Akumulace elektřiny
v distribučních
soustavách, řídicí
systémy, využití
siemens.com/energy-management Unrestricted © Siemens AG 2017
January 2017 Page 2 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
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.
January 2017 Page 3 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
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 20-25 let.
• Vysoká celková účinnost 86-83%
Strana
January 2017 Page 4 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Globální trh ukládání elektřiny se do roku 2030
dynamicky zvětší
Ostatní
Jižní Korea
Austrálie
Velká Británie
Německo
Indie
Japonsko
Čína
USA
January 2017 Page 5 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Hlavní oblasti aplikací bateriových systémů
VYUŽITÍ PŘÍKLADY POUŽITÍ
Průmyslové podniky:
Aktivní řízení elektrické energie
(výroba/spotřeba)
• „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
January 2017 Page 6 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Řešení jak zvýšit flexibilitu zdroje - poskytování podpůrných služeb,
optimalizace provozu výroba/spotřeba
Power
Time Blackstart
Frequency Response PFR + SFR
Spinning
Reserve
Fast ramp-up and
ramp-down support
Islanding, Off-Grid
Min. environ-
mental load
Flex operation line (with SIESTART) Standard operation line
Fast Start
Primary
Frequency
Response
Fast
Start Up
Secondary
Frequency
Response
Minimum load
Acceleration &
stabilization of
load ramps
Islanding
off-Grid
Operating
reserve for
peak power
Blackstart and
support of grid
restorage
January 2017 Page 7 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Řešení jak snížit rezervovaný výkonu, 1/4 hodinové maximum, řízení zátěže
• Vykrytí výkonových špiček bateriovým systémem
• Kompenzace jalového výkonu
• Využití při black-out, ostrovním provozu
• Možnost řízení frekvence, napětí při ostrovním provozu
Využití
Ostatní přínosy
• Uvolnění kapacity v distribučních soustavách
• Možnost rozvoje E-Mobility
• Rozvoj decentralizované energetiky
• Možnost řízení obchodní odchylky
Charging
Off-peak hour
Discharging
Peak hour
January 2017 Page 8 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
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.
January 2017 Page 9 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Základní schéma zapojení
Rozvaděč VN SIEMENS 8DJH
Střídač SIEMENS
Bateriové moduly Li-ion SAMSUNG,
celková kapacita BOL
Transformator SIEMENS 0,38/?kV
(suché provedení)
+
+
22kV Řízení a regulace
Systém
baterií
Li-ion
Filtr
Zákazn
ík
měnič
Přepínač
středního napětí
Transformátor
Síť Ovládání chytré
sítě SCADA
Místní uživatelské
rozhraní (HMI)*
Ro
zsah
do
dávk
y S
IEM
EN
S
H
lavn
í k
om
po
ne
nty
Sie
sto
rag
e
Ovladač skladovacího
systému
Ovladač
měniče
Záznam
dat
Systém
řízení baterií
Exte
rní
do
dávk
y
n článků
v sérii
Ele
ktr
ický
su
bsy
sté
m
Strana
Dispečink
(distribuce)
Dispečink
(obchodní)
EMS + ŘS SIEMENS
SIMATIC S7
January 2017 Page 10 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Modulární koncept
SKŘÍŇ řízení a
regulace
• HMI (Lokální uživatelské
rozhraní)
• SCU (Řídicí jednotka
systému)
• Přepínač Ethernetu
• Rozvod 24 V DC
• Pomocný výkonový
transformátor
C
SKŘÍŇ S
MĚNIČEM
• Jmenovitý výkon
800 kVA
• Jmenovité napěí: 400 V
B
SKŘÍŇ S
BATERIEMI
• Využití baterií od různých
dodavatelů (SAMSUNG,
LG)
• Technická data závisí
na dodavateli
D
SKŘÍŇ S
PŘIPOJENÍM DO
SÍTĚ
• Koncovky kabelů
pro připojení do sítě
• Sběrnicový systém
A Příklad schematického nákresu Místo napojení (POI)
Pom.
trans-
formátor
Měření
Strana
January 2017 Page 11 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
V souladu se standardy, typové zkoušky
Certified system in compliance with all international standards
Applicable regulations / standards and conformity
Conformity
with standards
Conformity (LV-D 2006/95/EG) CE
System standard of the converter EN 61439, IEC 60146
System standard of the batteries EN 50178, EN 50272-2
EMC compatibility of the system EN 61000-6-2
EMC emissions of the system EN 61000-6-4
Degree of protection (EN 60529) IP20
Grid Code BDEW, AR-N-4110
January 2017 Page 12 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
E.ON Mydlovary: SIESTORAGE
1.0 MW
1.75 MWh
SIESTORAGE system
Main
applications Minimalizace obchodní
odchylky
Turnkey
solution r
January 2017 Page 13 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
VDL, Netherlands: SIESTORAGE
1.6 MW
1.3 MWh
SIESTORAGE system
Aplikace Primární regulace
frekvence
Dodávka na
klíč
January 2017 Page 14 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
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
January 2017 Page 15 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
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
January 2017 Page 16 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
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
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
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
Fluence starts with ~ 100 People ; current storage teams of Siemens (~50) & of AES (~ 50 )
Located in Germany (Erlangen) and USA (Arlington & Atlanta)
January 2017 Page 17 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
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
January 2017 Page 18 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Aplikace a výhody pro zákazníka
• Zvládání špičkového odběru, snížení rezervovaného výkonu
• Zelená alternativa záložních dieselagregátů
• Optimalizace při blackoutu
• Integrace výroby energie z obnovitelných zdrojů
January 2017 Page 19 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
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 16-1100kW, splňující podmínky pro připojení k síti
• Spolupráce se sítí, v ostrovu, synchronizace, vyrovnávání zátěže
• Vysoká flexibilita, množství funkcí, volná rozšířitelnost, integrace do Simatic S7
January 2017 Page 20 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
January 2017 Page 21 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
DEMS® Systém správy distribuovaných zdrojů a spotřeby
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
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
Umožňuje optimalizované
obchodování
Efektivní využití distribuovaných
zdrojů energie
Ovládání distribuovaných a
centrálních zdrojů
January 2017 Page 22 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Vývoj sítí: od jednosměrné k obousměrné
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?“
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?“
January 2017 Page 23 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Smart metering
Smart Grid Platform
EnergyIP
HES Siemens
DC IP Gateway
Zähler Meters
Zähler Zähler
Meter
MDUS
MBUS
HES
NMS
EMS/SCADA
WFM
End Customer
DC PRIME
Zähler Zähler
Meters
TCP/IP
Business
Analytics
Technical IT
Commercial IT
January 2017 Page 24 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Dodávka na klíč
Návrh kapacity bateriového
systému, výpočty, simulace,
studie připojitelnosti
Optimalizace povozu, využití v
průběhu životnosti zařízení
Technická podpora z ČR, servis 24,
rychlý reakční čas
Návrh vhodného technického řešení
na základě místních podmínek,
integrace do stávajících systémů,
techická/technologická podpora z
ČR
Dodávka na klíč
& servis
Obchodní model,studie
proveditelnosti
Podpora financování
January 2017 Page 25 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Martin Panáč
Mobile: + 420 734 424 721
E-mail: [email protected]
Kontakt
Virtuální elektrárny
January 2017 Page 27 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Smart metering
Smart Grid Platform
EnergyIP
HES Siemens
DC IP Gateway
Zähler Meters
Zähler Zähler
Meter
MDUS
MBUS
HES
NMS
EMS/SCADA
WFM
End Customer
DC PRIME
Zähler Zähler
Meters
TCP/IP
Business
Analytics
Technical IT
Commercial IT
January 2017 Page 28 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Vývoj sítí: od jednosměrné k obousměrné
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?“
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?“
January 2017 Page 29 siemens.com/energy-management
Unrestricted © Siemens AG 2017
Smart elektrické sítě: Příklad využití v Rotterdamu
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
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