Rene Kamphuis - De groene energietransitie, de rol van de virtuele en fysieke infrastructuur

De groene energietransitie

De rol van de virtuele en

fysieke infrastructuur

René Kamphuis, TU/Eindhoven en TNO

Dutch Power, Utrecht, 15 September 2016

Contekst

• Externe factoren in bedrijf van elektriciteitsnetten• Planbaarheid/voorspelbaarheid (enkele uren tot meerdere decennia)

kleiner

− Wind en PV

− Distributie assets

− Productiemiddelen

− Kortere cyclus-tijden

• Groter beroep op de capaciteit door substitutie fossiele brandstoffen

− Verwarming/airco

− Vervoer

− P2X

• -> Flexibiliteit en aggregatie

Valorisatie flexibiliteit op APX in 2003

Valorisatie flexibilteit APX 2013

Eind gebruikers tarief perspectief

Eindgebruikers productie perspectief (PV)

June 10,2014 5

Lagen model TNOKoppeling virtuele en fysieke infrastructuur

Er zijn al ICT netwerken

LV

MV

HV/EHV

Network

operations

Market

operations

SCADA

Smart meter

Smart Grids: ICT +

distributed intelligence

and automated

operational

processes

Smart Grids:

ICT +

distributed

intelligence

supporting

demand

response and

(real time)

participation

in energy

markets

ICT

supported

energy

trade Fysiek

Dedicated

Interoperable

Service Provider

In ICT-‘cloud’

Loosely coupled

Dedicated, erg sector specifiek

PAGE 87-10-2013

Dedicated: eigen specifieke syntax

PAGE 97-10-2013

• Eind 80er jaren

• Client/server

• Top-down

• Deterministisch

• Statefull

Kan ICT het netbedrijf nog slimmer maken ??

• Optimale vraag<>aanbodsturing• Balancering (commercieel, netbeheer)• Portfolio management

• Voorkomen congestie en capaciteitsproblemen• Power quality (V,f)

-> Kneedbare en actievere elektriciteitsnetten

Veel knooppunten• Residentieel • MKB

-> Aggregeren en automatiseren op basis van real-time data-> In het algemeen: kort tijdsvenster

Virtuele infrastructuur; aggregatie van flexibiliteit

• Al sinds eind vorige eeuw; bijvoorbeeld WKK tuinbouw

• Bij kleinere verbruikers: pilots vanaf 2006

• Verschillende commerciële use cases

• Portfolio management

• Balanshandhaving op verschillende niveaus

• Synergie flexibiliteit in vraag met duurzaam intermitterend

• Community proposities

• Van Service oriented; niet deterministisch; state-less

tot Agent based; bottom up; soft control

Virtuele infrastructuur; aggregatie van flex

• Proeftuinen met aggregatie in verschillende landen• B: Linear -> tarief sturing• D: e-Energy programma; 6 grote pilots• S: Smartgrid Gotland• DK: Ecogrid Bornholm• NL: 12 veldtesten binnen IPIN• F: Nice Grid,

• Commerciële uitrol tot nu toe• F,D: Snel te starten reserve vermogen (secundair, tertiair)

• Economie en opschaling nog moeilijk • Enige tientallen Euro per jaar• Schaalbaar coördinatiemechanisme is nodig• Opschalen <<->> beheersing complexiteit

Interactie topologie

PAGE 1316-9-2016

Locale

besluit-

vorming

Centrale

besluit-

vorming

Een-weg

communicatie

Twee-weg

communicatie

Tarief

Sturing

Directe

Controle

Centrale

Optimalisatie

• Tarief Reactie voor regeling

• Prijzen worden doorgegeven aan klanten

en/of hun geautomatiseerde apparaten

• Er wordt geen locale informatie

gecommuniceerd

• Centrale Controle en Optimalisatie

• Optimalisatie en regeling van centraal punt

• Relevante locale informatie moet naar

centraal punt worden gecommuniceerd

• Direct (Top-Down) Control

• Top-level Actor schakelt devices

• Geen locale informatie gebruikt

Differentiëren en belonen van klanten via

dynamische tarieven

Prijselasticiteit tarief sturing (Faruqi, VS)

PAGE 1716-9-2016

Pie

k r

eductie

Verhouding piek/dal

Interactie topologie

PAGE 1816-9-2016

• Transactieve Energie (TE)

• Geautomatiseerde apparaten zijn bij markt

interacties betrokken

• Informatie uitwisseling op basis van

hoeveelheid (bijv.,:vermogen, energie) en

prijs

Locale

besluit-

vorming

Centrale

besluit-

vorming

Een-weg

communicatie

Twee-weg

communicatie

Tarief

Sturing

Direct

Control

Centrale

Optimalisatie

Transactive

Energy

• Tarief Reactie voor regeling

• Prijzen worden doorgegeven aan klanten

en/of hun geautomatiseerde apparaten

• Er wordt geen locale informatie

gecommuniceerd

• Centrale Controle en Optimalisatie

• Optimalisatie en regeling van central punt

• Relevante locale informatie moet naar

centraal punt worden gecommuniceerd

• Direct (Top-Down) Control

• Top-level Actor schakelt devices

• Geen locale informatie gebruikt

Transactieve Energie Management Matrix

PAGE 1916-9-2016

Locale

besluit-

vorming

Centrale

besluit-

vorming

Een-weg

communicatieTwee-weg

communicatie

Tariefsturing

↑ Volledig gebruik potentieel

↓ Onzekere systeem reactie

↓ Markt inefficiency

↑ Vermijdt privacy problemen

Transactieve Energy


↑ Voorspelbare systeem response

↑ Efficiente markt

↑ Vermijdt privacy problemen

Direct Control

↓ Gedeeltelijk gebruik potentieel

↓ Onzekere systeem reactie

↓ Autonomie problemen

Central Optimization


↑ Voorspelbare systeem response

↓ Privacy & autonomie problemen

↓ Problemen met schaalbaarheid

Transactieve blackstart van een warmtepomp-cluster

PowerMatcher

PAGE 2016-9-2016

Opladen EVs in een gebouw

PAGE 2116-9-2016

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

-10

0

10

20

30

40

50

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MaxCapacity

Sum

Sum-Coord

Price

9-2016

Onbalans compensatie in Couperus veldtest

DREAM (EU FP7) architectuur raamwerk

http://www.dream-smartgrid.eu/

23

https://city.tno.nl/Pages/Default.aspx

9-2016

Van een groot PowerMatcher cluster Naar nieuwe topologie met twee

clusters

Event


9-2016


9-2016

Temperatuur verloop bij load shedding in huizen met een

warmtepomp

9-2016

State-of-charge bij load shedding in huizen met een batterij

9-2016

Open System for Energy Services

• Zichtbaar en contracteerbaar maken van (geplande) flexibiliteit

• Door distributed registry system

• Koppelingen naar:

• DG-systeem besturing via

• IEC-61850

• Modbus

• OPC

• Messaging via XMPP

• Actoren

• Commercieel

• Systeem

Versie 1: prototype beschikbaar

Versie 3: test in Hoogdalem ism Stedin

OS4ES EU FP-7 (http://os4es.eu/)


9-2016

OS4ES architectuur EU FP-7 (http://os4es.eu/)


9-2016

Concluderend

Inzet ICT

• Op welk niveau aggregatie van flexibiliteit

• Nano-grids (achter de meter; zelf-opwek)

• Micro-grids (achter de MV/LV grens)

• Meso-grids (middenspanning)

• Macro-grids (internationaal)

• Schaalbaarbare en op te schalen architecturen

• Partitionering control en data

• Bi-directionele transactive energy

Dank U !

[email protected]

mailto:[email protected]

Rene Kamphuis - De groene energietransitie, de rol van de virtuele en fysieke infrastructuur

Environment

Transcript of Rene Kamphuis - De groene energietransitie, de rol van de virtuele en fysieke infrastructuur