Netzstabilisierung und smartrsa

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1 Netzstabilisierung und smartrsa BKW AG Dr. Oliver Krone, Leiter Smart Grid Engineering Energie Cluster Bern Dienstag, 12. August 2014

2 Agenda Die Herausforderungen Netzstabilisierung mit intelligenten Betriebsmitteln smartrsa Smarte Lösungen für Ihr Verteilnetz Seite 2

3 Der Umbau des Energiesystems erfordert eine intelligente Steuerung von Last und Verbrauch: das Smart Grid Neue Services Prognosen Wasser- Kraftwerk Mikro- Wasserkraftwerk Solarkraftwerk Biomasse Offshore Windpark Hochspannungsgleichstrom Effizientes Kraftwerk Transformator Leitzentrale Microgrid Wellenenergie Photovoltaik Mikro Blockheizkraftwerk Solar H 2 0 Produktion & Tankstelle Lastmanagement Wärmepumpe Mikro- Stromspeicher Wärmespeicher Supraleitender Energiespeicher Brennstoffzellen Wasserstoff- Druckspeicher Quelle: European Smart Grids Technology Platform: Vision and Strategy for Europe's Electricity Networks of the Future, Europäische Kommission [2006]

4 Mit Umsetzung der Energiestrategie werden sich die Verteilnetze massiv verändern, Stromfluss heute Stromfluss Zukunft Seite 4

5 , da die Netzaufnahmefähigkeit für dezentrale Erzeugungsanlagen begrenzt ist Gleichzeitiges Auftreten ungünstiger Faktoren vor allem auf dem Land Lange Leitungen, geringer Verbrauch schwaches Netz Natürliches Potenzial für dezentrale Einspeisung (Dachflächen, Hügel, Flüsse) - Verletzung des Spannungsbandes an den Netzanschlusspunkten - Überlastung von Betriebsmitteln (Kabel, Freileitung, Transformator) Hier ein NEPLAN Screenshot mit roten Leitungen / Knoten (Kiental WKW) Intelligente Betriebsmittel können dabei bessere Lösungen liefern als konventionelle Netzverstärkung ("Silizium statt Kupfer"). Seite 5

6 und zunehmend aktive Kunden das Verteilnetz ebenfalls beeinflussen. Bislang passive Kunden werden aktiv Einspeisung mit vorwiegend fester Vergütung (KEV) Eigenverbrauchsoptimierung mittels Speicher, Batterie (direkt) oder Wärmepumpe, BHKW (indirekt) neue (variable) Tarifmodelle für neue Grossverbraucher?! Elektrofahrzeuge / Wärmepumpen und damit auch interessiert ("aufgeklärt") Förderung Eigenverbrauch schwindender Stromabsatz, damit weniger Einnahmen aus Netznutzungsentgelten "Konkurrenz" durch Kunde als Marktteilnehmer car2go IBC SolStore Komplettlösung EnBW-Stromampel (zeitvariable Tarife) Seite 6

7 Agenda Die Herausforderungen Netzstabilisierung mit intelligenten Betriebsmitteln smartrsa Smarte Lösungen für Ihr Verteilnetz Seite 7

8 Konventionelle / innovative Lösungen Um diese DEA-Auswirkung zu reduzieren ist der Einsatz von Smart Komponenten in NS-Netzen notwendig Konventionelle Lösungen (Netzausbau) DEA Auswirkungen Innovative Lösungen (Smart Komponente und Architektur)

9 Intelligente Lösungen für ein Smart Grid Lösungen Spannung Überlast Smart? Konventioneller Netzausbau Aluminium, Kupfer, Eisen Regelung der Blindleistung Leistungselektronik Regelbarer Ortsnetztrafo Stufensteller Speichereinsatz Steuerung + Speichermedium Lastmanagement Steuerung Lastmanagement zur «Smartifizierung» des Verteilnetzes Seite 9

10 Agenda Die Herausforderungen Netzstabilisierung mit intelligenten Betriebsmitteln smartrsa Smarte Lösungen für Ihr Verteilnetz Seite 10

11 SmartRSA: «WIR OPTIMIEREN IHRE RUNDSTEUERANLAGE» 1 2 3

12 Mögliches Lastprofil bei Rundsteuerung Peaks sind fast idealtypisch für DSM Aber: Wie abschätzen, wie steuern End2End? Legende: Gemessene Gesamtlast am UST (pro Trafo), 1 Minute Auflösung Seite 12

13 Modellierung des Signals Aus dem Lastgang der Unterstation wird die zu verschiebende Last herausgerechnet Modell: Grundlast von Polynom dritten Grades Seite 13

14 Flexibilität des Verteilnetzes mit der Verfügbarkeit Energie kombinieren (vorher) Seite 14

15 Flexibilität des Verteilnetzes mit der Verfügbarkeit Energie kombinieren (nachher) Seite 15

16 Das Ganze noch dynamisch für jeden Tag Umfangreiche Validierung In unabhängigen Modellrechnungen (Simulation Handel, Simulation SmartRSA) wurde die Funktionsweise wiederholt bestätigt Beispiel für die dynamische Optimierung Im Modellbeispiel werden 8 identische Boilergruppen nach Preissignalen (braun) täglich optimiert. Die Netzkapazität beträgt rund 250% der Höhe eines Einzelsignals, die tägl. Verschiebung maximal 2 Stunden. Deutlich ist zu erkennen, wie die Lasten dem Preis folgen

17 Wichtig ist das Zusammenspiel aller Beteiligten: Energiemarkt und Netze Zusammenspiel aller Partner ermöglicht effiziente Nutzung Ein Auftraggeber gibt täglich eine Nutzenfunktion vor, nach der SmartRSA die freigegebenen Lasten optimal auslegen kann. Nach Bestätigung durch den Auftraggeber wird die Bandbreite reserviert, ein Fahrplan für den Energieeinkauf bereit gestellt, und die Lasten geschaltet. SmartRSA Energieeinkauf Auftraggeber Broker Optimierer Reservierung EDM RSA Preiskurve (Nutzenfunktion) Vorschlag optimiere Vorschlag Verfügbarkeit von Kapazität Bestätigung Verbindliche Reservierung Fahrplanmitteilung Fahrplanmitteilung Für den Energieeinkauf Schaltung Markt Netze Seite 17

18 Region Belp erste smarte Unterstation, 53 weitere folgen Kantonsgrenzen Trafostationen Seite 18

19 smartrsa als Basis für weitere smarte Entwicklungen Smart Grid zur effizienten und wirtschaftlichen Integration von Erneuerbaren Energien In einem Smart Grid Produktion und Verbrauch so einfach wie möglich zusammenbringen RSA ist ideale Kombination von bewährter Technik, grossen steuerbaren Lasten und neuer, dezentraler Intelligenz im Netz Pionier für alle neuen DSM-Lösungen SmartRSA verstehen wir als die ersten "Intelligenten" SmartGrid- Komponenten, die wirklich regional wirken ("Silizium statt Kupfer") Herausforderung Gesamtsicht: Netzbetreiber, Energielieferant, Kunde Neues patentiertes Verfahren, Neue Möglichkeiten wie SmartRSA-PV, Netzkapazitätsmanagement im Aufbau Wichtiger Treiber für DataScience und BigData bei der BKW Pro untersuchtem Lastgang rund 0.5 Mio Datensätze pro Jahr, innerhalb 12 Monaten 1 Mrd. Datensätze aufgelaufen, nur mit entsprechenden Tools und fundiertem Know-How analysierbar Seite 19

20 Agenda Die Herausforderungen Netzstabilisierung mit intelligenten Betriebsmitteln smartrsa Smarte Lösungen für Ihr Verteilnetz Seite 20

21 Unser Produktkonzept beinhaltet den gesamten Weg von der Analyse der Ausgangslage bis hin zur Dynamisierung der RSA Smart analysieren Umfassender Beitrag für Ihre Laststeuerungsstrategie Kenntnis der Optimierungspotenziale Kosten- und Nutzenvergleich Einmaloptimierung/ Dynamisierung Smart optimieren Kostenreduktion durch Optimierung Energieeinkauf und/oder Netzauslastung Sorgenfreie Umstellung der Lasten dank angepasstem Fahrplan Rasche Umsetzung ohne Systemanbindung Smart dynamisieren Einfacher und kostengünstiger Einstieg in die intelligente Laststeuerung Kostenreduktion durch Optimierung Energieeinkauf und/oder Netzauslastung Erleichterte Integration schwankender Produktion

22 BKW hat das Thema Smart Grid umfassend aufgearbeitet Smart-Grid-Systematik Smart-Grid-Systematik Schaubild Kompendium Glossar Definition wichtiger Begriffe, v.a. der Konzepte Konzepteliste Auflistung aller Smart-Grid-Konzepte Systemdiagramm Darstellung der Zusammenhänge zwischen den Konzepten Ausführliche Darstellung aller Konzepte: Prinzip, Anwendungsstand, BKW-Einschätzung, Kurz und knapp Angelehnt an etablierte Definitionen, wo vorhanden Konsistent Vollständig Netzbetreiber-Perspektive Quelle: Literaturrecherche und Befragungen Keine "Übersichtsgrafik" Volle Funktion nur mit MS Visio, aber PDF-Export verfügbar Keine Vorkenntnisse nötig Basiert v.a. auf ext. Literatur Fertigstellung Sommer '14 Seite 22

23 ..und unterstützt Sie in der Umsetzung Identifizieren von kritischen Teilen Ihres Netzes Planen (Engineering) einer individuellen Lösung Umsetzen der für Sie optimalen Lösungen Aufnahme der Netztopologie Aufteilen des Netzes in standardisierte Netzgruppen Bestimmung der Smart-Grid- Readyness der einzelnen Netzgruppen anhand BKW-Bewertungsschema Analyse/ Engineering der kostenoptimalen Smart-Grid-Lösung je betroffenen Strang unter Einhaltung aller Normen und individuellen Anforderungen (z.b. Anrechenbarkeit) Aufzeigen von Varianten unter Risikoaspekten (z.b. technische Reife) und Langfristkosten Entscheid über die zu realisierende Lösungen Bau der Lösungen Übergabe der Dokumentation für den laufenden Betrieb Bei Wunsch Betrieb und Wartung der umgesetzten Lösungen Seite 23

24 Danke! Bild Mach mit, mach den ersten Schritt Gemeinsam engagiert in die Zukunft