Afsluttende resultater fra Celleprojektet - Energinet.dk

Afsluttende resultater fra CelleprojektetNettemadagTrinity Konferencecenter24. november 2011Per Lund

Denne præsentation‣ Ide og design‣ Pilotprojektet‣ Fuldskalatest november 2010. Markedsdrift,spændingsregulering og begrænsning af reaktiv effekt import‣ Fuldskalatest Juni 2011. Overgang til område-ø-drift‣ Det videre arbejde og perspektiver for Energinet.dk

Denne præsentation‣ Ide og design• Pilotprojektet• Fuldskalatest november 2010. Markedsdrift,spændingsregulering og begrænsning af reaktiv effekt import• Fuldskalatest Juni 2011. Overgang til område-ø-drift• Det videre arbejde og perspektiver for Energinet.dk

150 kVInputCelleregulatorOutput60 kV60 kV 60 kV 60 kV10 kV 10 kV 10 kV60 kV60 kV 60 kV10 kV10 kV 60 kV10 kV

Agent Niveau 4 (Netselskab B)Agent Niveau 5 (Energinet.dk)Agent Niveau 4 (Netselskab A)Celleregulator arkitekturLagdelt kontrolhierarki opbyggetmed distribueret agentteknologiHver agent består af en CPUenhedplus tilhørendedatakommunikationAgentNiveau 3 (150/60 kV station)AgentAgentAgentNiveau 2 (60/10 kV stationer)AgentAgentAgentAgentNiveau 1 (Anlæg/Radialer)Agent Agent Agent Agent Agent Agent Niveau 0 (DG enheder)~ ~ ~Virtuelt kraftværk

BillundKarlsgårdeAgerbækHejnsvigVorbasseEndrupLanderupgårdEstrupvejLykkegårdBramming ØstHolstedBrørupSkærbækværketRibeSE (Syd Energi Net A/S)MagstrupTyrstrup

Pilot Celle:Station Holsted 60 kV netområde8,8 MWGBIDMØRInstalleret CHP: 33 MWInstalleret vind: 37 MWMax belastning: 61 MW150/60 kV Trafo: 100 MVA2 MWGHEJWindBIO4 MWBISWind7 MWÅRRAGB3,3 MWWindVOBLIK2 MWWindGLEHODWind2 MWREVG15,5 MWBMØGØRHOSFØVG3 MW 3,8 MWGBRØWind2 MWVJVWind3,6 MW

Følgende anlæg indgår i Holsted pilot-cellen‣ Billund Kraftvarmeværk med 3 × 2.875 kW generatorer‣ Hejnsvig Kraftvarmeværk med 2 × 1.030 kW generatorer‣ Holsted Kraftvarmeværk med 1 × 3.060 kW generator‣ Brørup Kraftvarmeværk med 1 × 3.845 kW generator‣ Bramming Kraftvarmeværk med 2 × 2.875, 1 × 3.800 og 1 × 6.000 kW generatorer‣ 47 vindmøller mellem 600 og 1.300 kW‣ 1 × 0,8 MVA synkronkompensator (shock absorber til spændingsregulering)‣ 1 × 1,0 MW hurtig regulerende dumpload (shock absorber til frekvensregulering)‣ 1 × 150/60 kV transformerstation‣ 13 × 60/10 kV transformerstationer inklusive transformere med viklingskobler‣ Alle 60 kV linjer og kabler‣ 69 × 10 kV belastningsradialer med alt forbrug og alle mindre produktionsenhederOmrådets største udstrækning er ca. 50 km og dækker ca. 1.000 km 2Der er i alt ca. 28.000 elmålere i Holsted testområdet

Installeret HardwareCelleregulator og CMS‣ 53 stk. ADSL routere‣ 120 stk. Bitronics målere‣ 45 stk. ScadaPack RTU’ere‣ 1 stk. Kalki gateway‣ 5 stk. Siemens industri PC’er‣ 1 stk. standard PC‣ 2 stk. Dell blade-servereSynkroniseringsudstyrShock Absorbers‣ 1 stk. 800 kVA synkronkompensator‣ 1 stk. 1000 kW dump loadOpgradering af Kontroludrustning‣ Billund CHP‣ Hejnsvig CHP‣ Holsted CHP‣ Brørup CHP‣ Bramminge CHP‣ 1 stk. Synchro check relæ‣ 2 stk. Bitronics målere

Trøllund vindmøller, Hejnsvig og Billund k/v-værker

Montering og idriftsættelse af Celleregulator agenter

Shock Absorbers løftes på pladspå Hejnsvig 60/10 kVtransformerstation800 kVA synkronkompensatortil spændingsregulering1000 kW hurtigregulerende dumpload tilfrekvensregulering- hver i sin egen 40 fods container kompletmed regulerings- og beskyttelsesudrustningog 10 kV nettilslutning

Internationalt projekt-team:Danmark, USA, Tyskland og Indien

ProjektpartnereEksterne konsulenter‣ SE (Syd Energi Net A/S)‣ Billund Varmeværk Amba‣ Bramming Fjernvarme Amba‣ Brørup Fjernvarme Amba‣ Hejnsvig Varmeværk Amba‣ Holsted Varmeværk Amba‣ Alle Vindmølleejerne‣ Spirae Inc. (USA)‣ Energynautics GmbH (Tyskland)‣ Tjæreborg Industri A/S‣ PonCat‣ Rolls Royce Marine‣ Vestas Wind Systems‣ Siemens Wind Power‣ Dansk Vindmølleservice aps‣ DMP-Mølleservice A/S‣ Windcon A/S‣ TDC

Projektnøgletal for Energinet.dk‣ Periode: 2005-2011‣ Omkostninger: 98 mio. kr.‣ Interne timer: 24.000

Denne præsentation• Ide og design• Pilotprojektet‣ Fuldskalatest november 2010. Markedsdrift,spændingsregulering og begrænsning af reaktiv effekt import• Fuldskalatest Juni 2011. Overgang til område-ø-drift• Det videre arbejde og perspektiver for Energinet.dk

MarkedsdriftMarkedsdrift, spændingsregulering og reaktiv effekt importCelleregulator TSO reaktiv effekt importCelleregulator DNO spændingsregulering

Reaktiv effekt import fra transmissionssystemetTotal vindmølleproduktion i Celleområdet under testen- 1.5 MVAr28 MW maks vindmølleproduktion9 MW- 5.7 MVAr maks vindmølle reaktiv effekt forbrug

Reaktiv effekt import fra transmissionssystemetEksempel på viklingskobler operation på Agerbæk 60/10 kV transformerCelleregulator viklingskobler aktiveringViklingskobler udførelse

Denne præsentation• Ide og design• Pilotprojektet• Fuldskalatest november 2010. Markedsdrift,spændingsregulering og begrænsning af reaktiv effekt import‣ Fuldskalatest Juni 2011. Overgang til område-ø-drift• Det videre arbejde og perspektiver for Energinet.dk

MarkedsdriftHard-trigger overgang til område-ø-driftUdgangssituationCelleregulator DNO spændingsreguleringCelleregulator overgang til område-ø-drift

Hard-trigger overgang til område-ø-driftUdgangssituationSituation umiddelbart før hard-trigger signal:‣ 2,0 MW og 1,5 MVAR import fra 150 kV nettet i station Holsted‣ 11 MW produktion fra BID, HOD og BRØ kraftvarmeværker‣ 2 MW produktion fra vindmøller i celleområdet (stille sommerdag)‣ 15 MW total belastning i celleområdet‣ HEJ kraftvarmeværk off-line men til rådighed for Celleregulatoren‣ SC og SLC on-line og til rådighed for CelleregulatorenCelleregulator beregnet Pre-Load-Plan:‣ Udkobling af én 10 kV belastningsradial i Billund‣ Udkobling af én 10 kV belastningsradial i Vorbasse‣ Udkobling af én vindmølle i Føvling‣ Udkobling af én vindmølle i LinknudResulterende i 312 kW import og 1082 kVAR import ved åbningaf 60 kV bryder i Holsted og overgang til område-ø-drift.

Hard-trigger overgang til område-ø-driftBryder åbner ogovergang til ø-drift.2 belastningsradialer og2 vindmøller udkoblesHver af de tobelastningsradialergenindkoblesGensynkroniseringCelleområdets frekvens49,3 Hz

Hard-trigger overgang til område-ø-driftHOD 60 kV spændingFrekvensTotal vindproduktionOvergangtil ø-driftGensynkronisering25

Hard-trigger overgang til område-ø-driftBryder åbner ogovergang til ø-driftTransiente svar ved genindkoblingaf de 2 belastningsradialerGensynkroniseringBillund generator 1, 2 og 3 ramper deresreaktive effektproduktion op for at ydespændingsregulering under vind- ogbelastningsvariationer i cellen

Denne præsentation• Ide og design• Pilotprojektet• Fuldskalatest november 2010. Markedsdrift,spændingsregulering og begrænsning af reaktiv effekt import• Fuldskalatest Juni 2011. Overgang til område-ø-drift‣ Det videre arbejde og perspektiver for Energinet.dk

Celleprojektets færdiggørelse‣ Udført analyse af gennemførte test‣ Opstillet prototype af Celleregulator software‣ Endelig afrapportering og dokumentation – november 2011‣ Projektafslutning – december 2011Vi har designet, bygget ogtestet det første fuldskalaSmartGrid koncept i verden

Plan efter CelleprojektetPartnerne arbejder på at videreføre installationerne iHolsted området i Test Center Holsted‣ Fuldskala laboratorium for fremtidige Smart Grid test‣ Åben for eksterne interessenter på kommercielle vilkårOverføre Celleregulatorkonceptet til EcoGrid EU projektet‣ EcoGrid EU + Celleregulator = Prototype på fremtidens elsystem

Teknisk videreudvikling af CelleregulatorIntegration af lavspændingsapparaterAgentNiveau 3 (150/60 kV station)AgentAgentAgentNiveau 2 (60/10 kV stationer)AgentAgentAgentAgentNiveau 1 (Anlæg/Radialer)Agent Agent Agent Agent AgentAgentNiveau 0 (DG enheder, bysamfund)Fremtidens huse med intelligent kontrol af f.eks.ladestation til elbil, varmepumpe, solpanel,brændselscelle og større forbrugsapparaterVidereudvikling iprojekt EcoGrid EUpå Bornholm

SSSSSSNye Celleregulator funktionaliteter på lavspændingsradialerAgent60 kV10 kV11a) Håndtering af flaskehalseb) Spændingsreguleringc) Tabsminimeringd) Reduceret viklingskobler operation2 a) Håndtering af flaskehalseb) Spændingsreguleringc) Spændingskvalitetd) Faseoptimering3 a) Spændingsreguleringb) SpændingskvalitetAgentAgentAgentAgent10 kV0,4 kV2WT HP PV EV FCetc3

Tak for opmærksomhedenPer LundChefingeniørMiljø, Forskning & UdviklingMobil : +45 2333 8609plu@energinet.dkEnerginet.dkTonne Kjærsvej 657000 FredericiaDanmark