wird ein solches Signal von einem zentralen Rechner eines Anlagenpools bzw. Anlagenparks empfangen und von dort auf die einzelnen Stromerzeuger übertragen. Vorzugsweise kann die Stromschnittstelle beispielsweise durch eine DSL- oder UMTS-Verbindung mit einem Übertragungsnetzbetreiber oder einem Regelleistungspoolbetreiber verbunden sein.
Insbesondere ist bevorzugt, dass über die Stromschnittstelle auch ein Einspeisemanagementsignal an den Anlagenpool übertragen wird bzw. übertragen werden kann. Die Nutzung der Stromschnittstelle sowohl für das Einspeisemanagement als auch für das Regelsignal zur Bereitstellung einer Regelleistung hat den Vorteil, dass Einspeisemanagement und Regelleistungserbringung gleichzeitig erfolgen können, da sichergestellt ist, dass im Falle eines Einspeisemanagements auch während des Abrufs einer Regelleistung das Einspeisesignal durchgeleitet wird.
Die Arbeitsverfügbarkeit eines Anlagenpools zur Erbringung einer Regelleistung, insbesondere eines Minutenreservepools von Windparks, kann aufgrund von Nichtverfügbarkeiten von Kommunikationsverbindungen und/oder von Prognoseungenauigkeiten unter 100% liegen. Abhängig vom Sicherheitsniveau der Einspeiseleistungsprognose, z.B. einer Windleistungsprognose, kann die Arbeitsverfügbarkeit etwa 99% betragen. Eine Möglichkeit der Besicherung dieses "Restrisikos" kann beispielsweise durch einen Teil des Anlagenpools, beispielsweise eines Windparks, erfolgen, der nicht zum angebotenen Portfolio gehört. Die Größe, die dieser Besicherungspool haben müsste, kann aufgrund des Konfidenzbereichs des anbietenden Anlagenpools bestimmt werden. Alternativ könnte eine Besicherung durch steuerbare erneuerbare Energien, wie beispielsweise Biomasseanlagen, vorgenommen werden.
Insbesondere ist bevorzugt, dass die Stromerzeuger Windenergieanlagen sind und die Umweltdatenprognose eine Windprognose, insbesondere eine Prognose von Windrichtung und/oder Windstärke, umfasst. Auf Basis dieser Umweltdatenprognose wird dann vorzugsweise eine Windleistungsprognose und/oder eine Einspeiseleistungsprognose der Windenergieanlagen erstellt.
Eine erste Alternative ist, dass die Stromerzeuger Photovoltaikanlagen sind und die Umweltdatenprognose eine Globalstrahlungsprognose, insbesondere eine Prognose von Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsstärke, umfasst. Auf Basis dieser Umweltdatenprognose wird dann vorzugsweise eine Einspeiseleistungsprognose der Photovoltaikanlagen erstellt.
Die Globalstrahlungsprognose ist dabei eine Vorhersage der auf der Erdoberfläche eintreffenden globalen Sonneneinstrahlung, insbesondere eine Vorhersage der an der Erdoberfläche auf eine horizontale Empfangsfläche auftreffenden Solarstrahlung.
Eine weitere Alternative ist, dass die Stromerzeuger Wasserturbinen sind und die Umweltdatenprognose eine Gezeitenprognose, insbesondere eine Prognose eines Tidenhubs, umfasst.
Wasserturbinen kommen beispielsweise bei Gezeitenkraftwerken zum Einsatz, bei denen die Turbinen vorzugsweise in zwei entgegengesetzte Durchströmungsrichtungen arbeiten, um bei Flut von einfließendem Wasser und bei Ebbe von ausfließendem Wasser beschickt zu werden.
Eine weitere Alternative ist, dass die Stromerzeuger Unterwasserturbinen sind und die Umweltdatenprognose eine Strömungsprognose, insbesondere eine Prognose von Strömungsrichtung und/oder Strömungsstärke, umfasst. Auf Basis dieser Umweltdatenprognose wird dann vorzugsweise eine Einspeiseleistungsprognose der Unterwasserturbinen erstellt.
Unterwasserturbinen werden beispielsweise auf dem Meeresboden verankert und durch Strömungen im Wasser angetrieben. Vorzugsweise sind die Unterwasserturbinen um eine vertikale Achse drehbar gelagert, um Strömungsrichtungsänderungen nachgeführt werden zu können. Des Weiteren sind die Unterwasserturbinen vorzugsweise in Laufwasserkraftwerken in Flüssen installiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, auf Basis einer bereitgestellten Umweltdatenprognose, insbesondere einer Wetterprognose, für einen bestimmten Zeitraum, eine Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum zu erstellen, auf Basis der Einspeiseleistungsprognose eine maximale negative Regelleistung, die in einem Abrufzeitraum in dem bestimmten Zeitraum durch den Anlagenpool bereitgestellt werden kann, zu ermitteln, in Abhängigkeit einer Abrufregelleistung ein Regelsignal zu erzeugen und das Regelsignal an den Anlagenpool zu übertragen, die Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools zu reduzieren, eine Abrufeinspeiseleistung, die gegenüber der Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist, für den Abrufzeitraum durch die Stromerzeuger des Anlagenpools erbringen zu lassen, und die Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Deaktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools zu erhöhen. Zu den Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der Steuerungsvorrichtung und ihrer möglichen Fortbildungen wird auf die vorangegangene Beschreibung zu den entsprechenden Verfahrensmerkmalen verwiesen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer Umweltdatenprognose, insbesondere einer Wetterprognose, für einen bestimmten Zeitraum zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve, nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren oder einem seiner Fortbildungen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: eine Day-ahead-Vorhersage von sieben aufeinander folgenden Tagen für einen Anlagenpool von Windparks;
2: eine grafische Darstellung einer angebotenen maximalen negativen Regelleistung;
3: eine Grafik zur Abhängigkeit der angebotenen Leistung von der Größe eines Windparkpools;
4: grafische Darstellung eines Regelleistungsabrufs auf Basis des letzten angemeldeten Fahrplans;
5: grafische Darstellung eines Regelleistungsabrufs auf Basis einer erstellten Kürzestfristprognose; und
6: eine Grafik zum Vergleich der Vorhersagegenauigkeiten von Day-ahead-Vorhersagen und Kürzestfristprognosen.
Die folgenden Ausführungsbeispiele sind bezogen auf einen Anlagenpool mit Windenergieanlagen als Stromerzeugern, die insbesondere zu mehreren Windparks gehören, die zu einem Anlagenpool zusammengefasst sind, und eine negative Minutenreserveleistung (MRL) bereitstellen sollen. Die Ausführungsbeispiele können entsprechend auch für eine andere negative Regelleistungsbereitstellung, insbesondere eine Sekundärreserveleistung, abgewandelt werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Angebotserstellung zur Bereitstellung negativer Minutenreserveleistung auf Basis einer Windstromprognose am Vortag des Erbringungstages. 1 zeigt die Day-ahead-Vorhersagen von sieben aufeinander folgenden Tagen. Auf der x-Achse ist die Zeit in Tagen dargestellt und auf der y-Achse die Leistung in Prozent der installierten Leistung. Linie 1 gibt die Einspeiseleistungsprognose an. Zusätzlich zur Prognose wird ein Konfidenzintervall ermittelt, das die gesicherte Leistung in Abhängigkeit von der vorhergesagten Leistungsabgabe angibt. Diese gesicherte Leistung wird dabei mit einem vorgegebenen Signifikanzniveau von beispielsweise 95% oder 98% bestimmt. Die Linien 2 und 3 zeigen die Prognosen für die gesicherte Leistung, die mit 95%iger Wahrscheinlichkeit (Linie 2) oder mit 98%iger Wahrscheinlichkeit (Linie 3) vom Ist-Wert (Linie 4) überschritten werden wird.
2 zeigt auf der x-Achse für einen Tag vierstündige Zeitsintervalle und auf der y-Achse die Leistung in Prozent der Nennleistung. Die Linie 10 stellt die Einspeiseleistungsprognose und die Linie 20 die gesicherte Einspeiseleistungsprognose dar, die mit 95%iger Wahrscheinlichkeit vom Ist-Wert überschritten werden wird. Auf Basis der Linie 20 werden innerhalb der vierstündigen Zeitintervalle konstante Werte gebildet, die einem jeweiligen minimalen Wert der Linie 20 innerhalb eines Zeitintervalls entsprechen. Diese Linie 30 stellt die maximale negative Regelleistung dar, die am Markt angeboten werden kann. Die als negative Minutenreserve anzubietende Windleistung 30 resultiert somit aus den minimalen gesicherten Leistungen pro Zeitintervall.
Wie hoch die nach diesem Prinzip vermarktbare negative Minutenreserveleistung ist, hängt im Wesentlichen von der geografischen Ausdehnung des Anlagenpools ab. Je größer die räumliche Verteilung der Windparks des Anlagenpools, desto besser ist die Genauigkeit der Vorhersage aufgrund von Ausgleichseffekten. Wie in 3 gezeigt, nimmt die gesicherte Leistung bei festem Konfidenzniveau deutlich mit der Poolgröße zu. In 3 ist auf der x-Achse die Leistung in Prozent der installierten Leistung angegeben und auf der y-Achse die Häufigkeit in Prozent. Der Leistungsbereich der Vorhersage liegt zwischen 45 und 55%. Die Linie 110 der 3 entspricht einem einzelnen Windpark, die Linie 120 einem kleinen Anlagenpool von Windparks mit einer Ausdehnung von 100 km und die Linie 130 einem großen Anlagenpool von mehreren Windparks mit einer Ausdehnung von 350 km. Die Strichmarkierung 140 gibt das 5%-Quantil des einzelnen Windparks an, die Strichlinie 150 das 5%-Quantil des kleinen Anlagenpools und die Strichlinie 160 das 5%-Quantil des großen Pools. Bei einer Leistungsabgabe von 50% der installierten Leistung beträgt das Minutenreserveleistungsangebot eines einzelnen Windparks (Linie 110) etwa 17% der installierten Leistung, bei einem kleinen Pool von etwa 100 km Ausdehnung (Linie 120) liegt die gesicherte Leistung schon bei über 20% und bei einem großen Pool von etwa 350 km Ausdehnung werden 35% und mehr erreicht.
Bereits für einen kleinen Pool können in der Regle für etwa 32% der Zeitintervalle eines Jahres negative Minutenreserveleistungsangebote abgegeben werden. Dabei beträgt die durchschnittliche Angebotsgröße 22% der installierten Windleistung des Anlagenpools. Die im Zusammenhang mit Minutenreserveleistung angebotene Arbeit beträgt dabei 31% des Jahresenergieertrages des Pools. An Montagen sowie an Tagen nach Feiertagen besteht jedoch eine erhöhte Prognoseunsicherheit.
Im Falle eines Abrufs negativer Minutenreserve werden die einzelnen Windparks eines Anlagenpools über ihre Windparkrechner durch den Betreiber eines Minutenreservepools individuell angesteuert und über das Regelsignal wird eine Soll-Vorgabe des Leistungswerts übertragen. Dieser Leistungswert wird dynamisch angepasst, sodass sich die Erbringung der Minutenreserve in dem geforderten Korridor von 100 bis 120% der vermarkteten Minutenreserveleistung bewegt. In einer ersten Variante erfolgt die Erbringung der Minutenreserveleistung auf Basis des letzten angemeldeten Handelsfahrplans, wie in 4 dargestellt.
Beim Abruf einer Regelleistung soll eine konstante Leistungsdifferenz zum letzten angemeldeten Fahrplan eingehalten werden. Der letzte angemeldete Fahrplan ist dabei in der Regel der für den Spotmarkt gemeldete Vermarktungsfahrplan, d.h. der Fahrplan basiert auf einer Day-ahead-Vorhersage. Wird der Anlagenpool von Windparks auch Intradayvermarktet, entspricht der letzte angemeldete Fahrplan dem aktuellsten Intraday-Fahrplan. In 4 ist auf der x-Achse eine Zeit in Viertelstundenzeitintervallen dargestellt und auf der y-Achse die Leistung in Megawatt. Mit Linie 210 ist die Nennleistung angegeben.
Die Leistungsdifferenz zum letzten angemeldeten Fahrplan setzt sich aus der abgerufenen Minutenreserveleistung und der Differenz zwischen momentaner Ist-Einspeisung und dem Fahrplan zum Abrufzeitpunkt zusammen. Der angemeldete Fahrplan ist mit 220 bezeichnet, die Linie 230 stellt die Ist-Einspeisung dar, die punktierte Linie 240 würde der Ist-Einspeisung ohne Regelung entsprechen. In 4 wird im Zeitraum 290 ein 5-MW-Minutenreserveleistungsabruf 290 dargestellt.
Der Anlagenpool wird zu Abrufbeginn in einem Aktivierungszeitraum 270 um die abgerufene Regelleistung 201 in seiner Einspeiseleistung gedrosselt. Die Referenz bildet dabei der Wirkleistungsmittelwert, d.h. die mittlere Leistungsabgabe des Anlagenpools 260, der letzten erfassten Viertelstunde.
Im Laufe des Abrufs wird der Anlagenpool in seiner Einspeiseleistung stets so gedrosselt, dass gegenüber dem angemeldeten Fahrplan eine mittlere Wirkleistungsdifferenz in Höhe der vermarkteten abgerufenen Regelleistung zuzüglich der Fahrplanabweichung zum Abrufzeitpunkt in jeder Viertelstunde entsteht. Zwischen dem Aktivierungszeitraum 270 und dem Deaktivierungszeitraum 280 folgt die reduzierte Leistung bei Abruf, die Abrufregelleistung 250, dem letzten angemeldeten Fahrplan 220 im 15-Minuten-Raster der Zeitintervalle, wobei dafür dieser Fahrplan um den Abruf und die zum Zeitpunkt des Abrufs bestehende Prognoseabweichung abgesenkt ist. In einem Deaktivierungszeitraum 280 wird die Einspeiseleistung um den Wert 202 wieder angehoben. An der Stelle der Leistungserhöhung im Deaktivierungszeitraum 280 besteht vor allem bei einzelnen Windparks aufgrund der Ungenauigkeit der Vorhersage die Gefahr, dass der Leistungshub 202 nicht vollständig erreicht wird.
In einer weiteren Variante, die in 5 dargestellt ist, erfolgt der Regelleistungsabruf auf Basis einer zu Abrufbeginn erstellten Kürzestfristprognose. In 5 ist auf der x-Achse wieder ein Zeitraum in 15-Minuten-Zeitintervallen dargestellt und auf der y-Achse die Leistung in Megawatt aufgetragen. Im Zeitraum 390 erfolgt wieder ein 5-MW-Minutenreserveleistungsabruf. Linie 310 stellt die Nennleistung dar und Linie 320 den angemeldeten Fahrplan. Linie 330 bezeichnet die Ist-Einspeisung und die punktierte Linie 340 die Ist-Einspeisung ohne Regelung. Gegenüber der 4 hinzu kommt die aktuelle Kürzestfristprognose 321, gegenüber der die reduzierte Leistung bei Abruf, die Abrufregelleistung 350, reduziert ist. Mit 360 sind wieder die gemittelten Ist-Einspeisungen der letzten Viertelstunde dargestellt. Die Kürzestfristprognose bildet den Referenzgang für die folgende Drosselung des Anlagenpools über den Abrufzeitraum, d.h. nach Abruf wird eine konstante Leistungsdifferenz zu der zum Abrufzeitpunkt erstellten Kürzestfristprognose eingehalten, es wird also gegenüber der Kürzestfristprognose stets eine mittlere Wirkleistungsdifferenz in Höhe der Abrufregelleistung in jedem Viertelstundenzeitintervall eingehalten. Der Anlagenpool wird zu Abrufbeginn im Aktivierungszeitraum 370 um die vermarktete Abrufregelleistung in Höhe des Werts 301 in seiner Einspeisung gedrosselt. Im Deaktivierungszeitraum 380 erfolgt eine Erhöhung der Einspeiseleistung um den Wert 302.
Im Verfahren gemäß 5 wird bei Abruf einer Regelleistung eine Kürzestfristprognose erstellt, die in der Regel nur zum Zweck des Regelleistungsabrufs erstellt wird und nicht in den Handelsprozess eingeht. Aufgrund der zeitnahen Berechnung mit momentanen Einspeisewerten, historischen Anlagendaten und insbesondere aktuellen Wetterinformationen ist die Kürzestfristprognose erhebliche genauer als insbesondere die Vortagsprognose. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass der Leistungshub am Ende des Abrufzeitraums erheblich besser gewährleistet werden kann.
Die technische Umsetzung zur Ansteuerung eines Windparks kann über verschiedene Schnittstellen und Übertragungswege erfolgen. Eine leicht realisierbare und daher vorteilhafte Möglichkeit besteht in der Nutzung der einheitlichen Stromschnittstelle, die auch zum Einspeisemanagement von Windparks größerer Leistung, insbesondere von mehr als 2 Megawatt, verwendet wird. Hierdurch kann auch in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass im Falle eines Einspeisemanagements das zugehörige Signal durchgeleitet wird. Durch die Stromstärke des Signals werden den Windparkrechnern eindeutige Wirkleistungssollwerte übertragen, die wiederum durch den Windparkrechner auf die einzelnen Windenergieanlagen übertragen werden. Die Stromschnittstelle kann z.B. durch eine DSL- oder UMTS-Verbindung mit einem Minutenreservepoolbetreiber verbunden sein.
6 gibt einen Überblick über die typischen Vorhersagefehler unterschiedlicher Prognosen. Auf der x-Achse sind ein Einzelpark 401, ein kleiner Anlagenpool 402 sowie ein großer Anlagenpool 403 aufgetragen, auf der y-Achse ist der Root Mean Square Error (RMSE) normiert auf die installierte Leistung in Prozent angegeben. Mit 410 sind jeweils die Kurzfristvorhersagen oder Kürzestfristprognosen dargestellt, mit 420 die Day-ahead-Vorhersagen. Es wird deutlich, dass zum einen die Anlagenpoolgröße einen positiven Einfluss auf die Vorhersagegenauigkeit hat und zum anderen die Kürzestfristprognose gegenüber der Day-ahead-Vorhersage deutlich genauer ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) mit Stand 1. Januar 2012 [0005]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve oder Sekundärreserve, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer Umweltdatenprognose, insbesondere einer Wetterprognose, für einen bestimmten Zeitraum, – Erstellen einer Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum auf Basis der Umweltdatenprognose, – Ermitteln einer maximalen negativen Regelleistung, die in einem Abrufzeitraum in dem bestimmten Zeitraum durch den Anlagenpool bereitgestellt werden kann, auf Basis der Einspeiseleistungsprognose, – Erzeugen eines Regelsignals in Abhängigkeit einer Abrufregelleistung und Übertragen des Regelsignals an den Anlagenpool, – Reduzieren der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools, – Erbringen einer Abrufeinspeiseleistung, die gegenüber der Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist, für den Abrufzeitraum, – Erhöhen der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Deaktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenpool einen, zwei oder mehrere Anlagenparks mit jeweils einer Mehrzahl von Stromerzeugern, insbesondere einer Mehrzahl von regenerativen Stromerzeugern, umfasst und – der Schritt Bereitstellen einer Umweltdatenprognose, insbesondere einer Wetterprognose, für einen bestimmten Zeitraum das Bereitstellen von parkspezifischen Umweltdatenprognosen umfasst, und/oder – der Schritt Erstellen einer Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools das Erstellen von parkspezifischen Einspeiseleistungsprognosen, vorzugsweise auf Basis von parkspezifischen Umweltdatenprognosen, umfasst, die vorzugsweise zu einer Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools zusammengefasst werden, und/oder – der Schritt Ermitteln einer maximalen negativen Regelleistung das Ermitteln von parkspezifischen maximalen negativen Regelleistungen umfasst, die vorzugsweise zu einer maximalen negativen Regelleistung des Anlagenpools zusammengefasst werden, und/oder – der Schritt Erzeugen eines Regelsignals und Übertragen des Regelsignals an den Anlagenpool die Erzeugung von parkspezifischen Regelsignalen und deren Übertragen an den jeweiligen Anlagenpark umfasst, und/oder – der Schritt Reduzieren der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools das Reduzieren der parkspezifischen Einspeiseleistungen eines oder mehrerer der Anlagenparks in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger des jeweiligen Anlagenparks umfasst, und/oder – der Schritt Erbringen einer Abrufeinspeiseleistung, die gegenüber der Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist, für den Abrufzeitraum das Erbringen von parkspezifischen Abrufeinspeiseleistungen, die gegenüber der jeweiligen parkspezifischen Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert sind, umfasst und die vorzugsweise zu einer Abrufeinspeiseleistung des Anlagenpools zusammengefasst werden, und/oder – der Schritt Erhöhen der Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Deaktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools das Erhöhen der parkspezifischen Einspeiseleistungen des einen oder der mehreren der Anlagenparks in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger des jeweiligen Anlagenparks umfasst.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools und/oder die maximale negative Regelleistung für den bestimmten Zeitraum und/oder der Abrufzeitraum in Zeitintervalle mit innerhalb eines Zeitintervalls konstanten Werten unterteilt wird bzw. werden, wobei ein Zeitintervall vorzugsweise eine Dauer von einer Stunde oder weniger, hat, insbesondere eine Dauer von 15 Minuten oder weniger.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Zeitraum der Umweltdatenprognose und der darauf basierenden Einspeiseleistungsprognose ein 24-Stunden-Zeitraum ist, insbesondere für einen folgenden Tag.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erbringen der Abrufeinspeiseleistung eine aktuelle Einspeiseleistungsprognose auf Basis eines zu einem Abrufzeitpunkt aktuellen Umweltdatenprognose für den Abrufzeitraum erstellt wird und die Abrufeinspeiseleistung gegenüber der aktuellen Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erstellte Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum eine gesicherte Einspeiseleistungsprognose ist, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit von einem Ist-Wert überschritten wird, vorzugsweise mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 der 98 Prozent.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung des Regelsignals an den Anlagenpool über eine Stromschnittstelle erfolgt, wobei vorzugsweise mit der Stromstärke des Regelsignals ein Soll-Einspeiseleistungswert an den Anlagenpool übertragen wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass über die Stromschnittstelle auch ein Einspeisemanagementsignal an den Anlagenpool übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerzeuger Windenergieanlagen sind und die Umweltdatenprognose eine Windprognose, insbesondere eine Prognose von Windrichtung und/oder Windstärke, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerzeuger Photovoltaikanlagen sind und die Umweltdatenprognose eine Globalstrahlungsprognose, insbesondere eine Prognose von Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsstärke, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerzeuger Wasserturbinen sind und die Umweltdatenprognose eine Gezeitenprognose, insbesondere eine Prognose eines Tidenhubs, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerzeuger Unterwasserturbinen sind und die Umweltdatenprognose eine Strömungsprognose, insbesondere eine Prognose von Strömungsrichtung und/oder Strömungsstärke, umfasst.
Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, – auf Basis einer bereitgestellten Umweltdatenprognose, insbesondere einer Wetterprognose, für einen bestimmten Zeitraum, eine Einspeiseleistungsprognose des Anlagenpools für den bestimmten Zeitraum zu erstellen, – auf Basis der Einspeiseleistungsprognose eine maximale negative Regelleistung, die in einem Abrufzeitraum in dem bestimmten Zeitraum durch den Anlagenpool bereitgestellt werden kann, zu ermitteln, – in Abhängigkeit einer Abrufregelleistung ein Regelsignal zu erzeugen und das Regelsignal an den Anlagenpool zu übertragen, – die Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Aktivierungszeitraum durch Herabregelung mindestens einer Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools zu reduzieren, – eine Abrufeinspeiseleistung, die gegenüber der Einspeiseleistungsprognose um die Höhe der Abrufregelleistung reduziert ist, für den Abrufzeitraum durch die Stromerzeuger des Anlagenpoos erbringen zu lassen, und – die Einspeiseleistung des Anlagenpools in Höhe der Abrufregelleistung in einem Deaktivierungszeitraum durch Aufhebung der Herabregelung der mindestens einen Gruppe der Stromerzeuger des Anlagenpools zu erhöhen.
Verwendung einer Umweltdatenprognose, insbesondere einer Wetterprognose, für einen bestimmten Zeitraum zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve und/oder Sekundärreserve, nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12.