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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK-Anlage) an einem Stromnetz. Während mittels der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage elektrische Leistung in das Stromnetz abgegeben wird, wird zusätzlich in Abhängigkeit von einem Abrufsignal auch negative Sekundärregelleistung erbracht. Zu der Erfindung gehören auch eine Kommunikationsvorrichtung zum Vorgeben eines Sollwertsignals für die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage sowie eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage mit einer solchen Kommunikationsvorrichtung.
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Die Begriffe der positiven und negativen Regelleistung sind beispielsweise in der
DE 10 2014 201 406 B3 beschrieben. Darin ist des Weiteren offenbart, dass Primärregelleistung innerhalb weniger Sekunden von einem Kraftwerk bereitgestellt werden können muss. Das Wesen der Primärregelleistung (PRL) liegt darin, dass innerhalb von 30 Sekunden Primärregelleistung für bis zu 15 Minuten abgerufen werden kann, dann übernimmt die sogenannte Sekundärregelung den Stabilitätsausgleich in dem elektrischen Netz. Die Sekundärregelung zum Bereitstellen von Sekundärregelleistung kann also mit einer geringeren Regelungsdynamik oder einer größeren Zeitkonstante bereitgestellt werden.
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In der
DE 10 2015 201 085 A1 ist beschrieben, wie man mehrere Energieerzeuger zu einer Aggregation zusammenfassen kann, um auf Grundlage dieser Aggregation mittels einer zentralen Steuereinheit Primärregelleistung und Kurzschlussleistung für ein Energieübertragungsnetz vorzuhalten. Die unterschiedlichen Energieerzeuger können auf unterschiedlichen Technologien beruhen, wobei eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage darunter sein kann.
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Aus der
WO 2015 010 895 A1 ist bekannt, dass mittels eines Kraftwerks an einem Stromnetz sowohl eine Primärregelung als auch eine Sekundärregelung realisiert werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage für die Erbringung von Regelleistung zu ertüchtigen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt, um eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage an einem elektrischen Stromnetz oder Übertragungsnetz zu betreiben. In der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage wird über eine Kommunikationsvorrichtung ein Abrufsignal für negative Sekundärregelleistung empfangen. Eine negative Sekundärregelleistung wird benötigt, wenn das Stromnetz überspeist ist, also mehr elektrische Leistung eingespeist wird als sie von Verbrauchern benötigt wird. Hierdurch erhöht sich die Netzfrequenz der Wechselspannung des Stromnetzes in unerwünschter Weise. Wird das Abrufsignal empfangen, so wird in Abhängigkeit von dem Abrufsignal ein Sollwertsignal für eine von der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage in das Stromnetz abzugebende elektrische Leistung erzeugt. Durch das Sollwertsignal wird also die Leistungsabgabe der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage vorgegeben. Negative Sekundärregelleistung bedeutet, dass die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage ihre abgegebene elektrische Leistung reduziert. Entsprechend wird also die von der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage tatsächlich in das Stromnetz abgegebene elektrische Leistung mittels des Sollwertsignals bezüglich eines Vollleistungswerts reduziert. Dies trägt zur Verminderung der besagten Überspeisung bei.
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Da die Sekundärregelleistung in der beschriebenen Weise mit einer Regelungsdynamik erbracht werden darf, die geringer ist als die Regelungsdynamik für eine Primärregelleistung, stellt die Reaktion auf das Abrufsignal kein technisches Problem für eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage dar. Erfindungsgemäß ist aber nun zusätzlich vorgesehen, dass auch Primärregelleistung mittels der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage bereitgestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt hierbei an dem Sollwertsignal an, mittels welchem in der beschriebenen Weise die Leistungsabgabe der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage vorgegeben wird. Für die Erzeugung des Sollwertsignals wird von dem besagten, vorbestimmten Vollleistungswert ausgegangen. Der Vollleistungswert kann beispielsweise 100 Prozent Nennleistung der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage entsprechen und allgemein der aktuell unabhängig von einer Primärregelung und einer Sekundärregelung bereitzustellende Leistungswert sein. Der Vollleistungswert wird also erbracht, falls keine Primär- und keine Sekundärregelleistung bereitgestellt werden. Der Vollleistungswert wird um einen Abrufwert des Abrufsignals reduziert. Der Abrufwert ist der jeweils aktuelle Signalwert des Abrufsignals. Das Abrufsignal gibt in der beschriebenen Weise an, wie viel negative Sekundärregelleistung von der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage benötigt wird. Ausgehend von dem Vollleistungswert wird also nun dieser um den Abrufwert des Abrufsignals reduziert. Der Vollleistungswert entspricht also 100 Prozent. Der Abrufwert kann eine Prozentangabe sein, also allgemein x Prozent.
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Mit dieser Art der Erzeugung des Sollwertsignals ist man nun flexibel genug, um auch bereitzustellende Primärregelleistung mittels der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zu erbringen. Hierzu wird ein Bedarfssignal für die bereitzustellende Primärregelleistung ermittelt. Das Sollwertsignal wird nun zusätzlich in Abhängigkeit von dem Bedarfssignal erzeugt, indem ausgehend von dem Vollleistungswert (zum Beispiel 100 Prozent) und dem Abrufwert (zum Beispiel x Prozent) ein Bedarfswert (zum Beispiel y Prozent) des Bedarfssignals eingerechnet wird. Das Einrechnen kann beispielsweise als Subtraktion (für negative Regelleistung) geschehen. Somit kann das Sollwertsignal als tatsächlich abzugebende elektrische Leistung also angeben: 100 Prozent - x Prozent - y Prozent (100%-x%-y%). Mit anderen Worten wird also das Sollwertsignal mittels des Bedarfssignals für Primärregelleistung moduliert.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass ohne den Bedarf einer Umrüstmaßnahme für eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage diese durch Verändern oder Manipulieren des Sollwertsignals dafür ertüchtigt wird, auch Primärregelleistung in dem Maße zu erbringen, wie es ihre aktuelle Regeldynamik oder ihr aktueller thermischer Prozess zulässt. Hierzu wird das Bedarfssignal für die Primärregelleistung zusammen mit dem Abrufsignal für die negative Sekundärregelleistung verrechnet, indem beispielsweise von einem Vollleistungswert ausgegangen wird und dieser um den Abrufwert x des Abrufsignals und den Bedarfswert y des Bedarfssignals reduziert wird (Reduktion - y Prozent bei negativer Primärregelleistung, wobei y ein positiver Betragswert ist). Der Bedarfswert stellt dabei den jeweils aktuellen Signalwert des Bedarfssignals dar.
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Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass bei dem Erzeugen des Sollwertsignals im Falle eines Bedarfswerts, der eine negative Primärregelleistung signalisiert, ausgehend von dem Vollleistungswert dieser zusätzlich um den Bedarfswert y reduziert wird (100 Prozent - x Prozent - y Prozent). Der Bedarfswert y selbst kann dabei einen positiven Betragswert angeben und das negative Vorzeichen bei der Berechnung gibt an, dass es sich um negative Primärleistung handelt. Negative Primärregelleistung besagt, dass die tatsächlich abgegebene elektrische Leistung der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage reduziert werden soll. Wie bei der Sekundärregelleistung ergibt sich dies im Falle einer Überspeisung des Stromnetzes. Mittels dieser Ausführungsform kann also die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zum Bereitstellen negativer Primärregelleistung genutzt werden.
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Die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage braucht also nur negative Regelleistung erbringen (sowohl Sekundärregelleistung als auch Primärregelleistung). Dies wird als asymmetrische Bereitstellung bezeichnet. Primärregelleistung wird aber bevorzugt als symmetrisches Produkt vermarktet oder angeboten. Daher wird gemäß einer Ausführungsform durch zumindest einen Aggregator oder zumindest eine weitere Leistungsquelle ein virtuelles Kraftwerk gebildet, das auch den positiven Anteil der benötigten Primärregelleistung in der gleichen Netzregelzone (hier: tennet) liefert. Eine solche Leistungsquelle kann z.B. eine Biogasanlage sein, die den elektrischen Output bei Abrufen von positiver Primärregelleistung (Netzfrequenz kleiner als ein Sollfrequenzwert, wobei der Sollfrequenzwert z.B. 50 Hz oder 60 Hz betragen kann) erhöht. Eine Ausführungsform sieht hierzu vor, dass die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zusammen mit zumindest einer weiteren elektrischen Leistungsquelle betrieben wird. Dieser gemeinsame Betrieb stellt eine Aggregation im eingangs beschriebenen Sinne dar. Für den Fall, dass durch das Abrufsignal positive Sekundärregelleistung abgerufen wird und/oder für den Fall, dass durch den Bedarfswert des Bedarfssignals für die Primärregelleistung der Vollleistungswert überschritten wird (100 % - x % + y % > 100 Prozent), zumindest eine den Vollleistungswert übersteigende elektrische Leistung, also z.B. derjenige Teil, der über 100 % liegt (falls der Vollleistungswert 100% beträgt), durch Ansteuern der zumindest einen weiteren elektrischen Leistungsquelle in das Stromnetz eingespeist wird. Diejenige elektrische Leistung, die den Vollleistungswert der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage überschreiten würde, wird somit mittels der Aggregation durch zumindest eine andere Leistungsquelle erbracht, da sie von der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage selbst nicht erbracht werden kann. Somit kann mittels der Aggregation vollwertig positive und negative Sekundärregelleistung und positive und negative Primärregelleistung erbracht werden. Die Sekundärregelleistung kann aber auch separat als positive und negative Regelleistung vermarktet werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Kommunikationsvorrichtung das Abrufsignal für die Sekundärregelleistung über eine Mobilfunkverbindung und/oder eine Internetverbindung empfängt. Die Kommunikationsvorrichtung wird also von außerhalb der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage für die Sekundärregelleistung mittels eines Abrufsignals gesteuert, das über eine Mobilfunkverbindung und/oder eine Internetverbindung zu der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage hin übertragen werden kann. Die Kommunikationsvorrichtung kann hierzu beispielsweise ein Mobilfunkmodul und/oder ein WLAN-Funkmodul (WLAN - Wireless Local Area Network) und/oder ein NIC (Network Interface Controller) aufweisen. Zusätzlich wird aber die Kommunikationsvorrichtung bevorzugt mit dem Stromnetz gekoppelt betrieben. Die Kommunikationsvorrichtung ermittelt mittels eines eingebauten Netzfrequenzmessgeräts dann einen aktuellen Netzfrequenzwert der Netzfrequenz des Stromnetzes. Bei einer Netzfrequenz größer als ein vorbestimmter Sollfrequenzwert erzeugt dann ebenfalls die Kommunikationsvorrichtung das Bedarfssignal für die Primärregelleistung und zwar in Abhängigkeit von einer Netzfrequenzabweichung des ermittelten Netzfrequenzwerts von einem vorbestimmten Sollfrequenzwert. Mit anderen Worten kann die Kombination des Abrufsignals für die Sekundärregelleistung einerseits und des Bedarfssignals für die Primärregelleistung andererseits durch die Kommunikationsvorrichtung durchgeführt werden. Es kann in vorteilhafter Weise ein einziges Sollwertsignal für die Leistungsabgabe bereitgestellt werden, welches sowohl das Abrufsignal als auch das Bedarfssignal berücksichtigt. Somit muss der Rest der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage nicht an das Verfahren angepasst werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass bei der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage durch den besagten Vollleistungswert und durch einen demgegenüber kleineren minimal möglichen Mindestleistungswert der Leistungsabgabe der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage ein zulässiges Leistungsintervall definiert ist. Der minimal mögliche Mindestleistungswert ist größer als Null, insbesondere größer als 45 Prozent des Vollleistungswerts. Die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage darf nur in dem Leistungsintervall betrieben werden, also zwischen dem minimal möglichen Mindestleistungswert und dem Vollleistungswert. Hierbei ist aber nun vorgesehen, dass eine maximal mittels des Abrufsignals abrufbare Sekundärregelleistung auf einen Maximalwert begrenzt ist, der kleiner als das Leistungsintervall ist. Das betreibbare Leistungsintervall ist also aufgeteilt in ein Leistungsintervall für negative Sekundärregelleistung und ein Leistungsintervall für negative Primärregelleistung. Es gibt keine Überlappung. Mit anderen Worten ist verhindert, dass durch das Abrufsignal derart viel Sekundärregelleistung abgerufen wird, dass die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage das gesamte Leistungsintervall ausschließlich für die Erbringung von Sekundärregelleistung ausnutzt, also die Leistung von dem Vollleistungswert auf den minimal möglichen Mindestleistungswert reduziert. Stattdessen ist der abrufbare Maximalwert kleiner als das Leistungsintervall, sodass stets garantiert ist, dass ein Differenzwert zwischen dem Maximalwert und dem Leistungsintervall als eine Regelreserve oder Leistungsreserve für die Erbringung von Primärregelleistung vorhanden bleibt. Diese Leistungsreserve kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Präqualifikation der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage festgelegt werden, woraus sich dann indirekt auch der verbleibende Maximalwert für die Sekundärregelleistung ergibt.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass bei der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage eine maximal mögliche Veränderung der abgebbaren Leistung gegeben ist, die innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls durchgeführt werden kann. Mit anderen Worten kann die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage die von ihr abgegebene Leistung innerhalb des besagten Zeitintervalls (z.B. 30 Sekunden) nur um einen vorbestimmten Höchstbetrag verändern, weil beispielsweise eine Trägheit einer Turbine und/oder eines Generators der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage eine schnellere Veränderung nicht zulässig. Das Zeitintervall liegt insbesondere in einem Bereich von 10 Sekunden bis 50 Sekunden. Insbesondere für die Primärregelleistung ist als Zeitintervall eine Zeitdauer von 30 Sekunden relevant. In Abhängigkeit von einem Wert der Veränderung, die maximal möglich ist, wird dann entsprechend eine aktuell bereitstellbare Maximalprimärregelleistung festgelegt. Die Primärregelleistung wird also auf einen solchen Wert festgelegt, der mit der verfügbaren Regeldynamik der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage umgesetzt werden kann, sodass die Primärregelleistung auch wie gefordert innerhalb des Zeitintervalls, also beispielsweise innerhalb von 30 Sekunden, bereitgestellt oder verändert oder eingestellt werden kann. Hierdurch ist also die Erbringung der Primärregelleistung an die Regeldynamik der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage angepasst.
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Um das erfindungsgemäße Verfahren in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage durchzuführen, ist durch die Erfindung eine Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt, mittels welcher ein Sollwertsignal für eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage vorgegeben oder erzeugt werden kann. Die Kommunikationsvorrichtung ist dazu eingerichtet, ein Abrufsignal für negative Sekundärregelleistung zu empfangen und in Abhängigkeit von dem empfangenen Abrufsignal das Sollwertsignal für die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zu erzeugen. Die Kommunikationsvorrichtung weist zudem eine Recheneinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Recheneinrichtung kann auf der Grundlage zumindest eines Mikrokontrollers und/oder zumindest eines Mikroprozessors realisiert sein. Die Recheneinrichtung kann einen Programmcode aufweisen, der Programminstruktionen aufweist, durch die bei Ausführen durch die Recheneinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Recheneinrichtung gespeichert sein. Die Kommunikationsvorrichtung kann beispielsweise als elektronische Schaltung ausgestaltet sein. Für den Empfang des Abrufsignals kann die Kommunikationsvorrichtung in der besagten Weise beispielsweise ein Mobilfunkmodul und/oder ein WLAN-Funkmodul und/oder ein NIC aufweisen.
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Zur Erfindung gehört schließlich auch eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zum Betreiben an einem elektrischen Stromnetz oder elektrischen Übertragungsnetz. Die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Kommunikationsvorrichtung gemäß der Erfindung aufweist. Somit kann das Sollwertsignal zum Einstellen der an das Stromnetz abzugebenden elektrischen Leistung durch eine Kommunikationsvorrichtung vorgegeben werden, die hierbei sowohl ein Abrufsignal für negative Sekundärregelleistung als auch ein Bedarfssignal für Primärregelleistung berücksichtigt.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausfüh ru ngsformen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur:
- Fig. eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraft-Wärme-Kopplungsanlage.
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1 zeigt eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10, die an einem elektrischen Übertragungsnetz oder Stromnetz 11 betrieben werden kann. Das Stromnetz 11 ist hier symbolisch durch einen Strommast repräsentiert. Das Stromnetz kann ein öffentliches Stromnetz mit einer mehrphasigen Wechselspannung von über 10 Kilovolt sein. Mittels der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 kann elektrische Leistung 12 in das Stromnetz 11 eingespeist werden. Dagegen kann eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 keine elektrische Leistung als Verbraucher aus dem Stromnetz aufnehmen. Sie kann aber die eingespeiste elektrische Leistung 12 reduzieren, wenn dies notwendig ist, weil das Stromnetz 11 beispielsweise überspeist ist, also zu viel elektrische Leistung in das Stromnetz 11 eingespeist wird.
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Hierzu kann die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 eine Kommunikationsvorrichtung 13 aufweisen, die ein externes Abrufsignal 14 für negative Sekundärregelleistung empfangen kann. Das Abrufsignal 14 kann beispielsweise aus einer Signalquelle 15 stammen, die beispielsweise den Betreiber des Stromnetzes 11 repräsentieren kann. Die Kommunikationsvorrichtung 13 kann in Abhängigkeit von dem Abrufsignal 14 ein Sollwertsignal 16 erzeugen, durch welches der eigentliche Kraft-Wärme-Kopplungsprozess 17 der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 gesteuert oder kontrolliert werden kann. Es kann beispielsweise ein Regler 18 vorgesehen sein, welcher die abgegebene elektrische Leistung 12 gemäß dem Sollwertsignal 16 in Bezug auf den Leistungswert einregelt. Beispielsweise kann der Regler 18 einen Generator 19 und/oder eine Turbine 20 steuern.
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Zusätzlich kann beispielsweise durch die Kommunikationsvorrichtung 13 zu einer Netzfrequenz f der Wechselspannung des Stromnetzes 11 ein aktueller Netzfrequenzwert 21 ermittelt werden. Die Kommunikationsvorrichtung 13 kann hierzu mit dem Stromnetz 11 gekoppelt sein. Falls der ermittelte Netzfrequenzwert 21 von einem Sollfrequenzwert 22 abweicht, kann das Sollwertsignal 16 zusätzlich einen Anteil aufweisen, welcher der Bereitstellung einer Primärregelleistung durch die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 entspricht. Der Sollfrequenzwert 22 kann beispielsweise 50 Hertz oder 60 Herzt betragen. Die Berechnung eines Anteils eines Sollwertsignals zum Bereitstellen von Primärregelleistung in Abhängigkeit vom Netzfrequenzwert 21 ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
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Durch die Kommunikationsvorrichtung kann somit ein Verfahren zur zeitgleichen Erbringung und/oder Erbringungssicherstellung von Primär-(PRL) und Sekundärregelleistung (SRL) mittels einer einzigen Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 (KWK) durchgeführt werden.
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Es ergibt sich eine Netzfrequenzabweichung 23, aus welche mittels eine an sich bekannten Berechnungsvorschrift für die Primärregelleistung ein Bedarfssignal 24 erzeugt wird. Das Sollwertsignal 16 kann ausgehend von einem Vollleistungswert 25 der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 durch Subtrahieren eines aktuellen Abrufwerts 26 des Abrufsignals 14 und eines aktuellen Bedarfswerts 27 des Bedarfssignals 24 berechnet werden.
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Bei der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 kann durch den Vollleistungswert 25 und einen minimal möglichen Mindestleistungswert ein zulässiges Leistungsintervall definiert sein und eine maximal mittels des Abrufsignals 14 abrufbare Sekundärregelleistung auf einen Maximalwert begrenzt sein, der kleiner als das Leistungsintervall ist.
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In Deutschland gibt es noch kein Projekt zur simultanen Erbringung von Primär- und negativer Sekundärregelleistung mittels einer KWK-Anlage. Derzeit werden KWK-Anlagen in der Minutenreserve, der Sekundärregelleistung vermarktet.
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Bei der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage 10 wird dagegen für die Erbringung von PRL lokal die Netzfrequenz f gemessen und daraus resultierend ein Sollwertsignal zum Vorgeben eines Leistungssollwerts erzeugt. Das Sollwertsignal kann sekündlich aktualisiert werden. Nach diesem durch das Sollwertsignal vorgegebenen Sollwert kann die Leistungserbringung der Leistung 12 durch die KWK-Anlage entsprechend der Vorgaben der Präqualifikation für die PRL proportional zur Netzfrequenz f variiert.
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Falls die KWK-Anlage 10 stromgeführt betrieben wird (Vollleistungswert bei 100% Leistung) und somit eine weitere Leistungserhöhung nicht möglich ist, kann nur der Teil der Netzfrequenzabweichung 23 kompensiert werden, der eine Leistungsreduktion der KWK-Anlage 10 zur Folge hat (asymmetrische Primärregelleistungserbringung bei überspeisten Netz mit Netzfrequenzwerten z.B. f > 50 Hz).
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Gleichzeitig ermöglich die KWK-Anlage 10 die Erbringung von negativer Sekundärregelleistung. Hierbei kann die Anlage mittels des Abrufsignals 14 „ferngesteuert“ werden, z.B. in einem Pool oder einer Aggregation eines Vermarktungspartners nach den Vorgaben des Übertragungsnetzbetreibers des Stromnetzes 11 die KWK-Anlage 10 von ihrem aktuellen Arbeitspunkt in der Leistungserzeugung reduziert („Abruf“) bzw. am Ende des Abruf wieder auf ihren ursprünglichen Arbeitspunkt gefahren werden.
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Stark gesunkene Preise für die Erbringung von Regelleistung, insbesondere in der Minutenreserve oder der Sekundärregelleistung, reduzieren die Erträge bei der Vermarktung von energetischen Flexibilitäten. Die Erbringung von Primärregelleistung ermöglicht derzeit noch die höchsten Erträge, jedoch sind nicht alle KWK-Anlagen für die Erbringung technisch oder von Ihrer Betriebsweise her geeignet. Denn in der Primäregelleistungserbringung müssen die Anlagen Laständerungen im Sekundenbereich ermöglichen. Zusätzlich muss PRL analog der Netzfrequenzabweichung um 50 Hz symmetrisch um ihren Arbeitspunkt erbracht werden. Bei stromgeführter Fahrweise der Anlagen (z.B. Vollleistungswert bei 100% Leistungserbringung) ist eine Primärregelleistungsvermarktung bislang nicht vorgesehen, aber bei der KWK-Anlage 10 nun möglich.
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Simultane Erbringung von SRL- und asymmetrischer PRL bei stromgeführter Fahrweise der KWK-Anlage 10 bedeutet, dass die KWK-Anlage 10 permanent entsprechend der Netzfrequenzabweichung Primärregelleistung x% erbringt, jedoch z.B. nur asymmetrisch in Form einer Leistungsreduzierung 100% - x%. Zusätzlich können einzelne Abrufe im Rahmen der Erbringung von Sekundärregelleistung y% bedient werden. Hier wird die KWK-Anlage 10 zusätzlich zu PRL-Erbringung im Rahmen eines Abrufs von ihrem aktuellen Leistungswert um weitere y% herunter und zum Ende des Abrufs auf ihren ursprünglichen Leistungswert hochgefahren. Der aktuelle Sollleistungswert in % zur Nennleistung (Vollleistungswert) ergibt sich demnach aus 100%-x%-y%, wobei x% (PRL)-Anforderung und y% (SRL-)-Anforderungen bedeuten.
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Die Steuerung der KWK-Anlage 10 zur Regelleistungserbringung kann über eine gemeinsame Kommunikationsschnittstelle einer Kommunikationsvorrichtung erfolgen, wenn diese in der Lage ist, neben der notwendigen Kommunikation zwischen der KWK-Anlage 10 und dem Vermarktungspartner (repräsentiert durch die Signalquelle 15) auch die Netzfrequenzabweichung im Stromnetz 11 zu messen und ein Sollwertsignal 16 zum Vorgeben eines Sollwerts für die KWK-Anlage 10 zu generieren.
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Als Vorteil ergibt sich eine Ertragsoptimierung durch die simultane Nutzung von zwei Regelleistungssegmenten (PRL und SRL). In der Sekundärregelleistungsvermarktung wird für die reine Bereitstellung der KWK-Anlage 10 ein Leistungspreis vergütet, einzelne Abrufe werden mit einem Arbeitspreis honoriert. In der Primärregelleistung erfolgt keine Unterscheidung nach Leistungs- und Arbeitspreis. Hier erfolgt die Vergütung ausschließlich über einen Leistungspreis, der sich an der möglichen vermarktbaren Leistung der Anlage orientiert. Dies wird wiederum im Rahmen einer Präqualifikation der Anlagen festgelegt.
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Zusammenfassend ist somit durch die Erfindung ermöglicht, dass asymmetrische Primär- und negative Sekundärregelleistung mittels einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK) simultan erbracht und/oder sichergestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraft-Wärme-Kopplungsanlage
- 11
- Stromnetz
- 12
- Erbrachte Leistung
- 13
- Kommunikationsvorrichtung
- 14
- Abrufsignal
- 15
- Signalquelle
- 16
- Sollwertsignal
- 17
- Kraft-Wärme-Kopplungsprozess
- 18
- Regler
- 19
- Generator
- 20
- Turbine
- 21
- Netzfrequenzwert
- 22
- Sollfrequenzwert
- f
- Netzfrequenz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014201406 B3 [0002]
- DE 102015201085 A1 [0003]
- WO 2015010895 A1 [0004]
