Smart Grids - Auswirkung auf Netzleittechnik

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1 Smart Grids - Auswirkung auf Netzleittechnik Menschen beraten Menschen beraten BTC zeigt Wege auf - Sie entscheiden BTC zeigt Wege auf - Sie entscheiden Dr. Xin Guo, Jörn Fischer BTC Business Technology Consulting AG GE Netzleittechnik, Presales & Beratung Energie

2 Was sind Smart Grids? Smart Grids sind Energienetze, die durch ein intelligentes mittels zeitnaher Information über und bi-direktionaler Kommunikation zwischen 2 p Netzkomponenten p Erzeugern p Verbrauchern p Speichern einen sicheren und optimierten Systembetrieb für die Kunden und die Energiemärkte unterstützen.

3 Was ist intelligentes? Netzleittechnik 3 Intelligent Element Systembetrieb Energiemarkt Netzkomponente Intelligente Netzkomponenten Netz PTDF Erzeuger Windpark Einspeise VPP / Markt Verbraucher Demand Side Last Messstellen Speicher - Speicher Elektrofahrzeug

4 Intelligentes Einspeisemanagement Intelligent bedeutet bedarfsorientierte Bereitstellung elektrischer Energie: 4 p gezielte Regelung von Einspeisungen auf der Basis einer Sensitivitätsanalyse p automatische Regelung basierend auf Maximalem Lastfluss p optimierte Regelung auf Basis Echtzeit-Windleistungsprognose p kurzzeitige Ein- und Aus-Speicherung auf der Erzeugerseite

5 Bsp. 1: Regelung von EEG-Einspeisungen - TSM 5

6 Intelligentes Lastmanagement Intelligent bedeutet dargebotsorientierte Nutzung elektrischer Energie 6 p Smart Metering (passiv) Lastverschiebung durch Tarifanreize Echtzeit-Preisinformationen Energiehandel p Smart Grids (aktiv) gezieltes Steuern von großen Lasten (direkt) und vielen Verbrauchern automatische Regelung von Lasten verschiedenster Größe Speicherung auf der Verbraucherseite

7 Bsp. 2: Projekt etelligence 7 p Lastmanagement Virtuelles Kraftwerk : Zusammenschluss von Erzeugern und Verbrauchern zu gemeinsamem Auftreten am regionalen etelligence Energiemarkt. Durch Lastmanagement von Kühlhäusern resultiert ein fahrplanfähiges virtuelles Kraftwerk, das die fluktuierende Einspeisung von regenerativen Erzeugern (Wind, PV) nutzt. p Lastmanagement über Smart Metering: Für Haushalte in Cuxhaven werden zwei Tarife mit unterschiedlichen Preisstufen angeboten Über Feedbacksysteme (ipod-touch, Web-Portal, monatliche Verbrauchsinformation auf Papier) werden den Stromnutzern Kosten und Verbrauch viertelstundenaktuell gespiegelt. p etelligence ist eines der 6 BMWi-geföderten E-Energy-Leuchtturmprojekte p BTC stellt für das Projekt die IKT-Infrastruktur und eine Marktplattform bereit

8 Intelligentes Speichermanagement Intelligent bedeutet aktive Vermarktung 8 Pumpspeichereinsatz als neue Systemdienstleistung Speicherung von EEG-Einspeisungen Einsatz neuer Speichertechnologien Druckluftspeicher für Primär- und Sekundärregelung Umsetzung EEG-Einspeisung in dezentrale Wärmespeicher? Vermarktung von H 2 -Gasspeicherung lokale Speicherung von EEG-Einspeisungen Elektromobilität Bündelung im Handelsmarkt Prognose bewegter Speicherung Leitsystem für Niederspannungsnetze

9 Bsp. 3: Speichertechnologien 9 Sekunden Minuten Stunden Kondensator Li-ion Lead-Acid Ni-Cd NaS Batterie Zweimassenschwungrad Flüssigkeitsbatterie USV Druckluft EMS Pumpenspeicher 1 kw 10 kw 100 kw 1 MW 10 MW 100 MW 1 GW

10 Bsp. 4: Kombination von EisMan, LastMan und SpeicherMan 10

11 Intelligentes Netzmanagement Intelligent bedeutet maximale Ausnutzung und aktive Handlung 11 p bei Prozess-Überwachung dynamische Grenzwerte bei Freileitungs- und Trafo-Monitoring Einfluss auf (n 1) Sicherheit im Fall Überlast durch EEG-Einspeiser p bei Prozess-Beeinflussung mittels der automatisierten Netzrekonfiguration, z.b. durch das kurzzeitige Schließen derzeit offener Trennstellen zentrale Netzspannungsregelung für Teilnetze mit vielen WEAs p bei Prozess-Störung automatische Erdschlussabschaltung, z.b. für Offshore-WP-Netz automatische Kurzschlusseingrenzung Koordination leit- und schutztechnischer Komponenten

12 Charakterisierung von Smart Grids dezentrale Erzeugung 12 Geoinformatik steigende Kundenrolle CRM Integration Netzleittechnik steigende Datenmenge Meteorologie fluktuierendes Verhalten

13 Bsp. 5: Datenmenge, Anzahl Messwerte bei einem VNB 13 heute zukünftig Messwerte alle 5 Sekunden 200 Messwerte alle 10 Sekunden Messwerte alle 5 Sekunden 600 Messwerte alle 2 Sekunden Messwerte alle 15 Minuten Messwerte alle 5 s bzw. 5 Min. 600 Messwerte alle 10 Sekunden Messwerte alle 5 Sekunden Messwerte alle 2 Sekunden NS MS HS GA: 5 s 5 Min. GA: 15 Min. -? Min

14 Bsp. 6: Übertragen und Speichern von Zeitreihen 14

15 Einflüsse auf Netzleittechnik p Probleme Pflegeaufwand für Niederspannungsnetze Steigender Rechenaufwand Verwaltung dezentraler Datenmodelle dezentrale Netzberechnung Regelgrößen in verschiedenen Takten (Zeitversatz) 15 p Entwicklungsrichtung von zentraler zu dezentraler Verarbeitung von Steuerung zur Regelung zentralen Steuerung und dezentrale Regelung (Trennung)

16 Einflüsse auf Leitsystem-Architektur Markt Kunden Fahrplan Modell 16 CIM Adapter CIM Adapter CIM Adapter CIM Adapter moderner Regler CIM Adapter CIM Adapter CIM (XML) CIM Adapter CIM Adapter klassicher Regler Regelung SCADA EMS / DMS SAP/GIS regelbasierter Regler RTB Schutz IEC 104 IEC 104 TASE.2 OPC georeferzierte Topologie dezentrale Netzberechnung Massendaten Prognose Zeitreihen Complex Event Processing

17 Smart Grids-Einflüsse auf Leitsystemarchitektur Übergang zur zentralen Steuerungen mit dezentraler Regelung 17 zentrales Leitsystem (HöS/HS) zentrales Leitsystem (HS/MS) RTB dezentrales Leitsystem (MS/NS) dezentrales Leitsystem (MS/NS) dezentrales Leitsystem (MS/NS) dezentrales Leitsystem (MS/NS) dezentrales Leitsystem (MS/NS)

18 mögliche Aufgaben dezentraler Netzleitsysteme p automatische Regelung EEG-Einspeiser p zentrale Spannungsregelung p automatisches Engpassmanagement durch Netz-Rekonfiguration p automatische Netzschutz-Koordination 18 p als Stationsleitsystem p als Gateway zum zentralen Netzleitsystem p weitergehende Systemdienstleistung für Windparkbetreiber p Zukunft: Netzführung Niederspannungsnetz

19 Fazit Smart Grids erfordern 19 p die Einbeziehung aller Systemkomponenten (Netz, Erzeuger, Verbraucher, Speicher) Die Abgrenzung zwischen Smart Grid, Virtuellem Kraftwerk und Smart Metering wird unscharf p die Anwendung bestehender und bewährter technischer Lösungen für HS-Netze auf MS- und NS-Netze Dabei spielen insbesondere die Beobachtbarkeit des Gesamtnetzes durch Netzberechnungen und die Anlagenautomatisierung eine zentrale Rolle p eine Fusion von Netzleittechnik, Geoinformatik, Meteorologie und Kundenbeziehung

20 Fazit Smart Grids erfordern 20 p eine sinnvolle Kombination von Optimierungsfunktionen und der Anlagenautomatisierung zentral - dezentral leittechnisch - schutztechnisch p neue Systemdienstleistungen durch integrative Ansätze p die Einbeziehung intelligenter Systemkomponenten durch Leistungselektronik und Sensoren Freileitungs- und Trafo-Überlast-Monitoring Regelbarer Ortsnetztrafo Flexible AC Transmission Systems (FACTS)

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 21 Dr. Xin Guo, Jörn Fischer BTC Business Technology Consulting AG GE Netzleittechnik, Presales & Beratung Energie Kurfürstendamm Berlin Fon: +49 (0) , Fax: +49 (0) Web:

22 Die Standorte der BTC AG Hauptsitz: Escherweg Oldenburg Fon: + 49 (0) 441/ Fax: + 49 (0) 441/ Louisenstraße Bad Homburg Fon: +49 (0) Fax: +49 (0) Kurfürstendamm Berlin Fon: + 49 (0) 30/ Fax: + 49 (0) 30/ Mary-Somerville-Straße Bremen Fon: +49 (0) 421/ Fax: +49 (0) 421/ Wittekindstraße Dortmund Fon: +49 (0) 231/ Fax: +49 (0) 231/ Klostergasse Leipzig Fon: +49 (0) 341/ Fax: +49 (0) 341/ Wilh.-Th.-Römheld-Str Mainz Fon: + 49 (0) 6131/ Fax: + 49 (0) 6131/ Türkenstraße München Fon: +49 (0) 89/ Fax: +49(089) An der Alten Ziegelei Münster Fon: +49 (0) 251/ Fax: +49 (0) 251/ ul. Małe Garbary Poznań Polen Fon: +48 (0) Fax: +48 (0) Hasebe Build.11F, Sendagi, Bunkyo-Ku, Tokyo Japan Fon: +81 (3) Fax: +81 (3) Bäulerstraße 20 CH-8152 Glattbrugg Schweiz Fon: +41 (0) 44/ Fax: +41 (0) 44/ Bartholomäusweg Gütersloh Fon: +49 (0) 5241/ Fax: +49 (0) 5241/ Konrad-Zuse-Straße Neckarsulm Fon: +49 (0) 7132/ Fax: +49 (0) 7132/ Kehrwieder Hamburg Fon: +49 (0) 40/ Fax: +49 (0) 40/ Çayiryolu 1, Partaş Center Kat: Içerenköy, Istanbul Fon: +90 (216) Fax: +90 (216)

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