5-6. ábra: az erőművek összegzett menetrendtől való eltérésének eloszlása a bemutatott egyszerű és új eljárások alapján
5-7. ábra: az erőművek által leadott menetrend, és a különböző hibasávok az új eljárás szerint
szélerőművek menetrendi hibájának historikus értékeiből készített eloszlásokat felhasználva kalkulálja a különböző biztonsági sávokat.
A jelenlegi magyarországi szabályozási rendszerről számos helyen olvasható, hogy nem érte el célját. Egyrészt a szélerőművek által adott menetrendek pontossága elmarad a külföldi egységek hasonló adataitól, másrészt a szabályozási pótdíj bevezetése nem bizonyult kellő ösztönzőnek a folyamat megfordítására. Hogy a két problémát egyszerre próbáljam meg orvosolni, dolgozatomban javaslatot tettem egy új kötelező átvételi és menetrendadási rendszer kialakítására, melynek előnyeit kihasználva a rendszerirányító által tartott szabályozási tartalékok nagysága is csökkenthető.
Az általam javasolt új rendszer egyik eleme, hogy a jelenlegi, tisztán determinisztikus menetrendadást felváltsa egy biztonsági sávval kiegészített módszer. A biztonsági sávot az adott menetrendadó szabadon választhatja meg, azt a szélerőmű beépített teljesítményére vonatkozó RMS hibaként kell definiálnia. A rendszer másik újdonsága, hogy a jelenlegi jutalmazó-büntető típusú árrendszer helyét egy differenciáltan jutalmazó rendszer venné át, mely két árelemre épülne, az Alapárra és a Bónuszárra. Az Alapár megfizetésre kerülne a szélerőmű teljes termelésére, azonban a vállalt pontosságtól függő Bónuszárra csak akkor lenne jogosult a termelő, ha az általa leadott menetrend hibája az adott periódusban nem haladta meg az általa vállalt RMS hiba nagyságát. A két árelem (Alapár és Bónuszár) megválasztása úgy történik, hogy a szélerőművek bevétele ideális magatartást feltételezve ne legyen kisebb a jelenlegi rendszerben adódó bevételnél.
A rendszer célja az, hogy pénzügyileg az a szélerőművi egység járjon a legjobban, amelyik a legjobb pontossággal állapítja meg saját RMS hibájának nagyságát, ugyanis a villamosenergia-rendszer szempontjából nézve sem a nagyobb, sem a kisebb sáv vállalása nem segíti elő a szabályozási tartalékok mennyiségének helyes megválasztását. Hogy szabályozható legyen, hogy adott termelő mennyivel nagyobb bevételre tehet szert a tényleges menetrendi hibájával megegyező nagyságú hibasáv vállalásával, mintha attól eltérő értékkel dolgozik, kialakítottam az általam Célbevételnek elnevezett függvényt. A függvény jellege tetszőlegesen definiálható, így nagy szabadságot biztosít a szabályzók kezében. A korábban meghatározott két árelem, valamint a Célbevétel függvény által szabott peremfeltételek teljesítéséhez szükség van még a szélerőmű által vállalt pontosságtól függő Bónuszár szorzójának kialakítására is.
Az árelemek nagyságának megfelelő megválasztásával biztosítható, hogy a szélerőművek által vállalt menetrendi hibánál nagyobb eltérések miatt igényelendő szabályozási tartalékok pénzügyi fedezete rendelkezésre álljon, ez pedig lehetővé teszi a kutatásaim eredményeként bemutatott új eljárás alkalmazását.
Az eljárás annyiban módosítja a korábban bemutatott tartaléktervezési módszert, hogy csak a szélerőművek által vállalt RMS hibasávon belül köt le előzetesen szabályozási tartalékokat, melyek nagysága így lényegesen kisebb lesz.
A módszer működését egy valós szélerőmű menetrendi és termelési adatainak felhasználásával demonstráltam. A rendelkezésre álló 8 hónapos adatsort 4 darab, 2-2 hónapos időszakra bontva modelleztem négy, azonos beépített teljesítménnyel, de eltérő menetrendi hibával rendelkező szélerőmű működését. A lehetséges Alapár-Bónuszár kombinációk közül egyet kiválasztva, valamint egy általam definiált Célbevétel függvényt használva meghatároztam a tartandó tartalékok mennyiségét, mely átlagosan 57%-kal adódott kevesebbnek, mint az egyszerű eljárás eredményeként. Az eredmények alapján a következő fő megállapítások tehetők:
A jelenlegi magyarországi szabályozási rendszer nem eredményez olyan pénzügyi kényszert, amely a szélerőműveket saját menetrendadásuk pontosítására ösztönözné.
A bemutatott módszer átalakítja mind a menetrendadás, mind a kötelező átvételi árak rendszerét, tisztán determinisztikus helyett hibasávval jellemzett menetrendadást és két árelemből álló, differenciáltan jutalmazó átvételi árakat használva.
A szélerőművek üzemeltetői számára az új rendszer nem ad érdemi többletfeladatot. Emellett az üzemeltetők új rendszer szerint kalkulált bevétele gyakorlatilag megegyezik a jelenlegi szabályozási
rendszer mellett elérhető haszonnal, ha utóbbit a kötelezően átvett energiáért kapott ár és a szabályozási pótdíj különbségeként definiáljuk.
A rendszer a hasonló beépített teljesítményű szélerőműveket azonos csoportban kezelné, így nem nyújtana indokolatlan előnyt a nagyobb teljesítményű parkoknak azok portfólió hatásból adódó kisebb menetrendi hibája miatt.
A probléma megoldására javasolt rendszer az ösztönzés megteremtése mellett lehetőséget nyújt a jelenleginél kisebb szabályozási tartalékok tartására, a szélerőművek menetrendi hibájának, mint valószínűségi változónak a figyelembevételével.
A bemutatott módszer több, egymás alternatívájaként is használható megoldást is eredményezhet, ezek közül a legjobb kiválasztása a megfelelő szabályozási peremfeltételek ismeretében lehetséges.
A kutatás eredményei alapján a következő tézist fogalmaztam meg:
III. tézis:
Kidolgoztam egy olyan kötelező átvételi és menetrendadási rendszert, mely lehetőséget nyújt a szélerőművek által leadott menetrend és a tényleges termelés közti eltérés által okozott szabályozási igények kiszolgálására fenntartott szabályozási tartalékok csökkentésére. A rendszer két új eleme a hibasávval jellemzett menetrendadás, és a két árelemből (Alapárból és Bónuszárból) álló, differenciáltan jutalmazó átvételi ár. Az árrendszer a termelőkre gyakorolt ösztönző hatása mellett a Bónuszár kifizetésének metódusával biztosítja az előzetesen le nem kötött szabályozási tartalékok igénybevételének pénzügyi fedezetét is.
A tényleges termelési és menetrendi adatok felhasználásával végzett vizsgálatok eredményei azt mutatják, hogy az új, két árelemet tartalmazó pénzügyi rendszer egyrészt ösztönzi a termelőket, hogy menetrendezésük tényleges hibájának megfelelő hibasávot vállaljanak, másrészt e hibasáv túllépésekor a Bónuszár árelem elvesztésével felszabadulnak azok a pénzügyi források, melyek az előre nem tervezett szabályozási tartalékok igénybevételét lehetővé teszik. A két hatás együttesen lehetővé teszi, hogy a rendszerirányító a bemutatott egyszerű tartalék tervezési eljáráshoz képest lényegesen kisebb szabályozási tartalékot tartson fenn a szélerőművek menetrendi hibájának kezelésére.
A modell továbbfejlesztésére nyílhat lehetőség a napközbeni menetrendadás bevezetésével, ebben az esetben a Bónuszár szorzójának kialakításakor a menetrendadás horizontját is figyelembe lehet venni.
Az 5. fejezetben bemutatott kutatásokhoz kapcsolódó saját publikációk: [S1], [S5-S7], [S10-S14]
6 Publikációs lista
[S1] Hartmann Bálint, „Szélerőmű rendszerintegrálásához szükséges tározókapacitás vizsgálata, különös tekintettel a mélyvölgy időszakra”, Diplomaterv, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, 2008
[S2] Bálint Hartmann, András Dán, „Harmonic Source Identification of a Distributed Generator, and Compensation of the Voltage Change Caused by Changing Generation”, International Conference on Renewable Energies and Power Quality 2008 (ICREPQ 2008), Santander, Spanyolország, 2008.
március 12-14., Paper 279
[S3] Bálint Hartmann, András Dán, „Investigation of a Storage Facility Needed for the System Integration of a Wind Generator”, 31st World Energy Engineering Congress 2008 (WEEC 2008), Washington D.C., Amerikai Egyesült Államok, 2008. október 1-3., Paper 123
[S4] Hartmann Bálint, „Szélerőmű rendszerintegrálásához szükséges tározókapacitás vizsgálata”, Elektrotechnika, 2009, vol. 4., pp. 12-14.
[S5] Bálint Hartmann, Zsuzsa Csetvei, „Support Policies Regarding Wind Generation, and Use of Storage Technologies from the Viewpoint of the TSO”, 9th International Conference on Heat Engines and Environmental Protection, Balatonfüred, Magyarország, 2009. május 25-27., Paper 3 [S6] Bálint Hartmann, Zsuzsa Csetvei, András Dán, „The Scheduling Methods of Wind Generator
Production, and Use of Storage Technologies to Avoid Penalty Tariffs”, 2nd International Youth Conference on Energetics 2009 (IYCE 2009), Budapest, Magyarország, 2009. június 4-6., Paper 415
[S7] Bálint Hartmann, András Dán, „Energy Storage in Connection With Wind Generation Production”, IEEE Nordic Conference, R8 Power Chapters Leadership Workshop and IAS Technical Seminar on Wind Power Technologies, Stockholm, Svédország, 2009. szeptember 13-15., meghívott előadás [S8] Bálint Hartmann, „Some Aspects of Distributed Generation – Voltage Drop and Energy Storage”,
IEEE PES Bucharest PowerTech 2009, Bukarest, Románia, 2009. június 28. – július 2., Paper 41 [S9] Bálint Hartmann, András Dán, „Use of Energy Storage for Levelling Wind Generation - a
Parametric Approach Concerning the Capacity of the Storage”, International Conference on Renewable Energies and Power Quality 2010 (ICREPQ 2010), Granada, Spanyolország, 2010.
március 23-25., Paper 615
[S10] Bálint Hartmann, „Keeping preliminary scheduled wind power generation by means of energy storage”, 10th Jubilee International Conference on Heat Engines and Environmental Protection, Balatonfüred, Magyarország, 2011. május 23-25., Paper 19
[S11] Bálint Hartmann, András Dán, „Wind Power Prediction, System Regulation Cost and CO2 Emission as Function of Energy Storage – Simulation Tool for Problem Solving”, IEEE PES Trondheim PowerTech 2011, Trondheim, Norvégia, 2011. június 19-23., Paper 478
[S12] Bálint Hartmann, András Dán, „Energy Storage – Tool for Decreasing the Error of Wind Power Forecast”, 3rd International Youth Conference on Energetics 2011 (IYCE 2011), Leiria, Portugália, 2011. július 7-9., Paper 2
[S13] Bálint Hartmann, András Dán, „Energy Storage as Function of the Tariff System – Is it the Solution”, Electrotehnica Electronica Automatica, 2011, vol. 2., pp. 27-35.
[S14] Hartmann Bálint, Dán András, „Szélerőművi termelés menetrendi hibájának csökkentése energiatárolóval - van-e kellő motiváció?”, Energiagazdálkodás, 2011, vol. 4., pp. 7-10.
[S15] Bálint Hartmann, András Dán, „Cooperation of a Grid-Connected Wind Farm and an Energy Storage Unit—Demonstration of a Simulation Tool”, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2012, vol 1., pp. 49-56.
[S16] Hartmann Bálint, Dán András, „Növelhető-e a hazai szélerőmű-kapacitás energiatárolás alkalmazása esetén?”, Elektrotechnika, 2012, vol. 3., pp. 9-12.
[S17] Bálint Hartmann, András Dán, „Possibilities of the Extension of Hungarian Wind Capacity by Means of Energy Storage”, WEC Central & Eastern Europe Energy Forum 2012 (FOREN 2012), Neptun-Olimp, Románia, 2012. június 17-21., Paper S3-45
[S18] Hartmann Bálint, Dán András, „Növelhető-e a hazai szélerőmű-kapacitás energiatárolás alkalmazása esetén? II. rész”, Elektrotechnika, 2012, vol. 7-8., pp. 8-11.
7 Irodalomjegyzék
[1] Sathyajith Mathew, „Wind Energy – Fundamentals, Resource Analysis and Economics”, Berlin-Heidelbert: Springer-Verlag, 2006, pp. 2-6
[2] Global Wind Energy Council, „Global Wind Report – Annual market update 2011”, 2012, [Online], Elérhető:
http://www.gwec.net/fileadmin/documents/NewsDocuments/Annual_report_2011_lowres.pdf (2012. 07. 31.)
[3] Thomas Ackermann, „Wind Power in Power Systems”, Chichester: John Wiley & Sons, 2005, pp.
197-410
[4] TradeWind, „Integrating Wind – Developing Europe’s power market for the large-scale integration of wind power”, 2009, [Online], Elérhető:
http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/publications/reports/TradeWind_
Report_01.pdf (2012. 07. 31.)
[5] European Wind Integration Study, „Towards a Succesful Integration of Large Scale Wind Power into European Electricity Grids”, 2010, [Online], Elérhető:
http://www.wind-integration.eu/downloads/library/EWIS_Final_Report.pdf (2012. 07. 31.)
[7] IEA Wind Task 25, „Design and operation of power systems with large amounts of wind power”, 2009, [Online], Elérhető:
http://www.ieawind.org/annex_XXV/PDF/Final%20Report%20Task%2025%202008/T2493.pdf (2012. 07. 31.)
[8] Ledács Kiss Aladár, „A szélenergia hasznosítása”, Budapest: Műszaki Könyvkiadó, 1963
[9] Ledács Kiss Aladár, „A szélenergia hasznosításának lehetőségei Magyarországon”, Budapest:
Energiagazdálkodási Tudományos Egyesület, 1977
[10] Ledács Kiss Aladár, „A szélenergia hasznosításának lehetőségei Magyarországon – II. Tanulmány”, Budapest: Energiagazdálkodási Tudományos Egyesület, 1982
[11] MAVIR Zrt., „Szélerőművek kihasználtsága Magyarországon”, 2010, [Online], Elérhető:
http://www.mavir.hu/c/document_library/get_file?uuid=153d2d78-1c6f-4d54-858e-5bc46f56c352&groupId=10258 (2012. 07. 31.)
[12] „2001. évi CX. törvény a villamos energiáról”, Magyar Közlöny,2001, vol. 153., pp. 11461-11488 [13] „180/2002. (VIII. 23.) Korm. rendelet a villamos energiáról szóló 2001. évi CX. törvény egyes
rendelkezéseinek végrehajtásáról”, Magyar Közlöny, 2002, vol. 111., pp. 6082-6145
[14] Magyar Energia Hivatal, „A szélenergiából villamos energiát termelő erőművek engedélyezése”, 2006, [Online], Elérhető:
http://www.eh.gov.hu/gcpdocs/200601/vefoszlermvekengedlyezse20060119.pdf (2012. 07. 31.) [15] „2007. évi LXXXVI. törvény a villamos energiáról”, Magyar Közlöny, 2007, vol. 86., pp. 6354-6409 [16] „273/2007. (X. 19.) Korm. rendelet a villamos energiáról szóló 2007. évi LXXXVI. törvény egyes
rendelkezéseinek végrehajtásáról”, Magyar Közlöny, 2007, vol. 141., pp. 9986-10056
[17] „389/2007. (XII. 23.) Korm. rendelet a megújuló energiaforrásból vagy hulladékból nyert energiával termelt villamos energia, valamint a kapcsoltan termelt villamos energia kötelező átvételéről és átvételi áráról”, Magyar Közlöny, 2007, vol. 183., pp. 14507-14522
[18] „287/2008. (XI. 28.) Korm. rendelet a megújuló energiaforrásból vagy hulladékból nyert energiával termelt villamos energia, valamint a kapcsoltan termelt villamos energia kötelező átvételéről és átvételi áráról szóló 389/2007. (XII. 23.) Korm. rendelet módosításáról”, Magyar Közlöny, 2008, vol. 169., pp. 20527-20534
[19] Nemzeti Fejlesztési Minisztérium Klíma- és Energiaügyért Felelős Államtitkárság, „Szabályozási koncepció a megújuló- és alternatív energiaforrásokból előállított hő- és villamos energia kötelező átvételi rendszerről – tervezet”, 2011, [Online] (2012. 07. 31.)
[20] „Stratégia a magyarországi megújuló energiaforrások felhasználásának növelésére 2008-2020”, 2008, [Online] (2012. 07. 31.)
[21] Magyar Tudományos Akadémia, „Megújuló energiák hasznosítása”, 2010, [Online], Elérhető:
http://mta.hu/data/HIREK/energia/energia.pdf (2012. 07. 31.)
[22] Nemzeti Fejlesztési Minisztérium, „Magyarország megújuló energia hasznosítási nemzeti cselekvési terve 2010-2020”, 2011, [Online], Elérhető:
http://www.kormany.hu/download/2/b9/30000/Meg%C3%BAjul%C3%B3%20Energia_Magyaro rsz%C3%A1g%20Meg%C3%BAjul%C3%B3%20Energia%20Hasznos%C3%ADt%C3%A1si%20Csele kv%C3%A9si%20terve%202010_2020%20kiadv%C3%A1ny.pdf (2012. 07. 31.)
[23] Varjú György, „Vélemény a magyar villamosenergia-rendszer (VER) biztonsága szempontjából csatlakoztatható szélerőmű teljesítményről”, 2006
[24] MAVIR Zrt., „A szélerőművi kapacitásbővítés lehetőségei és feltételei a magyar villamosenergia-rendszerben – Tanulmány V1.31”, 2008, [Online], Elérhető:
http://www.mavir.hu/c/document_library/get_file?uuid=f660859e-4d72-4928-8a93-4d29daf211ef&groupId=10258 (2012. 07. 31.)
[25] Magyar Energia Hivatal, „A magyar villamosenergia-rendszerbe illeszthető szélerőművek mennyisége”, 2009, [Online], Elérhető:
http://www.eh.gov.hu/gcpdocs/200907/uj_szeleromu_kapacitas_lehetosegenek_vizsg_meh_ele mzes_2009julius31_honlapra.pdf (2012. 07. 31.)
[26] MAVIR Zrt., „Tanulmány a magyar VER szekunder szabályozásba bevont erőműveinek és a szélerőművek gradiensének egymásra gyakorolt hatásairól”, 2010, [Online] (2012. 07. 31.)
[27] Hunyár Mátyás, Veszprémi Károly, „Magyarországi szélerőművek hálózati csatlakozásának előírásai – Előkészítő tanulmány”, 2009, [Online] (2012. 07. 31.)
[28] EPRI, „Comparison of Storage Technologies for Distributed Resource Applications”, Palo Alto, CA, 2003, 1007301
[29] EPRI-DOE, „Handbook of Energy Storage for Transmission and Distribution Applications”, Palo Alto, CA and the U.S. Department of Energy, Washington D.C., 2003, 1001834
[30] EPRI-DOE, „Handbook Supplement of Energy Storage for Grid Connected Wind Generation Appliactions”, Palo Alto, CA and the U.S. Department of Energy, Washington D.C., 2004, 1008703 [31] Electricity Advisory Committee, „Bottling Energy: Storage as a Strategic Tool for Managing
Variability and Capacity Concerns int he Modern Grid”, 2008, [Online], Elérhető:
http://energy.gov/sites/prod/files/oeprod/DocumentsandMedia/final-energy-storage_12-16-08.pdf (2012. 07. 31.)
[32] Robert J. Thomas, „Putting an Action Plan in Place”, IEEE Power and Energy Magazine, 2009, vol.
4., pp. 26-31
[33] David Linden, Thomas B. Reddy, „Handbook of Batteries”, New York: McGraw-Hill, 2001
[34] Université Libre de Bruxelles, Faculté des Sciences Appliquées, „Energy storage technologies for wind power integration”, 2010, [Online], Elérhető:
http://www.esat.kuleuven.be/electa/windbalance/docs/Deliverables/del6.pdf (2012. 07. 31.) [35] Electricity Storage Association, http://www.electricitystorage.org/
[36] EPRI, „Electric Energy Storage Technology Options: A White Paper Primer on Appliactions, Costs, and Benefits”, Palo Alto, CA, 2010, 1020676
[37] GKI Energiakutató és Tanácsadó Kft., „A szivattyús energiatározás helyzetének elemzése”, Budapest, 2011
[38] MAVIR Zrt., „A Magyar Villamosenergia-rendszer Forrásoldali Kapacitáselemzése”, 2011, [Online], Elérhető: http://www.mavir.hu/c/document_library/get_file?uuid=9947ea21-a555-4c17-986b-ba9d5be91d6e&groupId=10258 (2012. 07. 31.)
[39] Matthew Lazarewicz, „Status of Flywheel Storage Operation of First Frequency Regulation Plants”, EESAT 2011, San Diego, Amerikai Egyesült Államok, 2011. október 17-19.
[40] Argonne National Laboratory, „A Survey on Wind Power Ramp Forecasting”, Washington D.C., 2010
[41] Chandrika Kamath, „Understanding Wind Ramp Events Through Analysis of Historical Data”, IEEE Transmission and Distribution Conference, New Orleans, Amerikai Egyesült Államok, 2010.
április 19-22., pp. 1-6.
[42] Haiyang Zheng, Andrew Kusiak, „Prediction of Wind Farm Power Ramp Rates: A Data-Mining Approach”, Journal of Solar Energy Engineering, 2009, vol. 3., pp. 0310111-03110118
[43] Arthur Bossavy, Robin Girard, George Kariniotakis, „Forecasting Uncertainty Related to Ramps of Wind Power Production”, European Wind Energy Conference & Exhibition, Varsó, Lengyelország, 2010. április 20-23., Paper 141
[44] Argonne National Laboratory, „Wind Power Forecasting: State-of-the-Art 2009”, Washington D.C., 2009
[45] Ulrich Focken, Matthias Lange, „Wind power forecasting pilot project in Alberta, Canada”, 2008, [Online], Elérhető: http://www.uwig.org/Final_report_emsys_lv.pdf (2012. 07. 31.)
[46] AWS Truewind, „AWS Truewind’s Final Report for the Alberta Forecasting Pilot Project”, 2008, [Online], Elérhető: http://www.uwig.org/Alberta_PP_Final_Report_AWST_Jun25.pdf (2012. 07.
31.)
[47] Beatrice Greaves, Jonathan Collins, Jeremy Parkes, Andrew Tindal, „Temporal Forecast Uncertainty for Ramp Events”, European Wind Energy Conference & Exhibition, Marseille, Franciaország, 2009. március 16-19., Paper 205
[48] Mi Yeong Hwang, Cheng hao Jin, Yang Koo Lee, Kwang Deuk kim, Jung Hoon Shin, Keun Ho Ryu,
„Prediction of Wind Power Generation and Power Ramp Rate with Time Series Analysis”, 3rd International Conference on Awareness Science and Technology (iCAST), Dalian, Kína, 2011.
szeptember 27-30., pp. 512-515.
[49] Andrew Kusiak, Haiyang Zheng, „Data Mining for Prediction of Wind Farm Power Ramp Rates”, IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies (ICSET 2008), Szingapúr, Szingapúr, 2008. november 24-27., pp. 1099-1103.
[50] Andrew Kusiak, Haiyang Zheng, Zhe Song, „Short-Term Prediction of Wind Farm Power: A Data Mining Approach”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2009, vol. 1., pp. 125-136
[51] Cameron W. Potter, Eric Grimmit, Bar Nijssen, „Potential Benefits of a Dedicated Probabilistic Rapid Ramp Event Forecast Tool”, IEEE Power Sytems Conference and Exposition (PSCE 2009), Seattle, Amerikai Egyesült Államok, 2009. március15-18., pp. 1-5.
[52] Chandrika Kamath, „Associating Weather Conditions with Ramp Events in Wind Power Generation”, IEEE Power Systems Conference and Exposition (PSCE 2011), Phoenix, Amerikai Egyesült Államok, 2011. március 20-23., pp. 1-8.
[53] Amir Kalantari, Francisco Galiana, „The Impact of Wind Power Variability and Curtailment on Ramping Requirements”, IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition:
Latin America, Sao Paolo, Brazília, 2010. november 8-10., pp. 133-138.
[54] European Wind Energy Association, „Generic Grid Code Format for Wind Power Plants”, 2009, [Online], Elérhető:
http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/publications/091127_GGCF_Final _Draft.pdf (2012. 07. 31.)
[55] The Institution of Engineering and Technology, „Wind Power Integration – Connection and system operational aspects”, London: The Institution of Engineering and Technology, 2007, pp. 209-238.
[56] Marina Tsili, Stavros A. Papathanassiou, „Review of grid code technical requirements for wind farms”, IET Renewable Power Generation, 2009, pp. 1-25.
[57] Elkraft System, Eltra, „Wind Turbines Connected to Grids with Voltages above 100 kV – Technical regulation for the properties and the regulation of wind turbines”, 2004, [Online], Elérhető:
https://selvbetjening.preprod.energinet.dk/NR/rdonlyres/E4E7A0BA-884F-4E63-A2F0-98EB5BD8D4B4/0/WindTurbinesConnectedtoGridswithVoltageabove100kV.pdf (2012. 07. 31.) [58] Antonio Vigueras Rodriguez, et al., „Application of ramp limitation regulations for smoothing the
power fluctuations from offshore wind farms”, European Wind Energy Conference & Exhibition, Marseille, Franciaország, 2009. március 16-19., Paper 142.
[59] Ali Esmaili, Adel Nasiri, „Power Smoothing and Power Ramp Control for Wind Energy Using Energy Storage”, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE 2011), Phoenix, Amerikai Egyesült Államok, 2011. szeptember 17-22., pp. 922-927.
[60] Peter Coppin, John Wood, „Ultrabattery Storage Technology and Advanced Algorithms at the MW-Scale”, Electrical Energy Storage Applications and Technologies (EESAT 2011), San Diego, Amerikai Egyesült Államok, 2011. október 16-19.
[61] D Lee, Ross Baldick, „Limiting Ramp Rate of Wind Power Output using a Battery Based on the Variance Gamma Process”, International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ 2012), Santiago de Compostela, Spanyolország, 2012. március 28-30., Paper 771
[62] Ali H. Kassem, et al., „Ramp Rate Control and Voltage Regulation for Grid Directly Connected Wind Turbines”, IEEE PES General Meeting, Pittsburgh, Amerikai Egyesült Államok, 2008. július 20-24., pp. 1-6.
[63] Hunyár Mátyás, Schmidt István, Veszprémi Károly, Vincze Gyuláné, „A megújuló és környezetbarát energetika villamos gépei és szabályozásuk”, Budapest: Műegyetemi Kiadó, 2001, pp. 39-50.
[64] Matthias Lange, Ulrich Focken, „Physical Approach to Short-Term Wind Power Prediction”, Berling: Springer-Verlag, 2006, pp. 7-54.
[65] Ronan Doherty, Mark O’Malley, „A New Approach to Quantify Reserve Demand ind Systems With Significant Installed Wind Capacity”, IEEE Transactions on Power Systems, 2005, vol. 2., pp. 587-595
[66] Juan M. Morales, Antonio J. Conejo, Juan Pérez-Ruiz, „Economic Valuation of Reserves in Power Systems With High Penetration of Wind Power”, IEEE Transactions on Power Systems, 2009, vol.
2., pp. 900-910
[67] Aidan Tuohy, Peter Meibom, Eleanor Denny, Mark O’Malley, „Unit Commitment for Systems with Significant Wind Penetration”, IEEE Transactions on Power Systems, 2009, vol. 2., pp. 592-601 [68] Douglas A. Halamay, Ted K. A. Brekken, Asher Simmons, Shaun McArthur, „Reserve Requirement
Impacts of Large-Scale Integration of Wind, Solar, and Ocean Wave Power Generation”, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2011, vol. 3., pp. 321-328.
[69] Audun Botterud, et al., „Unit Commitment and Operation Reserves with Probabilistic Wind Power Forecasts”, IEEE PES Trondheim Powertech, Trondheim, Norvégia, 2011. június 19-23., pp. 1-7.
[70] Zhiying Xue, Gengyin Li, Ming Zhou, „Credibility Theory Applied for Estimating Operating Reserve Considering Wind Power Uncertainty”, IEEE PES Trondheim Powertech, Trondheim, Norvégia, 2011. június 19-23., pp. 1-8.
[71] Felix A. Farret, M. Godoy Simões, „Integration of Alternative Sources of Energy”, Hoboken: John Wiley & Sons, 2006, pp. 262-300.
[72] Magnus Korpaas, Arne T. Holen, Ragne Hildrum, „Operation and sizing of energy storage for wind power plants in a market system”, Electrical Power and Energy Systems, 2003, pp. 599-606.
[73] John P. Barton, David G. Infield, „Energy Storage and Its Use With Intermittent Renewable Energy”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2004, vol. 2., 441-448.
[74] Kory W. Hedmann, Gerald B. Sheblé, „Comparing Hedging Methods for Wind Power: Using Pumped Storage Hydro Units vs. Options Purchasing”, 9th International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems, Stockholm, Svédország, 2006. június 11-15.
[75] Derek J. Swider, „Compressed Air Energy Storage in an Electricity System With Significant Wind Power Generation”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2007, vol. 1., 95-102.
[76] Mary Black, Goran Strbac, „Value of Bulk Energy Storage for Managing Wind Power Fluctuations”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2007, vol. 1., 197-205.
[77] X. Y. Wang, Mahinda Vilathgamuwa, S. S. Choi, „Determination of Battery Storage Capacity in Energy Buffer for Wind Farm”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2008, vol. 3., 868-878.
[78] Chad Abbey, Kai Strunz, Géza Joós, „A Knowledge-Based Approach for Control of Two-Level Energy Storage for Wind Energy Systems”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2009, vol. 2., 539-547.
[79] D. L. Yao, S. S. Choi, K. J. Tseng, T. T. Lie, „A Statistical Approach to the Design of a Dispatchable Wind Power-Battery Energy Storage System”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2009, vol.
4., 916-925.
[80] Q. Li, S. S. Choi, Y. Yuan, D. L. Yao, „On the Determination of Battery Energy Storage Capacity and Short-Term Power Dispatch of a Wind Farm”, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2011, vol.
2., 148-158.
[81] J. E. Villena-Lapaz, et al., „Fuel cell – wind farm hybrid energy system for reducing power fluctuations in wind farms”, European Wind Energy Conference & Exhibition, Varsó, Lengyelország, 2010. április 20-23., Paper 130
[82] Sercan Teleke, et al., „Control Strategies for Battery Energy Storage for Wind Farm Dispatching”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2009, vol. 3., 725-732.
[83] Sercan Teleke, et al., „Optimal Control of Battery Energy Storage for Wind Farm Dispatching”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2010, vol. 3., 787-794.
[84] Sercan Teleke, et al., „Rules-Based Control of Battery Energy Storage for Dispatching Intermittent Renewable Sources”, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2010, vol. 3., 117-124.
[85] Hans Bludszuweit, José Antonio Domínguez-Navarro, Andrés Llombart, „Statistical Analysis of Wind Power Forecast Error”, IEEE Transactions on Power Systems, 2008, vol. 3., 983-991.
[86] Hans Bludszuweit, José Antonio Domínguez-Navarro, „A Probabilistic Method for Energy Storage Sizing Based on Wind Power Forecast Uncertainty”, IEEE Transactions on Power Systems, 2011, vol. 3., 1651-1658.
[87] M. Świerczyński, et al., „Overview of the Energy Storage Systems for Wind Power Integration Enhancement”, IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE 2010), Bari, Olaszország, 2010. július 4-7., pp. 3749-3756.
[88] Claus Nygaard Rasmussen, „Energy storage for improvement of wind power characteristics”, IEEE PES Trondheim Powertech, Trondheim, Norvégia, 2011. június 19-23., pp. 1-8.
[89] Pierre Pinson, George Papaefthymiou, Bernd Klöckl, Jody Verboomen, „Dynamic Sizing of Energy Storage for Hedging Wind Power Forecast Uncertainty”, IEEE PES General Meeting, Calgary, Kanada, 2009. július 26-30., pp. 1-8.
[90] Ted K. A. Brekken, et al., „Optimal Energy Storage Sizing and Control for Wind Power Applications”, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2011, vol. 1., 69-77.
[91] Power Consult Kft., „Szélerőművek termelés előrebecslése (WINDemo)”, 2005, [Online], Elérhető:
http://powerconsult.hu/data/MAVIR_WINDemo.pdf (2012. 07. 31.)
[92] Force Motrice Zrt., „A MAVIR Zrt. lehetőségei a megújuló energiahordozók magyarországi elterjedésének támogatására, különös tekintettel a társaság által indítható európai uniós társfinanszírozású projektekre”, 2010, [Online] (2012. 07. 31.)
[93] Power Consult Kft., „On-line szélerőmű termelésbecslés megvalósítása (demo)”, 2010, [Online]
(2012. 07. 31.)
[94] Michael Milligan, „Wind Power Plants and System Operation in the hourly time domain”, Windpower 2003, Austin, Amerikai Egyesült Államok, 2003. május 18-21.
[95] Hannele Holttinen, et al., „Reserve requirements of wind power”, EWEA Annual Event, Brüsszel, Belgium, 2011. március 14-17.
[96] J. Dobschinski, et al., „The Potential of Advanced Shortest-Term Forecasts and Dynamic Prediction Intervals for Reducing the Wind Power Induced Reserve Requirements”, European Wind Energy Conference & Exhibition, Varsó, Lengyelország, 2010. április 20-23.
[97] Bernhard Hasche, Rüdiger Barth, Derk Jan Swider, „Effects of improved wind forecasts on operational costs int he German electricity system”, [Online], Elérhető:
http://www.ecomod.org/files/papers/366.pdf (2012. 07. 31.)
[98] Pacific Northwest National Laboratory, „Incorporating Wind Generation and Load Forecast Uncertainties into Power Grid Operations”, 2010, [Online], Elérhető:
http://www.pnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-19189.pdf (2012. 07.
31.)
[99] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, „Rechtsquellen Erneubare Energien”, http://www.res-legal.de/ (2012. 07. 31.)
[100] European Wind Energy Association, „Electrical Grids and wind power – the present situation in Europe”, 2005, [Online], Elérhető:
http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/images/publications/grid/AAA-_countries_study_4_Final.pdf (2012. 07. 31.)
[101] Liu Bin, et al., „Review of Generation Schedule Methods with Large-Scale Wind Power Integration”, Asia Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC 2011), Wuhan, Kína, 2011.
március 25-28., pp. 1-4.
[102] Yuhong Zhang, Ming Zhou, Gengyin Li, „Wind Power Price Regulation Considering Wind Power Fluctiation”, 5th International Conference on Critical Infrastructure (CRIS), Peking, Kína, 2010.
szeptember 20-22., pp. 1-4.
[103] José Pablo Chaves Ávila, Rudi A. Hakvoort, Andrés Ramos, „Short-term Strategies for Dutch Wind Power Producers to Reduce Imbalance Costs”, 2012, [Online], Elérhető:
http://www.iit.upcomillas.es/aramos/papers/Short%20term%20strategies%20for%20Dutch%20 Wind%20Power%20Producers%20to%20Reduce%20Imbalance%20Costs.pdf (2012. 07. 31.) [104] Hannele Holttinnen, et al., „Prediction Errors and Balancing Costs for Wind Power Production in
Finland”, Global Wind Power Conference, Adelaide, Ausztrália, 2006. szeptember 18-21., pp. 1-11.
[105] Jeremy Parkes, Jack Wasey, Andrew Tindal, Luis Munoz, „Wind Energy Trading Benefits Through Short Term Forecasting”, [Online], Elérhető:
http://www.gl-garradhassan.com/assets/downloads/Wind_Energy_Trading_Benefits_Through_Short_Term_Fo recasting.pdf (2012. 07. 31.)
[106] E. McKeogh, et al., „Forecasting Wind Power of the Irish Power System with a Multi-Scheme Ensemble Prediction System”, 2007, [Online], Elérhető:
http://www.seai.ie/Publications/Renewables_Publications/Renewable_Energy_RD_D/Wind_En
ergy_Forecasting_on_the_Irish_Power_Systems-using_a_Multi-Scheme_Ensemble_Prediction_System.pdf (2012. 07. 31.)
[107] Bernhard Lange, et al., „Wind power prediction in Germany – Recent advances and future challanges”, European Wind Energy Conference & Exhibition, Athén, Görögország, 2006. február 27 – március 2., Paper 745
[108] Arne Wessel, Jan Dobschinski, Bernhard Lange, „Wind Power Prediction for Power System Operation”, GTZ-TERNA Expert Workshop, Berlin, Németország, 2009. szeptember 9-13.
[109] Kevin F. Forbes, Marco Stampini, Ernest M. Zampelli, „The Relationship between Wind Energy and System Operator Actions to Ensure Power Grid Reliability: Econometric Evidence from the 50Hertz Transmission System in Germany”, 2012, [Online], Elérhető:
http://www.ece.cmu.edu/~electriconf/pdfs/Forbes_Kevin_20120310161701_forbes_stampini_an d_zampelli_50_hertz__wind_paper_feb_15_2012.pdf (2012. 07. 31.)
[110] Magyar Energia Hivatal, „A kötelező átvételű villamos energia átvételi árai 2008-2012”, 2012, [Online], Elérhető: http://www.eh.gov.hu/hatosagi-arak-2/villamos-energia/kotelezo-atvetel.html (2012. 07. 31.)
F1 A magyarországi szélerőművek listája
A magyarországi szélerőművek listáját a Magyar Szélerőmű Társaság összesítése, illetve saját adataim alapján állítottam össze. Ha egy helyszínen több ütemben történt meg a létesítés, az egyes alkalmak során felépített szélerőművek számát külön jelzem, az üzembe helyezés éveként azonban csak a legkorábbi dátumot szerepeltetem.
Helyszín Tornyok
száma Egységteljesítmény
[kW] Összteljesítmény
[kW] Típus Üzembe
helyezés
Inota 1 250 250 Nordex N-250 2000
Kulcs 1 600 600 Enercon E-40 2001
Mosonszolnok 2 600 1200 Enercon E-40 2002
Mosonmagyaróvár 2 600 1200 Enercon E-40 2003
Bükkaranyos 1 225 225 Vestas V-27 2004
Erk 1 800 800 Enercon E-48 2005
Újrónafő 1 800 800 Enercon E-48 2005
Szápár 1 1 800 1 800 Vestas V-90 2005
Vép 1 600 600 Enercon E-40 2005
Mosonmagyaróvár 5 2 000 10 000 Enercon E-70 2005
Mezőtúr 1 1 500 1 500 Fuhrlander MD-77 2006
Törökszentmiklós 1 1 500 1 500 Fuhrlander MD-77 2006
Mosonmagyaróvár 5 2 000 10 000 Vestas V-90 2006
Felsőzsolca 1 1 800 1 800 Vestas V-90 2006
Csetény 2 2 000 4 000 Vestas V-90 2006
Ostffyasszonyfa 1 600 600 Enercon E-40 2006
Levél 12 2 000 24 000 Gamesa G-90 2006
Mosonszolnok 1 800 800 Enercon E-48 2007
Csorna 1 800 800 Enercon E-48 2007
Mecsér 1 800 800 Enercon E-48 2007
Bakonycsernye 1 2 000 2 000 Vestas V-90 2007
Sopronkövesd 4 3 000 12 000 Vestas V-90 2008
Nagylózs 3+1 3 ∙ 3 000+1 ∙ 2 000 11 000 Vestas V-90 2008
Levél 12 2 000 24 000 Repower MM-82 2008
Jánossomorja 5 4∙2 000+1∙1 800 9 800 Vestas V-90 2008
Ács 1 2 000 2 000 Vestas V-90 2008
Pápakovácsi 1 2 000 2 000 Vestas V-90 2008
Vönöck 1 850 850 Vestas V-52 2008
Kisigmánd 19 2 000 38 000 Gamesa G-90 2009
Nagyigmánd 6 2 000 12 000 Gamesa G-90 2009
Bőny 8+4+1 8∙2 000+4∙1 800+1∙1 800 25 000 Vestas V-90 2009
Csém 6 2 000 12 000 Gamesa G-90 2010
Nagyigmánd 7 2 000 14 000 Gamesa G-90 2010
Ács 6 2 000 12 000 Gamesa G-90 2010
Lövő 1 2 000 2 000 Vestas V-90 2010
Ács 16 2 000 32 000 Gamesa G-90 2010
Nagyigmánd 2 2 000 4 000 Gamesa G-90 2010
Bábolna 6+1 6∙2 000+1∙3 000 15 000 Vestas V-90 2010
Jánossomorja 1 2 000 2 000 Vestas V-90 2010
Ikervár 4+13 4∙2 000+13∙2 000 34 000 Gamesa G-90 2011
Összesen 172 329 325
F2 Energiatárolási technológiák F2.1 Szivattyús-tározós erőmű
A szivattyús-tározós erőműveket tekinthetjük a legismertebb, és legelterjedtebb energiatárolási technológiának. Az első alkalmazások egészen az 1890-es évekig vezetnek vissza, Olaszország és Svájc területén már ekkor üzemeltek egységek. Az 1930-as években megjelent kétirányú turbinák már generátorként és szivattyúként is tudtak üzemelni, a század második felében elterjedő változtatható sebességű hajtások pedig tovább gyorsították a tározós erőművek elterjedését. Napjainkban az üzemelő szivattyús-tározós erőművek összteljesítménye meghaladja a 129 GW-ot [36]. Ez az érték a világ összesített energiatárolási teljesítményének 99%-át adja. A legnagyobb egységek nemritkán több GW-os teljesítményűek: a jelenlegi csúcstartó, az Egyesült Államokban 1985 óta üzemelő Bath County Pumped Storage Station névleges teljesítménye 3 003 MW. Kapacitásukat tekintve kb. az 500 MWh-15 GWh tartományon belül mozognak, így rendszerszintű feladatok ellátására is alkalmasak. Hatásfokuk viszonylag magas, 70 és 85% közötti.
A szivattyús-tározós erőművek üzemeltetése nagyban hasonlít a hagyományos vízerőművekhez, melyek egy villamosenergia-rendszer legjobban kihasználható szabályzó erőműi közé tartoznak gyorsan változtatható teljesítményüknek köszönhetően. A tározós erőműveknél is igen gyorsan megvalósítható a szivattyú és a turbina üzem között az átmenet, emiatt képesek a vízerőművekhez hasonló feladatkörben teljesíteni.
Jellemzően azonban mégsem ez az üzemeltetési gyakorlat terjedt el: sokkal gyakoribb, hogy a tározós erőműveket a völgyidőszakban szivattyúüzemben, a csúcsidőszakban pedig turbinaüzemben működtetve valósítanak meg kiegyenlítést, mely kettő előnnyel bír. Egyrészt a villamosenergia ára völgy- illetve csúcsidőszakban jelentős különbséget mutathat, így az éjszaka olcsóbb energiával töltött erőmű nappali kisütése gazdasági szempontok szerint is előnyös, másrészt a völgykiegyenlítés csökkenti a rendszerterhelés maximuma és minimuma közötti differenciát, mellyel csökkenthetjük a rendszerben üzemelő menetrendtartó erőművek számát.
Természetesen beszélhetünk negatívumokról is: 1 m3 víz potenciális energiája 100 m magasságban kb.
0,272 kWh villamos energiának felel meg, így a korábban említett nagy kapacitáshoz vagy igen nagy méretű víztározó, vagy igen nagy szintkülönbség szükséges. Amennyiben ráadásul ennek a két feltételnek egyszerre szeretnénk megfelelni, drasztikusan lecsökken a létesítésre alkalmas helyszínek száma. Magyarországon már az 1930-as években születtek tervek egy szivattyús-tározós erőmű elhelyezésére, azóta pedig az ország számtalan pontján végeztek vizsgálatokat az erőmű megépítésére. A létesítési költségek szempontjából a Gazdaságkutató Intézet tanulmánya [37] az alábbi kategóriákat különbözteti meg:
a rendszerszabályozási és tartalékbiztosítási igényeket hosszú távon is biztosítani képes, támogatás vagy lényeges támogatás nélkül finanszírozható helyszínek (pl. a Dunakanyar és a Zempléni hegység térsége)
a rendszerszabályozási és tartalékbiztosítási igényeket hosszú távon biztosítani képes, de csak támogatás esetén finanszírozható helyszínek
a rendszerszabályozási és tartalékbiztosítási igényeket hosszú távon nem biztosító és csak támogatás esetén finanszírozható helyszínek
Látható, hogy a gazdaságosan kihasználható helyszínek jellemzően védett természeti területen fekszenek. Egy ilyen helyen történő beruházás ellen – hiába a számos pozitív nemzetközi példa – Magyarországon a lakosság részéről heves tiltakozás lenne a válasz. Szintén negatívan hathat a nagy beruházási költség, melyet a jelenlegi gazdasági környezetben az állam várhatóan nem fog magára vállalni. Mindezek ellenére a MAVIR kapacitástervében [38] továbbra is szerepel egy rendszerbe lépő szivattyús-tározó, melyre valóban nagy szüksége lenne az országnak.