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Simulationen aus dem WARMup-Projekt
Smart Energy Day 6. Sept. 2013, Sion
Samuel Pfaffen
Motivation
2
Beispiele:
• Wärmebedarf dann decken, wenn die Strompreise tief sind (optimaler Day-ahead-
Einkauf)
• Einzelne Wärmepumpen abschalten, wenn die Netzlast hoch ist (Peak-Shaving)
• Wärmepumpen zu-/abschalten, wenn die Stromproduktion und die Netzlast nicht im
Gleichgewicht sind (Regelleistung)
• Den steilen Rampen der Produktion aus erneuerbaren Energien folgen (Intraday-
Handel)
• Gezieltes vorausschauendes Überheizen, wenn in den Folgetagen eine Kältewelle
droht (Komfortvorgaben)
Optimale Verwertung der Flexibilität von
thermischen Speichern
6. Sept. 2013 | V1.02
Markt: Intraday
28.06.2012 Preiseprofil eines sonnigen Tages in DE
6. Sept. 2013 | V1.02 3
(Quelle: EPEX)
09:00
119.73
20.73
1 2
Markt: Tertiärregelleistung
TRL- Preise für 4h-Blöcke (Jun – Sept 2013)
6. Sept. 2013 | V1.02 4
(Quelle: Swissgrid)
TRL-
TRL+
Anlagemodell
6. Sept. 2013 | V1.02 5
Konzept des Simulators
6. Sept. 2013 | V1.02 6
Energie-Contracting
Handel
Übertragungsnetz-
betreiberin
Strommarkt
Leittechnik
externe Inputs
Betriebsoptimierung
&
Steuerung der
thermischen Lasten
TRL Verteiler
TRL Auktion
TRL Abruf
day-ahead
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TRL Optimierung
TRE Optimierung
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Optimierung
Eigenschaften aggregierter Speicher
Sollwerte
Leistung
Fahrpläne
MonitoringTRL Abruf
TRE Preise
TRL Angebote
Akzeptiert j/n
Strom-Beschaffung
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aggregierter
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externe Inputs
ZeitachseD-2/-4 D-1 D
Konzept des Simulators
6. Sept. 2013 | V1.02 7
Energie-Contracting
Handel
Übertragungsnetz-
betreiberin
Strommarkt
Leittechnik
externe Inputs
Betriebsoptimierung
&
Steuerung der
thermischen Lasten
TRL Verteiler
TRL Auktion
TRL Abruf
day-ahead
intraday
TRL Optimierung
TRE Optimierung
Intraday-
Optimierung
Eigenschaften aggregierter Speicher
Sollwerte
Leistung
Fahrpläne
MonitoringTRL Abruf
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TRL Angebote
Akzeptiert j/n
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Eigenschaften
aggregierter
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78 Fahrplanoptimierung
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externe Inputs
ZeitachseD-2/-4 D-1 D
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Konzept des Simulators
6. Sept. 2013 | V1.02 9
Energie-Contracting
Handel
Übertragungsnetz-
betreiberin
Strommarkt
Leittechnik
externe Inputs
Betriebsoptimierung
&
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thermischen Lasten
TRL Verteiler
TRL Auktion
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day-ahead
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Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 20:00
fremde akzeptierte Angebote fremde nicht akzeptierte Angebote eigene akzeptierte Angebote eigene nicht akzeptierte Angebote Stufenangebote
Konzept des Simulators
6. Sept. 2013 | V1.02 11
Energie-Contracting
Handel
Übertragungsnetz-
betreiberin
Strommarkt
Leittechnik
externe Inputs
Betriebsoptimierung
&
Steuerung der
thermischen Lasten
TRL Verteiler
TRL Auktion
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TRL Optimierung
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Intraday-
Optimierung
Eigenschaften aggregierter Speicher
Sollwerte
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Fahrpläne
MonitoringTRL Abruf
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aggregierter
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78 Fahrplanoptimierung
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externe Inputs
ZeitachseD-2/-4 D-1 D
Konzept des Simulators
6. Sept. 2013 | V1.02 12
Energie-Contracting
Handel
Übertragungsnetz-
betreiberin
Strommarkt
Leittechnik
externe Inputs
Betriebsoptimierung
&
Steuerung der
thermischen Lasten
TRL Verteiler
TRL Auktion
TRL Abruf
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78 Fahrplanoptimierung
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externe Inputs
ZeitachseD-2/-4 D-1 D
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PthSolar
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geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert
Intraday
Intraday-Optimierung
6. Sept. 2013 | V1.02 13
5
Aktueller Zeitschritt
Intraday-Optimierung
6. Sept. 2013 | V1.02 14
5
Angemeldeter Fahrplan
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Fahrplan TRL Vorhaltung PelBoiler
PelHeizung TRL+ Abruf TRL- Abruf
Leistungsbilanz Boilerpool
th.LeistunginMW
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PthBoiler
PthVerluste
PthWarmw asserbedarf
Ladezustand Boilerpool
in%
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geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert
Leistungsbilanz Gebäudepool
th.LeistunginMW
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PthHeizung
PthTransmission
PthSolar
PthinterneGew inne
Ladezustand Gebäudepool
in°C
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
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geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert
Intraday
Fazit
6. Sept. 2013 | V1.02 15
• Thermische Speicher bieten ein attraktives
Lastverschiebungspotenzial
• Das Speichervermögen von Gebäuden und eine
vorausschauende Betriebsweise versprechen die grösste
Wirtschaftlichkeit
• Überheizen oder Unterkühlen führen zu einem
Mehrverbrauch an Strom und somit zu lokal sinkender
Energieeffizienz aber steigender Systemeffizienz
• Es braucht Schnittstellen zwischen den
Automatisierungswelten von Anlagen und Gebäuden und
denen von Stromnetzen und Kraftwerken
• Komfort und thermische Behaglichkeit dürfen nicht
vergessen werden
Ausblick
6. Sept. 2013 | V1.02 16
6. Sept. 2013 | V1.02 17
www.misurio.ch
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Exemples de simulations concrètes dans le trading d’énergie

  • 1. Simulationen aus dem WARMup-Projekt Smart Energy Day 6. Sept. 2013, Sion Samuel Pfaffen
  • 2. Motivation 2 Beispiele: • Wärmebedarf dann decken, wenn die Strompreise tief sind (optimaler Day-ahead- Einkauf) • Einzelne Wärmepumpen abschalten, wenn die Netzlast hoch ist (Peak-Shaving) • Wärmepumpen zu-/abschalten, wenn die Stromproduktion und die Netzlast nicht im Gleichgewicht sind (Regelleistung) • Den steilen Rampen der Produktion aus erneuerbaren Energien folgen (Intraday- Handel) • Gezieltes vorausschauendes Überheizen, wenn in den Folgetagen eine Kältewelle droht (Komfortvorgaben) Optimale Verwertung der Flexibilität von thermischen Speichern 6. Sept. 2013 | V1.02
  • 3. Markt: Intraday 28.06.2012 Preiseprofil eines sonnigen Tages in DE 6. Sept. 2013 | V1.02 3 (Quelle: EPEX) 09:00 119.73 20.73 1 2
  • 4. Markt: Tertiärregelleistung TRL- Preise für 4h-Blöcke (Jun – Sept 2013) 6. Sept. 2013 | V1.02 4 (Quelle: Swissgrid) TRL- TRL+
  • 6. Konzept des Simulators 6. Sept. 2013 | V1.02 6 Energie-Contracting Handel Übertragungsnetz- betreiberin Strommarkt Leittechnik externe Inputs Betriebsoptimierung & Steuerung der thermischen Lasten TRL Verteiler TRL Auktion TRL Abruf day-ahead intraday TRL Optimierung TRE Optimierung Intraday- Optimierung Eigenschaften aggregierter Speicher Sollwerte Leistung Fahrpläne MonitoringTRL Abruf TRE Preise TRL Angebote Akzeptiert j/n Strom-Beschaffung Eigenschaften aggregierter Speicher 12 36 4 5 78 Fahrplanoptimierung 1 2 3 6 4 5 78 externe Inputs ZeitachseD-2/-4 D-1 D
  • 7. Konzept des Simulators 6. Sept. 2013 | V1.02 7 Energie-Contracting Handel Übertragungsnetz- betreiberin Strommarkt Leittechnik externe Inputs Betriebsoptimierung & Steuerung der thermischen Lasten TRL Verteiler TRL Auktion TRL Abruf day-ahead intraday TRL Optimierung TRE Optimierung Intraday- Optimierung Eigenschaften aggregierter Speicher Sollwerte Leistung Fahrpläne MonitoringTRL Abruf TRE Preise TRL Angebote Akzeptiert j/n Strom-Beschaffung Eigenschaften aggregierter Speicher 12 36 4 5 78 Fahrplanoptimierung 1 2 3 6 4 5 78 externe Inputs ZeitachseD-2/-4 D-1 D
  • 8. Grafische Darstellung der Resultate der TRL Optimierung eines einzelnen Tages 6. Sept. 2013 | V1.02 8 -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW -15-10-505 2 4 6 TRL+/- MW Kosten (+) & Profit(-) EUR -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 x 10 4 dayahead TRL+ TRL- intraday 1h intraday 15m power balancing TRE q soft constraints soc deviation delta Pel next day energy cost Total EUR -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 x 10 4 1
  • 9. Konzept des Simulators 6. Sept. 2013 | V1.02 9 Energie-Contracting Handel Übertragungsnetz- betreiberin Strommarkt Leittechnik externe Inputs Betriebsoptimierung & Steuerung der thermischen Lasten TRL Verteiler TRL Auktion TRL Abruf day-ahead intraday TRL Optimierung TRE Optimierung Intraday- Optimierung Eigenschaften aggregierter Speicher Sollwerte Leistung Fahrpläne MonitoringTRL Abruf TRE Preise TRL Angebote Akzeptiert j/n Strom-Beschaffung Eigenschaften aggregierter Speicher 12 36 4 5 78 Fahrplanoptimierung 1 2 3 6 4 5 78 externe Inputs ZeitachseD-2/-4 D-1 D
  • 10. Grafische Darstellung der Resultate der TRL- Auktion eines Tages 6. Sept. 2013 | V1.02 10 2 0 50 100 150 200 250 300 350 0 100 200 300 400 500 600 CHF/MW MW Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 00:00 - 04:00 0 50 0 100 200 300 400 500 600 700 CHF/MW Merit Ord Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 12:00 - 16:00 600 Merit Ord 0 150 200 250 300 350 MW 0 50 100 150 200 250 300 350 0 100 200 300 CHF/ MW 0 50 100 150 200 250 300 0 100 200 300 CHF/ MW 150 200 250 300 350 400 MW r für den 01.05.2012 TRL- 12:00 - 16:00 0 100 200 300 400 0 100 200 300 400 500 600 CHF/MW MW Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 16:00 - 20:00 0 100 200 300 0 100 200 300 400 500 600 MW CHF/MW Merit Order für den 01.05.2012 TRL- 20:00 fremde akzeptierte Angebote fremde nicht akzeptierte Angebote eigene akzeptierte Angebote eigene nicht akzeptierte Angebote Stufenangebote
  • 11. Konzept des Simulators 6. Sept. 2013 | V1.02 11 Energie-Contracting Handel Übertragungsnetz- betreiberin Strommarkt Leittechnik externe Inputs Betriebsoptimierung & Steuerung der thermischen Lasten TRL Verteiler TRL Auktion TRL Abruf day-ahead intraday TRL Optimierung TRE Optimierung Intraday- Optimierung Eigenschaften aggregierter Speicher Sollwerte Leistung Fahrpläne MonitoringTRL Abruf TRE Preise TRL Angebote Akzeptiert j/n Strom-Beschaffung Eigenschaften aggregierter Speicher 12 36 4 5 78 Fahrplanoptimierung 1 2 3 6 4 5 78 externe Inputs ZeitachseD-2/-4 D-1 D
  • 12. Konzept des Simulators 6. Sept. 2013 | V1.02 12 Energie-Contracting Handel Übertragungsnetz- betreiberin Strommarkt Leittechnik externe Inputs Betriebsoptimierung & Steuerung der thermischen Lasten TRL Verteiler TRL Auktion TRL Abruf day-ahead intraday TRL Optimierung TRE Optimierung Intraday- Optimierung Eigenschaften aggregierter Speicher Sollwerte Leistung Fahrpläne MonitoringTRL Abruf TRE Preise TRL Angebote Akzeptiert j/n Strom-Beschaffung Eigenschaften aggregierter Speicher 12 36 4 5 78 Fahrplanoptimierung 1 2 3 6 4 5 78 externe Inputs ZeitachseD-2/-4 D-1 D
  • 13. Angemeldeter Fahrplan el.LeistunginMW 0 20 40 60 80 Fahrplan TRL Vorhaltung PelBoiler PelHeizung TRL+ Abruf TRL- Abruf Leistungsbilanz Boilerpool th.LeistunginMW -50 0 50 100 150 PthBoiler PthVerluste PthWarmw asserbedarf Ladezustand Boilerpool in% 60 80 100 geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert Leistungsbilanz Gebäudepool th.LeistunginMW -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 PthHeizung PthTransmission PthSolar PthinterneGew inne Ladezustand Gebäudepool in°C 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 20 22 24 26 geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert Intraday Intraday-Optimierung 6. Sept. 2013 | V1.02 13 5 Aktueller Zeitschritt
  • 14. Intraday-Optimierung 6. Sept. 2013 | V1.02 14 5 Angemeldeter Fahrplan el.LeistunginMW 0 20 40 60 80 Fahrplan TRL Vorhaltung PelBoiler PelHeizung TRL+ Abruf TRL- Abruf Leistungsbilanz Boilerpool th.LeistunginMW -50 0 50 100 150 PthBoiler PthVerluste PthWarmw asserbedarf Ladezustand Boilerpool in% 60 80 100 geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert Leistungsbilanz Gebäudepool th.LeistunginMW -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 PthHeizung PthTransmission PthSolar PthinterneGew inne Ladezustand Gebäudepool in°C 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 20 22 24 26 geplanter Verlauf Verworfener Verlauf Ist-Wert Intraday
  • 15. Fazit 6. Sept. 2013 | V1.02 15 • Thermische Speicher bieten ein attraktives Lastverschiebungspotenzial • Das Speichervermögen von Gebäuden und eine vorausschauende Betriebsweise versprechen die grösste Wirtschaftlichkeit • Überheizen oder Unterkühlen führen zu einem Mehrverbrauch an Strom und somit zu lokal sinkender Energieeffizienz aber steigender Systemeffizienz • Es braucht Schnittstellen zwischen den Automatisierungswelten von Anlagen und Gebäuden und denen von Stromnetzen und Kraftwerken • Komfort und thermische Behaglichkeit dürfen nicht vergessen werden
  • 17. 6. Sept. 2013 | V1.02 17 www.misurio.ch Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!