Inpassing van windenergie in het elektriciteitsnet Cursus Windenergie Sessie 3 Katholieke Hogeschool...

Inpassing van windenergie in Inpassing van windenergie in het elektriciteitsnethet elektriciteitsnet

Cursus Windenergie Sessie 3Cursus Windenergie Sessie 3Katholieke Hogeschool Brugge – OostendeKatholieke Hogeschool Brugge – Oostende

- 28 februari 2007 -- 28 februari 2007 -

Joris SoensJoris Soens

2/90

• DEEL I: ELEKTROTECHNISCHE ASPECTEN VAN WINDENERGIE Verspreide generatie (“Distributed Generation”) =

Ingebedde Generatie (“Embedded Generation”) Windenergie: basistypes windturbines

• DEEL II: WINDENERGIE: OPBRENGSTEN EN WAARDE Overheidssteun: groenestroomcertificaten in Vlaanderen Waarde van windenergie

Inpassing van windenergie in het Inpassing van windenergie in het elektriciteitsnet: inhoudelektriciteitsnet: inhoud

3/90

DEEL I

ELEKTOTECHNNISCHE ASPECTEN VAN WINDENERGIE

4/90

Verspreide generatie (“Distributed Generation”)

=

Ingebedde Generatie (“Embedded Generation”)

5/90

Van ‘top-down supply’ naar ‘embedded Van ‘top-down supply’ naar ‘embedded generation’generation’

6/90

Verspreide Generatie: MotivatiesVerspreide Generatie: Motivaties

• Productie uit hernieuwbare energiebronnen en warmtekrachtkoppeling wordt sterk aangemoedigd overheidssteun meestal kleinschalige installaties

(uitzonderingen: offshore windpark, STEG...)

• Belang van ononderbroken elektriciteitslevering (ziekenhuizen...)

• Liberalisering van de energiemarkt

7/90

Verspreide generatie: Verspreide generatie: definities – eigenschappendefinities – eigenschappen

• geen centrale planning

• geen centrale dispatching

• netgekoppeld op laag- of middenspanning (ca. 400V tot 36 kV)

• relatief laag vermogen (1 kW 10 MW)

• types: fotovoltaïsch wind biogas/stortgas WKK op fossiele of hernieuwbare brandstoffen

8/90

• Netbelasting

• Netuitbating en netondersteuning

• Netveiligheid

• Power Quality & Communicatie

Invloed van DG op werking van het net Invloed van DG op werking van het net

9/90

Invloed van DG op werking van het netInvloed van DG op werking van het net

• Netbelasting Lijnverliezen Thermische grenzen van geleiders en

transformatoren

10/90

LijnverliezenLijnverliezen

HS-post

gelijkmatige belasting langs distributiekabel

stroom

afstand tot HS-post

11/90


HS-post

gelijkmatige belasting langs distributiekabel

DG

stroom

afstand tot HS-post

12/90


• Lijnverliezen ongeveer kwadratisch evenredig met getransporteerd schijnbaar vermogen

• Theoretisch optimum voor 1 generator (bij gelijkmatige lijnbelasting): generator op 2/3 van de kabellengte, en generatorvermogen = 2/3 van de totale last aan distributiekabel

• Werkelijke lijnverliezen sterk afhankelijk van ogenblikkelijke lastverdeling

13/90

Thermische grenzen van geleiders en Thermische grenzen van geleiders en transformatorentransformatoren

• Op distributienet-niveau

DG vermindert meestal thermische belasting van geleiders en transformatoren in normaal bedrijf

Maar dimensionering van geleiders wordt bepaald door extreme scenario’s:

o volle belasting en lage productie van DG

o lage belasting en hoge productie van DG

14/90

• Op transmissienet-niveau

Gevalstudie: Offshore Wind in de Belgische Noordzee

Lijnbelasting afhankelijk vano productie- en belastingsverdeling in Belgiëo internationale vermogensstromeno injectie van offshore windenergie

Overbelasting van transmissienet mogelijk tot diep in binnenland

Thermische grenzen van geleiders en Thermische grenzen van geleiders en transformatorentransformatoren

15/90

Belgisch HoogspanningsnetBelgisch Hoogspanningsnet

150 kV

220 kV

400 kV

16/90

Belgische ElektriciteitscentralesBelgische Elektriciteitscentrales

Le Val

Tihange

Doel

Chooz (F)

SchelleMol

Genk-Langerlo

Awirs

Monceau

KalloRodenhuize

Amercoeur

Ruien

Vilvoorde

Péronnes

Plate-Taille

Coo

Herdersbrug

Drogenbos

Saint Ghislain

Gent-Ringvaart

Conventional fossil fuel plant

Nuclear power plant

Pumped storage plant

Combined Cycle plant

17/90

Overbelasting (‘congestion’) door Overbelasting (‘congestion’) door off-shore windenergieoff-shore windenergie

18/90

• Netuitbating en netondersteuning

Impact van DG op stationaire netspanning

Spanningscontrole en reactieve-energiecompensatie

Dynamisch gedrag bij netstoringen


19/90

Wat is ‘netondersteuning’?Wat is ‘netondersteuning’?

• Netondersteuning of ‘ancillary services’ = diensten die netgebruikers (producenten & verbruikers) leveren voor

o veilige

o betrouwbare

o stabiele (technisch en economisch)

werking van het net

Gecoördineerd door netbeheerder

Omvat:

o spanningscontrole

o frequentiecontrole

o ‘black-start‘-mogelijkheid

o ondersteuning voor financiële transacties en economische dispatch

20/90

Enkele netbeheerders in EuropaEnkele netbeheerders in Europa

met specifieke richtlijnen voor netondersteuning door gedecentraliseerde productie-eenheden

• Energinet.dk (Denemarken) http://www.energinet.dk

• E.ON (deel van Duitsland) http://www.eon-netz.com/

• Svk (Zweden) www.svk.se

• ESBNG (Ierland) www.eirgrid.com

• Scottish Power (Schotland) www.scottishpower.com

http://www.eon-netz.com/



http://www.svk.se/

http://www.eirgrid.com/

http://www.scottishpower.com/

21/90

Impact van DG op stationaire spanning:Impact van DG op stationaire spanning:theoretische beschouwingtheoretische beschouwing

GRID( ) Z PCC GRID load DGU U I I

ZGRID

~

Iload - IDG Iload

IDG

UPCCUGRID

PCC

meest eenvoudig netmodel

‘point of common coupling’

spanning UPCC op point of common coupling:

belasting aan PCC

gedecentraliseerde generatie aan PCC

22/90

Kortsluitvermogen aan PCC Kortsluitvermogen aan PCC (vóór installatie DG)(vóór installatie DG)

2

* of GRID GRIDZ Z

*GRIDGRID GRID

sc GRID GRID sc

UU US U I S

ZGRID

~

Isc = UGRID / ZGRID

UGRIDkortsluiting

PCC(point of common coupling)

Kortsluitvermogen (1 - fasig):

Gebruikelijke waarden in België (3-fasig):

2,5 GVA (70 kV); 1,3 GVA (30 kV); 500 MVA (15 kV); 400 MVA (10 kV)

23/90

Kortsluitvermogen - NetsterkteKortsluitvermogen - Netsterkte

GRID( ) Z PCC GRID load DGU U I I

2

* of GRID GRIDZ Z

*GRIDGRID GRID

sc GRID GRID sc

UU US U I S

groot kortsluitvermogen aan PCC (i.e. ZGRID klein) betekent dus:

weinig impact van DG op UPCC

DG

'netsterkte 'P

scS

vuistregel: netsterkte moet > 50

met PDG = totaal vermogen aan gedecentraliseerde productie op PCC

24/90

Vuistregel: netsterkte > 50Vuistregel: netsterkte > 50

70 kV 30 kV 15 kV 10 kV

50 MW 26 MW 10 MW 8 MW

richtwaarden voor maximaal geïnstalleerd vermogen op radiale lijnen verbonden met PCC, afhankelijk van spanningsniveau

- d.i. bovengrens i.v.m. stationaire impact op spanningsprofiel

- veronderstelt voldoende stroombeschikbaarheid in alle leidingen

Vuistregel gecombineerd met typische waardes voor kortsluitvermogens leidt tot:

25/90

Spanningscontrole en Spanningscontrole en reactieve-energiecompensatiereactieve-energiecompensatie

R XP + j · Q

U1 U2

1 2

1

R P X QU U

U

Spanningsval langs stroomvoerende geleider:

R = lijnweerstandX = lijnreactantieP = getransporteerd actief vermogenQ = getransporteerd reactief vermogen

26/90

Spanningscontrole d.m.v. Spanningscontrole d.m.v. reactieve energiereactieve energie

• Openluchtlijnen (HS-netten): X >> R doeltreffende spanningscontrole d.m.v. reactieve energie Q

• Ondergrondse kabels (MS-en LS-netten) X ≈ R spanningscontrole d.m.v. reactieve energie minder doeltreffend veroorzaakt bovendien extra joule-verliezen in lijn Q-controle nuttig voor compensatie van reactieve belastingen Sommige netbeheerders schrijven bereik voor waarbinnen reactieve

energie van DG-eenheden regelbaar moet zijn

27/90

Voorschriften i.v.m. Voorschriften i.v.m. reactieve-energiebereikreactieve-energiebereik

DK (Eltra&Elkraft, nu Energinet.dk)

DE (E.ON)

Schotland (voor 2003)

Schotland (voor 2007)

Schotland (na 2007)

IE (ESBNG)

power factor

Matevosyan J., Ackermann T., Söder L., ‘Comparison of International Regulations for Connection of Wind Turbines to the Network,’ Nordic Wind Power Conference (NWPC04), Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden, March 1-2, 2004;

(anno 2004)

28/90

Gedrag van generatoren bij netstoringen (1)Gedrag van generatoren bij netstoringen (1)

ongecontroleerd versnellen van generator

voorbeeld: gedrag van windturbine met inductiegenerator, in geval van spanningsdip:

generator wordt losgekoppeld (‘tripped’) van het net door

eigen beveiliging

spanningsdip (op t = 4s)

29/90

• Vroeger: elke generator kon willekeurig vroeg uitschakelen bij netstoring om eigen veiligheid te waarborgen

• Nu: stijgend aandeel aan gedecentraliseerde productie:

Netstoring (spanning, frequentie…) leidt tot uitschakeling van een generator

Dit veroorzaakt nieuwe spanningsdip bij nabije generatoren…

Cascade-effect met mogelijk groot verlies van productie

Netbeheerder legt ‘ride-through capability’ op aan DG-eenheden, voor spannings- en frequentiestoringen

Gedrag van generatoren bij netstoringen (2)Gedrag van generatoren bij netstoringen (2)

30/90

Ride-through bij spanningsdips (1)Ride-through bij spanningsdips (1)

1) Elke spanningsdip boven rode lijn mag niet leiden tot uitschakeling van generator

2) In grijze zone moet generator extra reactieve energie leveren voor spanningsondersteuning

vb. E.ON spanningsdip-curve(E.ON = een netbeheerder in Duitsland)

-oorspronkelijk: specifieke curve voor windturbines

-nu voor alle generatoren met lage bijdrage tot netkortsluitvermogen

31/90

Ride-through bij spanningsdips (2)Ride-through bij spanningsdips (2)

SE (Svk)( > 100 MW)

SE (Svk)( < 100 MW)

Schotland

IE (ESBNG)

DE (E.ON)

DK (Eltra)

DK (Elkraft)


(anno 2004)

32/90

Ride-through by frequentie-storingenRide-through by frequentie-storingen


33/90

• Netveiligheid

Werking van beveiligingsrelais

Foutstromen en detectie


34/90

Werking van beveiligingsrelaisWerking van beveiligingsrelais

Selectiviteit:Beveiliging dichts bij netfout reageert eerstAls beveiliging faalt: volgende beveiliging op hoger niveau reageert

net

Wees waakzaam met gedecentraliseerde productie-

installaties

35/90

net

wordt foutstroom gedetecteerd?

Foutstromen en detectieFoutstromen en detectie

Foutdetectie:Kortsluitstroom wordt gedetecteerd door alle beveiligingsrelaisMet DG: kortsluitstroom wordt geleverd door lokale generatorenKortsluiting wordt niet meer gedetecteerd door alle relais

36/90

• Power quality

Overgangsverschijnselen bij in- en uitschakelingen

Flikker en spanningsvariaties


37/90

Overgangsverschijnselen bij in- en Overgangsverschijnselen bij in- en uitschakelingenuitschakelingen

• Overgangsverschijnselen afhankelijk van generatortype

• Netgekoppelde inductiegenerator (WKK, windturbines): grote aanloopstromen machine werkt als motor tijdens aanloop: verbruikt energie

• Koppeling via omvormer (PV, wind, WKK…) overgangsverschijnselen kunnen gecontroleerd en beperkt worden

38/90

Voorbeeld: windturbine in distributienet van Voorbeeld: windturbine in distributienet van HaasrodeHaasrode

110

408

1 SUB SUB 105

104

201 202 203 204 205 207 206 208

404

303

102 2 101 103 107

106 108 109

402

301 302

401 403 406

304 305

405 407

111

409

HS-post Heverlee

70kV – 10 kV

Windturbine

Onderzochte generatortypes voor windturbine:

-inductiegenerator met kooirotor (squirrel cage)

-dubbelgevoede inductiegenerator

39/90

Gesimuleerde windsnelheid en Gesimuleerde windsnelheid en generatortoerentalgeneratortoerental

40/90

Actief en reactief generatorvermogen Actief en reactief generatorvermogen

41/90

Spanning op knopen 408 en 2Spanning op knopen 408 en 2

overgangsverschijnsel na inschakeling

42/90

Flikker en snelle spanningsvariatiesFlikker en snelle spanningsvariaties

• Gedecentraliseerde productie (zon, wind, WKK) fluctueert en kan niet gepland worden

• Snelle vermogenfluctuaties veroorzaken ‘flikker’: kleine periodische spanningsvariaties (0,5 … 25 Hz)

• Typisch geval: ‘tower effect’ bij windturbines

vóór de mast van windturbine is windsnelheid lager

dip in generatorkoppel, telkens als turbineblad voor mast komt

• Flikker is zelden schadelijk voor apparatuur, maar veroorzaakt irritatie bij mens wanneer gloeilamp met flikkerende spanning gevoed wordt

43/90

Kwantisatie van flikkerKwantisatie van flikker

• Gestandaardiseerd: IEC 61000-4-15

• Gewogen gemiddelde van laagfrekwente spanningscomponenten over 10 minuten (Pst) of 2 uur (Plt)

• Ponderatiefactoren gebaseerd op irritatiegevoel bij mensen

0 5 10 15 20 250

0.5

1

1.5

2

2.5

Voltage Fluctuation Frequency [Hz]

dU

/U [

%]

Values for dU/U resulting in Pst = 1 (IEC61400-15)

spanningsfluctuatie van8 – 9 Hz is meest storend

44/90

Flikker en DGFlikker en DG

• Gebruikelijk flikkerniveau op middenspanning: 0.35 Pst 0.25 Plt

• Plt moet < 1

• Impact van gedecentraliseerde generator op flikker wordt gemeten en berekend volgens standaardprocedures vb voor windturbines: IEC 61400-21

45/90

BesluitBesluit

• Wat is bovengrens voor DG? geen éénduidig antwoord mogelijk

afhankelijk van:o beschikbare netinfrastructuur

o gewenste power quality en betrouwbaarheid

o hoe streng zijn aansluitingsvoorwaarden door netbeheerder

Richtwaarden:

o PDG < 2/3 van lastvermogen op één radiale lijn

(voor minimalisatie netverliezen)

o netsterkte > 50

o Plt < 1

46/90

Windenergie: basistypes windturbines

47/90

Geïnstalleerd windvermogen Geïnstalleerd windvermogen in Europain Europa

Geïnstalleerd [MW] eind 2005

Niew [MW]

2006

Geïnstalleerd [MW]

eind 2006

Duitsland 18.415 2.233 20.622

Spanje 10.028 1587 11.615

Denemarken 3.128 11 3.136

...

Nederland 1219 356 1.560

...

België 167 26 193

Europa (EU25) 40.500 7.588 48.027

http://www.ewea.org

48/90

Controle-opties voor wind turbinesControle-opties voor wind turbines

• Toerentalregeling vast toerental

variabel toerental beperkt bereik

variabel toerental breed bereik

• Controle op reactief vermogen

• Controle op bladhoek en actief vermogen vaste bladhoek

verstelbare bladhoek (“pitch”)

• Kruien (“yaw”)

sterk afhankelijk van type generator

49/90

Generatortypes voor windturbines (I)Generatortypes voor windturbines (I)

inductiegenerator met kooirotor (bijna) constante toerental altijd inductieve belasting

Turbine

Net

shaft &gearbox

wind

generator

~

50/90

Turbine generator types (II)Turbine generator types (II)

dubbelgevoede inductiegenerator regelbaar toerental – beperkt bereik reactief vermogen is regelbaar

shaft &gearbox

generator

Converter

~Net

CrowbarTurbine

51/90

Turbine generator types (III)Turbine generator types (III)

synchrone generator, “direct drive” variabel toerental – breed bereik → geen tandwielkast reactief vermogen is regelbaarIntroduction

SG

Turbine

Converter

~Grid

Permanent MagnetOR

Field Winding

52/90

Dynamische modellering van windturbines voor Dynamische modellering van windturbines voor ‘power system simulation software’‘power system simulation software’

• voor gebruik in software voor dynamische simulatie van elektriciteitsnetten (vb Eurostag, Digsilent...): simulatie van kortsluitingen, belastingsstrappen, schakelmanoeuvres... interactie windturbine-model en net-modelm

gridcontrolled wind turbine

grid dispatch & control

wind speed

injected current

voltage at turbine nodereference

P and Q

controlled grid parameters

53/90

Voorbeeld: dynamisch model van windturbine met Voorbeeld: dynamisch model van windturbine met dubbelgevoede inductiegeneratordubbelgevoede inductiegenerator

vwind

uturb

qref

pref

iturb

54/90

Simulatievoorbeelden met Simulatievoorbeelden met windturbinemodellenwindturbinemodellen

• stapsgewijze toename van windsnelheid

• spanningsstoring aan de turbinegenerator

55/90

400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

10

20

30

time [s]

v win

d [m/s]

Simulated increasing wind speed

input voor simulatie: stapsgewijs toenemende windsnelheid

wind speed at hub height

400 600 800 1000 1200 1600 1800 2000

10

20

time [s]

Simulatievoorbeelden met Simulatievoorbeelden met windturbinemodellen: toename windsnelheidwindturbinemodellen: toename windsnelheid

56/90

400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

0.5

1

1.5

time [s]

p turb

[p

.u.]

Turbine active power for increasing wind speed

case 1case 2case 3 & 4

400 600 800 1000 1200 1600 1800 2000

time [s]

0,5

1

power [p.u.]

variable speed &pitch control

fixed speed & pitch control

fixed speed & no pitch control

turbine power for increasing wind speed


57/90

400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

0.5

1

1.5

time [s]

turb

ine

sp

ee

d [

p.u

.]

Turbine speed for increasing wind speed

case 1 & 2case 3 & 4

400 600 800 1000 1200 1600 1800 2000

time [s]

0,5

1

speed [p.u.]

turbine speed for increasing wind speed

variable speed turbine

constant speed turbine


58/90

zoom on turbine speed

995 1000 1005 1010 1015 1020 10250.9

0.95

1

1.05

1.1

time [s]

sp

ee

d [

p.u

.]

Turbine speed for increasing wind speed

case 1 & 2, turbine speed

case 1 & 2, generator speed

case 3 & 4, turbine speed

case 3 & 4, generator speed

variable speed: propeller speed

variable speed: generator speed

fixed speed: propeller speed

fixed speed: generator speed

995 1000 1005 1010 1015 1020 1025

0.95

1

1,05

time [s]

speed [p.u.]


59/90

999 999.5 1000 1000.5 1001 1001.5 1002 1002.5 10030

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Voltage at node 104 during fault at this node

time [s]

u 104 [

p.u

.]

1000 1001 1002

voltage at turbine generator

0.4

0.6

1

0.8

0.2

time [s]

Simulatievoorbeelden met Simulatievoorbeelden met windturbinemodellen: spanningsstoringwindturbinemodellen: spanningsstoring

input voor simulatie: spanningsdip aan generator van winturbine

60/90

995 1000 1005 1010 1015 10200.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

time [s]

turb

ine

an

d g

en

era

tor

spe

ed

[p

.u.]

Turbine and generator speed during fault at node 104, cases 1 & 2

turbine speed generator speed

1000 1005 1010 1015time [s]

0.9

1

1.1

1.2

speed [p.u.]

propeller speed

generator speed

propeller and generator speed during voltage dip, for fixed-speed turbine with induction generator

Simulatievoorbeelden met Simulatievoorbeelden met windturbinemodellen: spanningsstoringwindturbinemodellen: spanningsstoring

61/90

Detailed turbine model:Detailed turbine model:simulation example II (3)simulation example II (3)

propeller and generator speed during voltage dip, for variable-speed turbine with doubly fed induction generator

995 1000 1005 1010 1015 10200.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

time [s]

turb

ine

an

d g

en

era

tor

sp

ee

d [

p.u

.]

Turbine and generator speed during fault at node 104, cases 3 & 4

turbine speed generator speed

1000 1005 1010 1015time [s]

0.9

1

1.1

1.2

speed [p.u.]

propeller speed

generator speed

62/90

DEEL II

WINDENERGIE: OPBRENGSTEN EN WAARDE

63/90

Overheidsondersteuning voor productie van elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen

-

Groenestroomcertificaten in Vlaanderen

64/90

Overheidsondersteuning voor hernieuwbare Overheidsondersteuning voor hernieuwbare energieprojectenenergieprojecten

• Europese Richtlijn 2001/77/EC Richtlĳn 2001/77/EG van het Europees Parlement en de Raad van 27 september 2001 betreffende de bevordering van elektriciteitsopwekking uit hernieuwbare energiebronnen op de interne elektriciteitsmarkt

• Legt doelstellingen vast voor elektriciteitsproductie uit hernieuwbare energiebronnen, per lidstaat

• Manier om doelstellingen te bereiken via ondersteuningsmechanismen: lidstaten hebben keuze

65/90

Doelstellingen elektriciteitsproductie uit Doelstellingen elektriciteitsproductie uit hernieuwbare energiebronnenhernieuwbare energiebronnen

66/90

Verschillende types overheidsondersteuningVerschillende types overheidsondersteuning

Generation based (MWh)

Feed-in systems Fiscal measures Tendering systems Increased unbalance tolerance

Quota obligations Green Pricing Fiscal Measures

Supply

side Investment subsidies Fiscal measures Tendering systems

Quota obligations

Demand

side

Capacity based (MW)

67/90

Het systeem van groenestroomcertificaten (1)Het systeem van groenestroomcertificaten (1)

• Producenten van elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen krijgen groenestroomcertificaten toegekend 1 groenestroomcertificaat per netto MWh elektriciteit uit HEB uitreiking gebeurt in Vlaanderen door VREG

• Leveranciers van elektriciteit hebben verplichting om een hoeveelheid groenestroomcertificaten in te leveren bij de VREG hoeveelheid = % van totale elektriciteitslevering boete per certificaat tekort: 125 euro

68/90

Het systeem van groenestroomcertificaten (2)Het systeem van groenestroomcertificaten (2)

• Leveranciers moeten voldoen aan verplichting door zelf groene elektriciteit te produceren door groenestroomcertificaten te kopen van andere producenten handel in certificaten gebeurt op vrije markt: marktprijs functie van

o boetewaarde (125 euro)o aantal beschikbare certificaten op de markt

• Producenten hebben twee bronnen van inkomsten: verkoop van elektriciteit (aan gewone marktprijs) verkoop van groenestroomcertificaten handel in certificaten en elektriciteit is volledig apart

69/90

Groenestroomcertificaten: de Groenestroomcertificaten: de quotumverplichtingquotumverplichting

• Aantal in te leveren groenestroomcertificaten als % van totale elektriciteitslevering in dat jaar 0,80% in 2002 1,20% in 2003 2,00% in 2004 2,50% in 2005 3,00% in 2006 3,75% in 2007 4,50% in 2008 5,25% in 2009 6,00% in 2010

70/90

Het systeem van groenestroomcertificatenHet systeem van groenestroomcertificaten

• Meer uitleg over groenestroomcertificaten actuele marktprijs van groenestroomcertificaten wordt het quotum gehaald? groenestroomcertificaten en garantie van oorsprong

www.vreg.be groene stroom

http://www.vreg.be/

71/90

De waarde van windenergie

72/90

De waarde van windenergieDe waarde van windenergie

• vier referentiescenario’s (voor eigen berekeningen)

• capaciteitsfactor

• capaciteitskrediet

• enkele bedenkingen

73/90

Scenario I Scenario I Gelijk verspreidGelijk verspreid

74/90

Scenario IIScenario IIGeconcentreerdGeconcentreerd

75/90

Scenario IIIScenario IIIEén windpark in zeeEén windpark in zee

76/90

Scenario IVScenario IVScen. II + Scen. IIIScen. II + Scen. III

77/90

CapaciteitsfactorCapaciteitsfactor

• Voor afzonderlijke windturbines of voor grotere gebieden

• Belangrijke waardemeter voor projectontwikkelaars, wanneer

inkomsten ~ totaal geproduceerde energie

capaciteitsfactor = jaarlijkse energieproductie [MWh]

geïnstalleerd vermogen [MW] x 8760 [h]

Scenariocapaciteitsfactor

[%]equivalent aantal

vollasturen

I 20 1752

II 26 2278

III 31 2715

IV 29 2540

78/90

Capaciteitskrediet:Capaciteitskrediet:definitiedefinitie

• betrouwbare capaciteit

de hoeveelheid geïnstalleerde capaciteit in een energiesysteem die met

een gegeven betrouwbaarheid ogenblikkelijk beschikbaar is om de totale

energievraag te dekken;

• loss of load probability (LOLP)

de waarschijnlijkheid dat de totale energievraag groter is dan de

betrouwbare capaciteit;

• capaciteitskrediet van windenergie

de hoeveelheid conventionele generators die kunnen vervangen worden

door windturbines, zonder dat de LOLP toeneemt.

79/90

Capaciteitskrediet:Capaciteitskrediet:berekeningberekening

( ) (0) exppeak

DH D H

Q

2 ( )plant

plant plantP

H D H D P p P

H( 0 ) = LOLP = 4 h/year

Aanname: waarschijnlijkheid dat

Totale energievraag > (betrouwbare capaciteit + D MW )

Invloed van bijkomende generator, met

productiewaarschijnlijkheid p( Pplant )

80/90

LOLP grafischLOLP grafisch

-500 0 500 1000 1500 20000

1

2

3

4

5

6

7

D (Demand not served) [MW]

H(D

) [h

ou

rs/y

ea

r]

Estimated LOLP for Belgium

0 500

4

3

2

1

0


[hour/year]

= 30

Qpeak = 13.5 GW

H(0) = 4 h/year

LOLP

H (D )

81/90

Capaciteitskrediet grafischCapaciteitskrediet grafisch

-500 0 500 10000

1

2

3

4

5


H(D

) [h

ours

/yea

r]Influence of wind park on H(D)

capacitycredit

extra conventionalpower plants

LOLP improvement

H (D)

H2 (D)

0 500

4

3

2

1

0


H (D ) & H2 (D)[hour/year]

82/90

Capaciteitskrediet voor windenergie in BelgiëCapaciteitskrediet voor windenergie in België

0 1000 2000 3000 4000 50000

100

200

300

400

500

Installed wind power [MW]

Ca

pa

city c

red

it [

MW

]

Wind power capacity credit for all scenarios

scen I scen II scen III scen IV

1000 2000 3000 40000

100

200

300

400

5000

Installed wind power [MW]

Capacity credit [MW]

83/90

C-power offshore windpark (Thorntonbank)C-power offshore windpark (Thorntonbank)

• op www.c-power.be vinden we volgende gegevens terug: 300 MW geïnstalleerd vermogen (eindfase) 1000 GWh/jaar 450.000 ton/jaar vermindering van CO2-emissies

(in vergelijking met de milieuvriendelijkste gascentrales)

• hieruit leiden we af: capaciteitsfactor: 38% of 3333 equivalente vollastuen capaciteitskrediet ca. 100 MW CO2-uitstoot van milieuvriendelijkste gascentrales:

450 kg/MWh

http://www.c-power.be/

84/90

Enkele bedenkingen bij capaciteitsfactor en Enkele bedenkingen bij capaciteitsfactor en capaciteitskrediet als waardemetercapaciteitskrediet als waardemeter

• Capaciteitsfactor en –krediet gebaseerd op jaartotalen

• Veronderstellen steady-state van elektriciteitssysteem

MAAR

• Elektriciteit is moeilijk stockeerbaar

• Elektriciteitsproductie beantwoordt aan vraag a.d.h.v. base-load en peak-load centrales

Rendement, CO2-emissies en kosten van elektriciteitsproductie zijn tijdsafhankelijk !!

85/90

Tijdsafhankelijkheid van Tijdsafhankelijkheid van elektriciteitsproductieelektriciteitsproductie

• Tijdsafhankelijkheid van CO2-emissies kosten ...

van elektriciteitsproductie wordt geïllustreerd door twee voorbeelden simulatie PROMIX (K.U.Leuven) BELPEX - energieprijs

86/90

Gemiddelde elektriciteitsproductie en CO2-Gemiddelde elektriciteitsproductie en CO2-emissie in Belgiëemissie in België

http://www.mech.kuleuven.be/energy/

87/90

BELPEX – elektriciteitsprijs/MWh BELPEX – elektriciteitsprijs/MWh

http://www.belpex.be

88/90

De echte waarde van windenergieDe echte waarde van windenergie

• Hoofddoel moet zijn: niet: een zo groot mogelijk aandeel groene stroom (dit is een middel !!) maar wel maximum besparing op grondstoffen en emissies

• een juiste meting van de waarde van windenergie is quasi onmogelijk

• vereist perfecte kennis van totale elektriciteitssysteem inclusief marktwerking (nationaal en

internationaal) energievraag andere bepalende parameters

89/90

SlotbeschouwingenSlotbeschouwingen

• Kan “creatieve marktwerking” windenergie opwaarderen? integratie van windenergie in elektriciteitsbeurzen (bvb

BELPEX) controle van de elektrische verbruiken ifv ogenblikkelijk

aanbod windenergie dag- en nachttarief voor eindverbruikers “windtarief”?

vele marktspelers zijn samen inventiever dan één overheid

90/90

SlotbeschouwingenSlotbeschouwingen

• Aspecten die waarde van windenergie beïnvloeden

besparing op fossiele brandstoffen reductie CO2-emissies

maar ook...

economisch exportproduct: windturbines + alle know-how tewerkstelling toerisme invloed op fauna en flora op land en zee

Inpassing van windenergie in het elektriciteitsnet Cursus Windenergie Sessie 3 Katholieke Hogeschool...

Documents

Transcript of Inpassing van windenergie in het elektriciteitsnet Cursus Windenergie Sessie 3 Katholieke Hogeschool...