grid-control Ein Gesamtkonzept für das Stromnetz der Zukunft Life Needs Power das Energieforum auf der Hannover Messe 2017

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1 grid-control Ein Gesamtkonzept für das Stromnetz der Zukunft Life Needs Power das Energieforum auf der Hannover Messe 2017 Prof. Krysztof Rudion, Universität Stuttgart Katharina Volk, Netze BW GmbH 26. April 2017

2 grid-control Förderinitiative und Projektkonsortium Förderinitiative Zukunftsfähige Stromnetze Ziel ist die Entwicklung moderner Technologien und Konzepte für den Ausbau von Stromnetzinfrastrukturen zur Einspeisung hoher Anteile erneuerbarer Energien. 157 Mio. Förderung für 67 Projekte Forschungsvorhaben grid-control Juli 2015 Juni 2018 Projektvolumen: rund 9 Mio. 9 Konsortialpartner Entwicklung und Erprobung von Konzepten und Systemlösungen Forschung Industrie Netz 2

3 Zukünftige Herausforderungen im Verteilnetz EE-Ausbau und steuerbare Verbraucher Gestern Heute Morgen Verteilnetze vernetzen Großkraftwerke und Endkunden Verlagerung der Erzeugung in die Verteilnetze Neue Prosumenten/ steuerbare Lasten in Verteilnetzen Herausforderungen 1. Aufgaben von Großkraftwerken übernehmen 2. Belastungsgrenzen der Verteilnetze einhalten 3. Koordination flexibler Lasten und Erzeuger Wir müssen Verteilnetze " aktiv machen 3

4 Unsere Ziele Technisch-wirtschaftlicher Verteilnetzbetrieb Nachhaltigkeit Ressourceneffizienz Engpassmanagement Effizienter Netzausbau Akzeptanz Regionaler Eigenverbrauch Versorgungssicherheit Einspeisemanagement 2.0 Systemdienstleistungen Entwicklung und Erprobung von rollenspezifischen Systemlösungen in einem systemübergreifenden Gesamtkonzept 4

5 Die Entwicklung eines Gesamtkonzeptes bedeutet die intelligente Vernetzung von 1. Smart Grid Steuerbare Netzbetriebsmittel, Sensorik im Netz, Einspeisemanagement 2. Smart Metering Intelligente Zähler mit Kommunikationsanbindung 3. Smart Home/Smart Industries Steuerung des kundeninternen Verbrauchsverhaltens 4. Smart Market Lastverlagerung, virtuelle Kraftwerke 5

6 und diese intelligente Vernetzung ermöglicht neue Lösungsansätze Bemessung der Stromnetzkapazität Probabilistische Netzplanung Engpassprognose & Engpassvermeidung Lastflussprognose Engpassmanagement Systemdienstleistungen Koordinierte Spannungshaltung Momentanreserve & Kurzschlussleistung Netzsicherheit Zustandsschätzung & Kapazitätsmanagement Power Balancing Mehrwert durch Zusammenwirken in einem Gesamtkonzept 6

7 und diese intelligente Vernetzung ermöglicht neue Lösungsansätze Bemessung der Stromnetzkapazität Probabilistische Netzplanung Engpassprognose & Engpassvermeidung Lastflussprognose Engpassmanagement Systemdienstleistungen Koordinierte Spannungshaltung Momentanreserve & Kurzschlussleistung Netzsicherheit Zustandsschätzung & Kapazitätsmanagement Power Balancing Mehrwert durch Zusammenwirken in einem Gesamtkonzept 7

8 Arbeitsgebiet Engpassmanagement Umsetzung eines Netzampelansatzes Netzampel als Grundlage einer marktorientierten, netzdienlichen Nutzung von Flexibilitäten im Netz Rot Gelb Netzengpass in Echtzeit Bedarfsgerechte Notfallmaßnahmen durch den Netzbetreiber Prognosebasierter Netzengpass Interaktion von Netz & Markt: Diskriminierungsfreie Aktivierungsquoten der Flexibilitäten geben Marktteilnehmern Nebenbedingungen für Optimierung vor Grün Kein Netzengpass prognostiziert Opportunitätsräume geben Marktteilnehmern freie Handlungsräume bei der Bewirtschaftung von Flexibilitäten vor Netzbetreiber stellt diskriminierungsfrei verfügbare Netzkapazitäten zur Verfügung ohne selbst Marktteilnehmer zu sein 8

9 Rollengerechte Systemlösungen Interaktion von Smart Home, Smart Market und Smart Grid Anlagenbetreiber Marktteilnehmer Verteilnetzbetreiber Initialen Fahrplan erstellen, Flexibilitäten berechnen Engpassprognose Fahrpläne sammeln/ erstellen und bereitstellen Grid Load Management System (GLMS) Lastflussprognose erstellen Gebäude Energie Management System (GEMS) Zielfahrplan umsetzen Flexibilitäts Management System (FMS) Fahrpläne im Rahmen der Freiräume optimieren (Handel von Flexibilitäten/ Freiräumen) Quoten und Ampelsignale berechnen Regionales Energie Management System (REMS) Ampelsignal generieren, Anlage ansteuern Anlage geregelt Engpassvermeidung Zustandsschätzer Netzzustand erfasst 9

10 Netzampelphasen je Netzebenen Netzorientierte regionale Clusterebenen Regionale Netzcluster Ebene 1 HS/MS Trafo FMS Flexibilitäts Management System GLMS Grid Load Management System HS HS/MS REMS Regionales Energie Management System Ebene 2 MS-Abgang Ebene 3 MS/NS Trafo MS/NS MS/NS Ebene 4 NS-Abgang GEMS Gebäude Energie Management System 10 10

11 Auslastung Auslastung Freigaberäume und Aktivierungsquoten Exemplarische Darstellung Kapazitätsgrenze - unflexible Last + unflexible Erzeugung 100 % Lastopportunitätsgrenze Prognose- Zeitraum 100 % Erzeugungsopportunitätsgrenze Prognose P flex 11

12 Arbeitsgebiete grid-control Ressourceneffizienz und Versorgungssicherheit Bemessung der Stromnetzkapazität Probabilistische Netzplanung Engpassprognose & Engpassvermeidung Lastflussprognose Engpassmanagement Systemdienstleistungen Koordinierte Spannungshaltung Momentanreserve & Kurzschlussleistung Netzsicherheit Zustandsschätzung & Kapazitätsmanagement Power Balancing Mehrwert durch Zusammenwirken in einem Gesamtkonzept 12

13 Arbeitsgebiet Versorgungssicherheit Vernetzung dezentraler Anlagen zu einem Flächenkraftwerk Verteilnetzautomatisierung & neuartige Betriebsführungsmethoden Weiterentwicklung des Einspeisemanagements Aufgaben von Großkraftwerken übernehmen Systemdienstleistungen aus dem Verteilnetz HS Umspannwerk REMS-Regelung MS NS NS NS 13

14 Das Flächenkraftwerk Neuartige Betriebsführungsmethoden Leistungsflussregelung auf Sollwert HS Leistungsflussregelung um Vorgabewert MS NS NS NS 14

15 Steuersignal Das Gesamtkonzept Rollenspezifische Systemlösungen VNB SCADA System Netzplanungsumgebung REMS Regionales-Energiemanagement- System Überwachung des Netzes P-und Q-Regelung Spannungshaltung Developed by Developed by GLMS Grid-Load-Management-System Prognose des Netzzustands Schnittstelle Markt Netz Rahmenbedingungen für Markt Prognosen/ Fahrpläne Rahmenbedingungen Anlagenbetreiber Haushalt GEMS Gebäude-Energie- Management- System Eigenverbrauchsmaximierung Bereitstellung von Flexibilitäten Developed by Verfügbare Flexibilitäten Marktteilnehmer Developed by FMS Flexibilitäts- Management- System Last- und Einspeiseprognosen Fahrplangenerierung Fahrplanoptimierung Zielfahrpläne 15

16 Praktische Umsetzung im Feld Freiamt als Vorreiter der Energiewende Feldtest im NETZlabor Freiamt Schon heute kann in Freiamt das Netz der Zukunft erprobt werden! Baden-Württemberg Last vs. Erzeugung in Freiamt 16

17 Erprobung des Netzes der Zukunft in Freiamt Flächenkraftwerk und Netzampelkonzept + - Bis zu 30 Stationen mit Mess- und Kommunikationstechnik Bis zu 60 Einspeiseanlagen mit Steuertechnik Batteriespeichersysteme Quartiersspeicher Home-Speicher E-Mobil Ladestation Demonstration und Evaluation der entwickelten Konzepte und Lösungen 17

18 grid-control auf der Hannover Messe Unser Exponat nimmt an einer Ausschreibung teil VDI Frauen im Ingenieurberuf Stimmen Sie für uns ab! Halle 2 Stand C 40 18

19 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Katharina Volk Netze BW GmbH Schelmenwasenstr Stuttgart Weitere Infos auf