март 2011 г Операционные задачи и решения испанского системного оператора Dirección de Operación

Март 2011 г. Операционные задачи и решения испанского системного оператора Dirección de Operación

Содержание Текущие операционные задачи в испанской системе с учетом вклада изменчивых возобновляемых источников энергии REE Диспетчерский центр ВИЭ (CECRE) Смотря в будущее: технические и рыночные вопросы

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Покрытие спроса Переменчивость и предсказуемость Контроль и надзор за генерацией Динамичное поведение во время возмущений Управление генерацией Предоставление вспомогательны х услуг Спрос дается на определенный момент, до тех пор пока не будет соответствующего управления стороной спроса, генерация должна адаптироваться к спросу для поддержания равновесия системы. Адекватность для профилей спроса системы. 4 Влияние генерации ВИЭ на работу системы (I) Переменчивость влияет на остальную электрическую систему, которая должна компенсировать такую переменчивость, чтобы сохранить баланс системы. Предсказывание этой переменчивости и осведомленность о неопределенностях важны для эффективной работы. Покрытие спроса Переменчивость и предсказуемость Сочетание этих двух факторов, наряду с поведением и неопределенностью спроса, способствует возникновению ситуаций с трудностями достижения баланса в связи с отсутствием резервов для понижения.

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Покрытие спроса Переменчивость и предсказуемость Контроль и надзор за генерацией Динамичное поведение во время возмущений Управление генерациейt Предоставление вспомогательны х услуг 5 Влияние генерации ВИЭ на работу системы (II) Контроль и надзор за генерацией Динамичное поведение во время возмущений Видимость и возможность контроля со стороны СО: Телезамеры в реальном времени Возможность издавать инструкции и получать отзывы Возобновляемая генерация более распределенная и разбросанная, чем традиционная. Осведомленность растет с видимостью, и корректирующие действия должны быть быстрыми и эффективными. Стабильность во время возмущений в координации с остальной системой. Провалы напряжения. Способствует устранению возмущений.

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Покрытие спроса Переменчивость и предсказуемость Контроль и надзор за генерацией Динамичное поведение во время возмущений Управление генерациейt Предоставление вспомогательны х услуг 6 Влияние генерации ВИЭ на работу системы (III) Управление генерацией Предоставление вспомогательных услуг Определение управляемой генерации согласно законодательству Испании: Сокращение производства не подразумевает потерю первичной энергии. Определенность в прогнозах генерации. В Испании СО определяет, считать ли объект управляемым или неуправляемым согласно тестам. Перемещение традиционной генерации и провайдеров вспомогательных услуг. Управляемая ВЭ может участвовать в частотном контроле за нагрузкой. Влияние контроля за напряжением в ситуациях высокого производства.

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 7 Резервы балансирования системы TипВлияние ветровой энергии на резервОпределение Первичное регулирование Не затрагивается ветровой энергией Действия регуляторов скорости блоков генераторов, реагирующих на изменения в системной частоте (

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Минимальное покрытие 03/09/ ч Переменчивость ветрового производства Рекорд ветрового производства МВт 09/11/ ч Ког + другая ВЭ; 20.31% Уголь; 16.62% Комбинированный цикл; 35.09% Атомная; 16.89% Int. Int -4.67% Ветер; 1.26% Гидроэнергия % Ког + другая ВЭ; 17.65% Насосная; % Уголь; 2.99% Комбинированный цикл; 6.10% Атомная; 31.84% Int. Int -4.67% Ветер; 53.09% Гидроэнергия- 5.42% Максимальное покрытие 09/11/ ч

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Характеристики ветровой энергии СПРОС в сравнении с ВЕТРОВЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ ВЕТРОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО В ТЕЧЕНИЕ ГОДА q Неуправляемая первичная энергия. q Очень переменчивый выход производства. q Линейные изменения в сторону понижения в ветровом производстве по утрам часто увеличивает утренние линейные изменения традиционной генерации. 9 26,000 28,000 30,000 32,000 34,000 36,000 38,000 40,000 00:0001:0002:0003:0004:0005:0006:0007:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0000:00 1,400 1,900 2,400 2,900 3,400 3,900 Спрос 06/02/2008Ветровое производство 06/02/2008

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA m Данные соответствуют году 2009 m Ветровое производство иногда отличается от требований спроса, особенно летом. ПОЧАСОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА Характеристики ветровой энергии РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСЯЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА 10 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% Час

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 23/03/ /03/2008 q Технология ветровых турбин m Отключения ветровой генерации, если скорость ветра более 25 м/с. m Вариации ветровой энергии в этот день: МВт Характеристики ветровой энергии m Увеличение 586 МВт за 30 мин. градиент: 1172 МВт/ч m Уменьшение 1110 МВт за 1 ч 25 мин. Градиент: -785 МВт/ч q Переменчивость ветрового производства 11 5, , , , , , , , , , , :0012:0014:0016:0018:0020:0022:0000:0002:0004:0006:0008:0010:00 Ветровое производство 23/03/08-24/03/08

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Операционные задачи распределенной генерации q Мириады станций, каждая принадлежит разным компаниям с различными политиками работы, переключений и обслуживания. Однако существует необходимость планирования и коммуникации в реальном времени. q В прошлом очень медленный контакт в случае чрезвычайных сокращений, отключений или планирования обслуживания активов передачи рядом с точками подключения генерации. q Действия СО всегда должны осуществляться вручную, что ведет к более длительным срокам исполнения. q Когда действия и надзор занимают больше времени, и риски выше, должны быть более строгие ограничения, а планирование более заблаговременным, чтобы сократить производство и установку ВИЭ. q Пример, существует более 700 ветровых парков на полуостровной системе. 12 q Решается путем группировки объектов в контрольных центрах с контактом в реальном времени с Системным оператором через CECRE.

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Управление перегрузками q Согласно RD 661/2007 и Операционной процедуре PO 3.2, в случае если несколько станций с минимальной чувствительностью к перегрузкам нуждаются в передиспетчеризации, чтобы решить проблему перегрузки, следует применять следующий порядок: q Простой режим. В порядке убывания чувствительности. q Невозобновляемый управляемый специальный режим q Возобновляемый управляемый специальный режим q Невозобновляемый неуправляемый специальный режим q Возобновляемый неуправляемый специальный режим 13

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Влияние ошибок в прогнозах при покрытии спроса -630 МВт q В D-1 в 12 часу, когда проводятся исследования управления суточными перегрузками, существует 15% возможность того, что ветровое производство 630 МВт – ниже, чем предсказывалось. q В пределах времени запуска тепловых энергоблоков (за 5 часов заранее) все еще существует 15% возможность того, что ветровое производство 570 МВт – ниже, чем предсказывалось. q Резервы проверяются в эти сроки, а неопределенности должны быть переведены в дальнейшие вращающиеся резервы. Могут потребоваться дополнительные тепловые группы, чтобы гарантировать покрытие спроса МВт 14 Ошибки прогнозирования ветрового производства D-1 ч12о %10%20%30%40%50%60%70%80%90%100% МВт Ошибки прогнозирования ветрового производства H %10%20%30%40%50%60%70%80%90% МВт

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 0 ч 24 ч Req_min D_min Req_max D_max МВт Требование для управляемой генерации (I) Спрос Ветровое производство Требование для управляемой генерации q Коэффициент спроса = D_max/D_min q Коэффициент потребности = Req_max/Req_min q Из-за ветровой энергии и ее поведения в пиковые и внепиковые часы: m Коэффициент потребности > коэффициент спроса m Более крутые уклоны (от внепиковых часов к пиковым часам) 15 Однородная кривая для коэфф. Спроса и потребности в ,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 0%10%20%30%40%50%59%69%79%89%99% Коэффициент Коэффициент спроса Коэффициент потребности

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Требование для управляемой генерации (III) 16 Потребность на 5 марта 2009

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 0 ч 24 ч Req_min D_min Req_max D_max МВт Спрос Ветровое производство Требование для управляемой генерации Требование для управляемой генерации (II) q Так как существует минимальное значение для управляемой генерации (технический минимум выхода генерирующих блоков, ГЭС на водотоках…), есть коэффициент сверх которого необходимо отключать традиционную генерацию во внепиковые часы, чтобы подключать обратно несколько часов спустя в реальном времени (8 раз с 2006). q В связи с необходимостью сохранять во внепиковые периоды подключенными электростанции, которые необходимы для суточных пиковых нагрузок (более длительное время запуска), и для предоставления вспомогательных услуг, также существует коэффициент, сверх которого сокращение ветровой энергии неизбежно. 17

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Требование: = спрос – ветровая генерация q : Несколько дней с коэффициентом потребности > 2 q 2009: 14% времени коэффициент потребности > 2 q Возможные решения: хранение, ветровая генерация, предоставляющая контроль частоты в определенных системных условиях, пиковые тепловые станции… 18

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Баланс спроса - генерации: 2/11/2008 q Низкий спрос (~ МВт) и высокие ошибки прогнозирования (~ МВт) q Истощение резервов на понижение: q Закрытие в реальном времени комбинированного цикла. q Как последний ресурс, сокращение ветровой энергии с 7:22 до 9:30 ч. 19 Инструкции по сокращению ветра, 2 ноября 2008 г. (I)

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 20 Осуществимость баланса во внепиковые часы (I) Высокое ветровое производство во внепиковые часы Минимальный спрос МВт Максимальный спрос МВт Более низкое ветровое производство в пиковые часы Структура генерации вне пика 3 марта 2010 Третичный резерв на понижение истощился в часы 2:00-6:00

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 21 1 Блок комбинированного цикла во внепиковые часы 27 блоков комбинированн ого цикла в пиковые часы 3 марта 2010 г. Осуществимость баланса во внепиковые часы (II)

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 22 Пример необходимой гибкости 5 Блоков комбинированн ого цикла во внепиковые часы Минимальный спрос МВт Максимальный спрос МВт 30 Блоков комбинированн ого цикла во пиковые часы Структура генерации вне пика 1 марта 2010 г Третичный резерв на понижение истощается в часы 3:00-9:30 и 15:00-18:00 ч

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 23 Требование для управляемой генерации (I) q Требование = Спрос – Ветровое производство q Коэффициент спроса = D max / D min ; Коэффициент потребности = Req max / Req min q В связи с производством ветровой энергии и его соотношением со спросом: m Коэффициент потребности > Коэффициент спроса m Более крутые изменения для управляемой генерации m ВИЭ замещает генерацию, предоставляющую вспомогательные услуги Коэффициент спроса = 1.70 Коэффициент потребности = 2.24 March 10 th марта 2010 г.

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA q Меры, необходимые для гибкости для управляемой генерации. q Нынешние провайдеры: в основном блоки комбинированного цикла, ГАЭС и гидро генерация. q Будущие потребности: дополнительное хранение, ветровая генерация, предоставляющая контроль частоты в определенных системных условиях, «пиковые» тепловые станции 24 Требование для управляемой генерации (II)

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Возобновляемая энергия в работе системы q Способствует максимально возможной интеграции неуправляемой генерации. m Создание диспетчерского центра для возобновляемой энергии (CECRE) Контроль и надзор генерации специального режима. Макс. Производство ВИЭ, но постоянно сохраняя безопасное состояние системы. 25

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA q Цель: добиться более высокого уровня интеграции для ВИЭ без угрозы для безопасности системы. q Основная функция: Организация специального режима производства в соответствии с потребностями электросистемы. m Быть единственным каналом связи в реальном времени с CECOEL и с Диспетчерскими центрами (RESCC), которые будут организациями, отвечающими за переключение работы на объектах. m Получение значимой информации о производстве генерирующих блоков в реальном времени и направление ее в CECOEL. m Координировать, контролировать и осуществлять надзор за всеми генерирующими блоками посредством их группировки в Диспетчерских центрах. m Способствовать безопасности и эффективности работы системы. m Гипотеза изменения зон синхронного производства и профилактические критерии (консервативные) посредством контроля производства в реальном времени, позволяя: Более высокое производство энергии Более высокую установленную мощность (решение агента) CECRE: цели и задачи 26

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA CECRE: функциональная схема Связь и телеуправление CECRE i- это диспетчерский центр, посвященный специальному режиму генерации и, особенно, ветровой энергии: Интегрирована в схему контроля REE Связь с Диспетчерскими центрами генерации для инструкций надзора и контроля. Согласно RD661/2007 все объекты специального режима >10 МВт должны быть подключены к RESCC. CECRE выдает ограничения генерации через систему SCADA Диспетчерским центрам. RESCC: Диспетчерский центр возобновляемой энергии CC CONV : Диспетчерский центр для традиционной генерации RESCC n CECOEL / CECORE CECRE RESCC 1 CC CONV … Связь и телеуправление Iccp Link Связь и телеуправление 27

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA ВИЭ, подключенная к CECRE через RESCC q Согласно RD661/2007 все объекты специального режима >10 МВт должны быть подключены к RESCC. q Объекты, не выполняющие это требование теряют статус специального режима в отношении получаемой первичной. 28

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Прогнозы, имеющиеся у CECRE q REE имеет внутренний прогноз всех ветровых парков: SIPREÓLICO Почасовые прогнозы на следующие 48 часов по регионам или узлам системы передачи (обновляются 15 мин.) Всего почасовой прогноз на следующие 10 дней (обновляется каждый час). Почасовой стохастический прогноз всего производства : процентили 15, 50 и 85. q Программы ветрового парка совпадают на суточном рынке. Прогнозы агента 29

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Эволюция абсолютной ошибки, основанной на производстве q Важные временные горизонты - 24 или 32 часа заранее для D-1 оценки резервов и 5 часов для оценки в реальном времени. q Положительная эволюция в ошибке прогноза в последние годы привела к меньшей потребности в резервах для покрытия ошибок в прогнозировании ветра, особенно в D-1. 30

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA q Прогноз неопределенностей ВИЭ увеличивает потребность в предоставлении резервов. o Более высокие уровни резерва. Влияет на резерв в сторону понижения q Пример: управление техническими ограничениям D-1 ч12 o REE проверяет имеется ли достаточно вращающихся резервов на следующий день.. o Используются вероятностные прогнозы ветра. 31 Влияние неопределенности прогнозов Дополнительные резервы во время пикового спроса = МВт :002:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:000:00 МВтч 25/03/2010 Прогнозы ветра с различными интервалами уверенности реальный Pr=50% Pr=15% Pr=85%

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Ошибки нескольких дней влияют на работу системы… q 23 и 24 января 2009 г. Ураган Клаус обрушился на Пиренейский полуостров. Некоторые ветровые парки зафиксировали скорость ветра до 220 км/ч. q Большинство турбин в Испании были остановлены из-за защиты от превышения нормальной частоты вращения. q Разница между реальным и прогнозируемым ветровым производством было больше МВт в некоторые часы, но поскольку спрос был низким, а тепловые станции были подключены в реальном времени из-за оповещения о ситуации, было достаточно резерва в сторону повышения, чтобы справиться с ошибками. 32

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 33 Сокращение ветра для восстановления резерва в сторону понижения q После обеда, в воскресенье 15 ноября в 14:50 ч с низким годовым спросом (~ МВт), ошибка прогноза ветра была около МВт. q Быстрое увеличение ошибки с 12:00 до 15:00 ч. q Испанская система быстро исчерпала резервы уменьшения. Единственным решением для балансирования системы было уменьшение ветрового производства с 14:50 до 17:00 ч.

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA CECRE может требовать урезания ветровой генерации q Ошибка прогноза ветра и спроса во внепиковые часы. q Система исчерпала третичный резерв. Низкий вторичный резерв понижения в некоторых случаях. q Урезания ветровой генерации с 1:12 до 6:19 ч

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA 09:00 ч Начало инструкций о сокращении. 15:00 ч Конец инструкций о сокращении Сокращение ветровой энергии в связи с риском сбоя генерации 27/03/2008 CC.AA. ТРЕБУЕМОЕ УМЕНЬШЕНИЕ (МВт) 9-10 h10-11 h11-12 h12-13 h13-14 h14-15 h Galicia Asturias P.Vasco Navarra La Rioja C. León C. Mancha TOTAL q Указания о сокращении были даны в связи с риском потери соединения с Францией, если возникнут какие-то сбои, которые вызовут внезапную потерю ветровой генерации, даже если сбой будет правильно изолирован защитным оборудованием. q Установленные точки пересчитывались каждый час, чтобы адаптироваться к меняющимся условиям ветровой генерации 35

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Смотря в будущее (i) q Текущие задачи в 2011 г.: МВт установленная мощность ветра: m Баланс во внепиковые часы сложность – управление резервом понижения m Сбои и провалы напряжения более не должны быть проблемой в связи с соблюдением сетевого кодекса m Активный контроль за напряжением с заданными точками (вместо сохранения факторов нагрузки) q Задачи после 2011 г.: До МВт установленная мощность ветра. Безопасная интеграция будет зависеть от нескольких факторов: m Ветровая генерация должна обеспечивать контроль частоты (первичный резерв, имитация инертности,…). m Увеличение мощности хранения: больше ГАЭС m Необходимость более гибких и быстрых тепловых станций (газовые турбины открытого цикла) m Взаимодействие между ветровым и солнечным производством будет вопросом m Улучшение инструментов прогнозирования ветра m Управление стороной спроса m Более гибкие рыночные механизмы и меры регулирования

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Смотря в будущее (ii): более гибкие рыночные механизмы и меры регулирования q Стимулировать гибкую и быструю традиционную генерацию по плате за мощность: q Газовые турбины открытого цикла q Бытовая изолированная эксплуатация традиционных блоков q Введение негативного ценообразования (балансирующие рынки/ энергетические рынки): q Достаточно для управления глубоким внепиковым и высоким ветровым производством q Будет стимулировать больше ГАЭС и других объектов хранения q Действия по балансированию между СО: q Необходимость совместимости вспомогательных услуг для обмена q Необходимость совместимости закрытия ворот q Использование ATC (имеющейся пропускной способности) q Стимулирует ВИЭ меняться от пользователя к провайдером системных услуг

RES Integration in the Spanish Electric System RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Спасибо за внимание!