Smart Operator Das Projekt zur effizienten Steuerung und Überwachung des Niederspannungsnetzes

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1 Smart Operator Das Projekt zur effizienten Steuerung und Überwachung des Niederspannungsnetzes Stefan Willing, RWE Deutschland AG Mainz, Heutige und zukünftige Energieversorgung stellt neue Anforderungen an die Netze Einsatzgebiet des Smart Operators SEITE 2 1

2 Herausforderung der Netzbelastbarkeit und der Spannungshaltung in den Verteilnetzen Betroffene Netzgebiete Spannung >106 % U n >104 % U n >102 % U n Strom > 80 % I n >100 % I n Ergebnis der Netzberechnung eines 20-kV-Teilnetzes der LEW Verteilnetz GmbH mit Fotovoltaik-Einspeisung SEITE 3 Der Smart Operator regelt selbständig das lokale Niederspannungsnetz Betriebskonzept: Der Stromfluss im Ortsnetz: Tagesverlauf ohne Smart Operator: Tagesverlauf mit Smart Operator: Das Ziel ist der Ausgleich von schwankenden Lasten und Einspeisungen im Stromnetz durch eine intelligente Steuerung in einem abgegrenzten Netzbereich. SEITE 4 2

3 Im neuen effizienten Niederspannungsnetz managt der Smart Operator den Leistungsfluss SEITE 5 In der Kita Haren kommunizieren erstmals die intelligenten Geräte vor Ort mit dem HEC Zukünftige Anforderungen im Energiemanagement bereits heute abgedeckt: > Im Energiemanagement der Kita Haren eingebunden sind Fotovoltaik-Anlage, Wärmepumpe mit Warmwasserspeicher, Batteriespeicher, Geschirrspüler, Waschmaschine und Trockner > Der Home Energy Controller (HEC) ist mit den installierten Geräten vernetzt und erhält Informationen, z.b. Last- und Erzeugungsdaten > Mit Wettervorhersagen, aktuellen und historischen Einspeise- und Verbrauchswerten werden Prognosen ermittelt > Der HEC der Smart Station stellt dem Smart Operator mögliche Energieprofile zur Netzoptimierung zur Verfügung Smart Station SEITE 6 3

4 Mit Smart Operator: Erfolgreiches Innovationskonzept realisiert mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft Umsetzung definierter Arbeitsaufträge: 1. Konzeption Netzbetrieb 2. Adaptierbarkeit und Skalierbarkeit 3. Entwicklung Intelligente Komponenten 4. Entwicklung Home Energy Controller (HEC) 5. Systemintegration und Kommunikation 6. Feldtest 7. Regulierung, Entwicklung Marktmodelle 8. Verwertungsplan Smart Operator Netzsteuerung / Algorithmus für den Smart Operator Haussteuerung / Algorithmus für den Home Energy Controller Netzsteuerung / Hard- und Software für den Smart Operator Regelbarer Ortsnetztrafo Zentraler Netzspeicher Intelligente Wärmepumpe Niederspannungsschaltgeräte, Wechselrichter und Komponenten für den Netzspeicher SEITE 7 Die ersten intelligenten Ortsnetze im Praxistest > Erste Projektphase entwickelt und testet das Konzept der dezentralen Netzsteuerung > Aufbau der Demonstrationsnetze ist realisiert, und die installierten Komponenten sind betriebsbereit > Testbetrieb der intelligenten Ortsnetze ist gestartet: am in der Wertachau am in Kisselbach im Herbst in Wincheringen > Bis Ende 2015 werden wir Erfahrungen mit dem Netzkonzept sammeln und die gewonnenen Erkenntnisse bewerten Start Testbetrieb Entwicklung Testphase Aufbau Demonetze Validierung Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q Q2 Q3 Q4 SEITE 8 4

5 In der Siedlung Wertachau wurde am das erste intelligente Ortsnetz offiziell in Betrieb genommen Auswahlkriterien für das Ortsnetz Wertachau : > Abgeschlossenes Siedlungsgebiet > Direkte Anbindung an das Umspannwerk Schwabmünchen (20-kV), 2 ON-Stationen > Leistungsfähige Anbindung an das Kommunikationsnetz der LEW > Ortsnetzstromkreise als Ringnetz mit geöffneten Trennstellen > 125 Hausanschlüsse 23 Fotovoltaikanlagen 10 Nachtspeicherheizungen 8 Warmwasserspeicher > Das Ortsnetz wurde im Jahr 1998 verkabelt > Leerrohre zu den Häusern für Verlegung eines Glasfasernetzes sind vorhanden SEITE 9 In der Wertachau ist die erste Erprobungsphase mit Haushalten, Betriebsmitteln und Netzspeicher gestartet Demonstrationsnetz Wertachau (Schwabmünchen) > Mitwirkung von über 110 Haushalten im Demonstrationsnetz Wertachau > Aufbau der dezentralen Informations- und Kommunikationstechnologie (Glasfasernetz) zur Netzoptimierung zusammen mit der LEW > Installation von 160 Smart Metern und 26 Home Energy Controller (HEC) mit ansteuerbaren Haushaltsgeräten > Zwei Ladesäulen, ein regelbarer Ortsnetztransformator, eine Kuppelstelle mit 150 kwh Blei- Gel-Batteriespeicher und eine Wetterstation > Permanent Abgleich und Optimierung des Gesamtsystems im Praxistest unter Berücksichtigung von Netzzustand und physikalisch-technischer Effekte im Netz Individuellem Kundenverhalten SEITE 10 5

6 In Kisselbach erfolgt die Netzoptimierung mittels Batterie, Ladesäulen und Niederspannungsschalter Demonstrationsnetz Kisselbach (Rhein-Nahe-Hunsrück) > Mitwirkung von über 140 Haushalten im Demonstrationsnetz > Die Installation von Smart Operator und Smart Metern sowie Netzkomponenten und LWL- Kommunikationstechnik ist abgeschlossen Nahezu flächendeckende Ausstattung der Haushalte mit Smart Metern Zwei Ladesäulen, eine Kuppelstelle mit 150 kwh Blei-Gel-Batteriespeicher und eine Wetterstation > Netzkomponenten und Smart Meter kommunizieren mit dem Smart Operator > Betrieb und Monitoring des Gesamtsystems im realen Netzbetrieb > Die Inbetriebnahme des Demonetzes in Kisselbach erfolgte am SEITE 11 In Wincheringen werden zwei Speichertechnologien und die Kommunikation im Smart Grid über Powerline erprobt Demonstrationsnetz Wincheringen (Mosel-Trier) > Die Verbindung der Haushalte, Netzkomponenten und zweier Netzspeicher mit dem Smart Operator sind über Breitband-Powerline realisiert > Netzbereich Im alten Wingert Eine Netzkuppelstelle und zwei mittelgroße Batteriespeicher (je 30 kwh) Blei-Gel-Technologie Lithium-Ionen-Technologie > Netzbereich Schule Ein RONT, zwei Netzkuppelstellen, eine Wetterstation, eine Ladesäule > Derzeit erfolgen Maßnahmen zur Stabilisierung der Übertragungsstrecken und Gerätekommunikation > Die Inbetriebnahme des Demonetzes in Wincheringen ist für Ende 2014 geplant SEITE 12 6

7 Der Smart Operator-Manager stellt die wesentlichen Informationen über das jeweilige Ortsnetz zur Verfügung Status, Aktiv / Passiv Netzabbild mit Informationen zu einzelnen Objekten Netzinformationen SEITE 13 Die Messwerte liefern wichtige neue Erkenntnisse für Netzplanung und -betrieb > Je Netzgebiet erfolgen umfangreiche Datenanalysen, die neue Erkenntnisse über das jeweilige Netz liefern Netzdaten wie bspw. Spannung, Strom, Leistung Verfügbarkeit von Messwerten je Gerät Tagesganglinien der Messwerte Zusammenfassung ausgewählter Haushalte zur Bildung von Referenzgruppen Darstellung aller Haushaltsprofile (Zeit und Ort) je Strang Minimum, Maximum, Mittelwert etc. Histogramme, Summenkurven Häufigkeit der Messwerte je Intervall Korrelationen SEITE 14 7

8 Den Projektteilnehmern werden die Zählerdaten in visualisierter Form zur Verfügung gestellt > Die Zählerdatenübertragung und -archivierung auf dem RWE-Datenbankserver für alle Smart Meter ist seit Mitte 2013 zuverlässig in Betrieb > Die Zählerdaten werden den Projektteilnehmern auf einem Internet-Portal, wie bspw. bei der LEW über Energiecockpit, durch Freischaltung eines geschützten Zugangs zur Verfügung gestellt SEITE 15 Fazit: > Die Energiewende in Deutschland ist in vollem Gange. Für die heutige und zukünftige Energieversorgung werden neue Anforderungen an die Netze gestellt. > Massiver Netzausbau mit entsprechenden Kosten ist für Verteilnetzbetreiber im ländlichen Raum bereits heute Realität. > Der Smart Operator ermöglicht die intelligente Verknüpfung von Erzeugern und Verbrauchern, darüber hinaus Begrenzung des Kostenanstiegs. > Die in dem Projekt Smart Operator gewonnenen Erkenntnisse liefern einen wertvollen Beitrag für die zukünftige Ausgestaltung der Verteilnetze. SEITE 16 8

9 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! SEITE 17 9

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