Von der Turnschuhschnittstelle zum Prozess Die Zusammenarbeit zwischen den Netzbetreibern Smart Grids aus der Werkstatt in die Fläche

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1 Von der Turnschuhschnittstelle zum Prozess Die Zusammenarbeit zwischen den Netzbetreibern Smart Grids aus der Werkstatt in die Fläche Peter Breuning

2 Peter Breuning Abteilungsleiter Netzleittechnik/Technischer Service Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH Dozent Hochschule Heilbronn Sprecher IDS Anwenderforum Mitglied Arbeitsgruppe FNN (TAR Kraftwerke, HS-Netz) Leiter Arbeitsgruppe Netze Smart Grid Plattform BaWü Leiter TP 6 Netze C/sells 2

3 Agenda Verbundleitwarte und Kaskadenregelung Vorstellung Stadtwerke Schwäbisch-Hall Von neuen Anforderungen zu operativen Prozessen Kaskade 3

4 Unternehmensvorstellung Stromversorgung 383 Mio. kwh/a Netz Mio. kwh/a Handel Erdgasversorgung 665 Mio. kwh/a Netz Mio. kwh/a Handel Wasserversorgung 2,8 Mio. m³/a 13 % Eigenwassergewinnung 4 Quellwasseranlagen Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH - ca. 500 Mitarbeiter, davon 19 Auszubildende -261 Mio. Umsatz Energieerzeugung 48 BHKW-Module 1 GuD-Kraftwerk 8 Biomasse-KWK-Anlagen 3 Holzheizwerke 6 Wasserkraftwerke 7 Windkraftanlagen Fernwärmeversorgung 148 Mio. kwh/a Freizeitbad Schenkensee Besucher/a Hallen- und Freibad, Sauna Energiedienstleistungen Contracting SHERPA-X Zählerfernauslesung und EDM Prozessführung von technischen Anlagen Erneuerbare Energien Fotovoltaik: 59,7 MW Wasserkraft: 2,5 MW Windkraft: 45,8 MW Biomasse: 78,0 MW KWK-Anlagen: 36,0 MW Parkierung 6 Parkhäuser (1.790 Stellplätze) 4 Parkplätze (742 Stellplätze) Facility-Management 224 Stationen Datenpunkte Stand

5 Beteiligungsstruktur Stand: Juli 2017 Stadt Schwäbisch Hall SHB Schwäbisch Haller Beteiligungsgesellschaft mbh 100,00% Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH 9,67% 90,33% Versorgung Energie-Rhein-Sieg GmbH 100,00% Stadtwerke Olching GmbH 49,00% EMW Energieversorgung Mainhardt Wüstenrot GmbH & Co. KG 47,60% Energieversorgung Ottobrunn GmbH 100,00% Ahrtal-Werke GmbH 49,00% EMW Energieversorgung Mainhardt Wüstenrot- Verwaltungs GmbH 47,60% Haller Energiebeteiligungen GmbH 100,00% EVM Energieversorgung Michelfeld GmbH 47,60% Stadtwerke Sindelfingen GmbH 29,90% KommunalPartner Beteiligungsgesellschaft mbh & Co. KG 16,67%

6 Beteiligungsstruktur Stadt Schwäbisch Hall Stand: Juli 2017 SHB Schwäbisch Haller Beteiligungsgesellschaft mbh 100,00% Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH 9,67% 90,33% Energieerzeugung Energiezentrum Hohenlohe-Franken GmbH (i. L.) 100,00% Solar Invest AG 56,93% Solarkraftwerk Borna GmbH 100,00% Biogasanlage Reber GmbH & Co. KG 40,00% Haller Windenergie Beteiligungen GmbH 100,00% Bel Solar S.r.l. 100,00% Windpark Tomerdingen- Bermaringen GmbH 100,00% Biogasanlage Reber Verwaltungsgesellschaft mbh 40,00% Windpark Rote Steige GmbH & Co.KG 100,00% WS Power Plant Cavarzere S.r.l. 100,00% Windpark Tegelberg- Donzdorf GmbH 100,00% Windpark Köthen GmbH & Co. KG 6,10% Windpark Kohlenstraße GmbH & Co. KG 51,00% IPER Italian Padua Energy Roof S.r.l. 100,00% WEBW Windkraftanlagen Creglingen GmbH & Co. KG 51,00% Trianel Onshore Windkraftwerke GmbH & Co. KG 5,49% Windpark Kohlenstraße Verwaltungs GmbH 100,00% Windpark BeppenerBruch V GmbH und Co. KG 30,00% TrianelGaskraftwerk Hamm GmbH & Co. KG 1,87%

7 Beteiligungsstruktur Stand: Juli 2017 Stadt Schwäbisch Hall SHB Schwäbisch Haller Beteiligungsgesellschaft mbh 100,00% Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH 9,67% 90,33% Handel, Vertrieb, Dienstleistungen SHERPA GmbH (Österreich) 100,00% Grundstücksgesellschaft Solarfabrik -GSF -GbR 50,00% KWA Contracting AG 31,33% SBE Sustainable BioEnergy Holding GmbH 100,00% RSE Rheinisch- Schwäbische Energie GmbH 50,00% EnergiePartner Süd GmbH 16,67% Somentec Software GmbH 84,00% HKS Systeme GmbH 49,90% Südwestdeutsche Stromhandels GmbH 1,28% Solbad Schwäbisch Hall GmbH 60,00% Trianel GmbH 0,26%

8 Dienstleistungsnehmer der Abteilung Netzleittechnik 8

9 Infrastruktur Verbundleitwarte Schwäbisch Hall Server 1 Server 2 Funktionsrechner/ Server 3 Funkrundsteuerung CLS TRA FRS Absicherung der Funktionen durch redundante Leitstellen Aufgaben können von Partnern übernommen MMI 1-n Front-End 1-n EO- Optimierung PMS werden, Oldenburg ih. WAN MDEX krisensicheres Konzept Gandhigram RTU Oldenburg ih. Heidenheim Sindelfingen Vereinigte Stadtwerke (Mölln, Ratzeburg, Bad Oldesloe) Eutin Neustadt ih. RTU Gandhigram Standort- Leitrechner Standort- Leitrechner Standort- Leitrechner Standort- Leitrechner Standort- Leitrechner Arbeitsplatz 1-n Arbeitsplatz 1-n Arbeitsplatz 1-n RTU HDH RTU Sifi RTU VSN RTU Eutin Arbeitsplatz 1-n RTU Neustadt ih. Arbeitsplatz 1-n 9

10 Querverbundleitwarte der Stadtwerke Schwäbisch Hall 6 n 10

11 Änderung der Energieerzeugung-und Verteilung Region mit vielen Menschen Kernkraftwerke Kohlekraftwerke Windkraft PV- Einspeisungen (Schwerpunkte) 11I

12 TSO und DSO in Deutschland 12

13 Anbindung an VNB Ebene 1 in BaWü SL Esslingen Das Ende der Turnschuhschnittstelle* Anmerkung : SHA ist das erste Stadtwerk VNB Ebene 2 in Deutschland mit dieser Anbindung gesicherte Verbindung Verteilnetzbetreiber Verteilnetzbetreiber Nord Ebene 1 * Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW TenneT Prognose aus Wetter und Verbrauch Verbundleitwarte Verteilnetzbetreiber West Ebene 1 * Stadtwerke Schwäbisch Hall Ebene 1 z.b. SL Esslingen Verteilnetzbetreiber Süd Ebene 1 * * in Planung 13 13

14 Vernetzung in Deutschland 50Hertz Amprion Verbundleitwarte 104 RTU Verbund SHA HDH,SIFI, Mühlacker, Bretten,. Front-End SHA TransnetBW TenneT TASE 2 Verteilnetzbetreiber Ebene 1 Netze BW SL Esslingen 104 TASE Leitwarte weitere Stadtwerke 14

15 Netz Schwäbisch Hall Notstromaggregate: 7,9 MW BHKW: 21,0 MW Wind: 45,8 MW Fotovoltaik: 59,7 MW Biomasse/Biogas: 19,2 MW Wasserkraft: 2,5 MW Installierte Leistung: 156,1MW Netzabgabe: 70 MW (max.) Biomasse KWK 2x KWK 3x NEA NEA Biomasse KWK KWK 3x NEA NEA NEA KWK KWK Biomasse NEA Biomasse 2x KWK KWK 15

16 Aufstellung der Anlagen im Netzgebiet Schwäbisch Hall Anlagen größer 100 kw Anzahl installierte Leistung [kwp] Anzahl Anlagen kleiner 100 kw installierte Leistung [kwp] PV Wasserkraft Wind KWK Biomasse

17 Grundsätze und Akteure ÜNB ist für Systemverantwortung verpflichtet Sicherstellung des bilanziellen Gleichgewichts von Last u. Erzeugung Jeder Netzbetreiber trägt Verantwortung für die Netzsicherheit Zur Umsetzung von Maßnahmen kann eine Kaskade erforderlich sein Erst sind netzbezogene, dann marktbezogene Maßnahmen durchzuführen Alle VNB sind verpflichtet, den vorgelagerten Netzbetreiber durch eigene Maßnahmen zu unterstützen Quelle:AR-N

18 Grundsätze und Akteure Zwischen den in der Kaskade Netze BW verbundenen Netzbetreibern sind im Vorfeld Daten auszutauschen u. Anpassungsmaßnahmen durchzuführen SW Schwäbisch Hall 18

19 Grundsätze und Akteure Falls der ÜNB ein Systembilanzproblem nicht beheben kann, informiert er die nachgelagerten Netzbetreiber in der Regelzone Der Grund für das Erfüllungshemmnis ist zu dokumentieren und durch entsprechende Maßnahmen zu beheben Maßnahmen zur Leistungsanpassung enthalten: o Ankündigung (erwarteter Zeitpunkt, Dauer, Art der Maßnahme, ) o Anforderung (Ausprägung der Gefährdung, konkreter Bedarf der Leistungsanpassung in MW, Start-/Endzeitpunkt, ) o Teilfreigabe(Zeitpunkt zur Umsetzung, Leistungswert in MW um den die vorherigen Anforderungen wieder aufgehoben werden) o Aufhebung (Endzeitpunkt, deutlicher Vermerk Aufhebung ) 19

20 Grundsätze und Akteure mit Rollen (neue Prozesse) -10 MW -40 MW Quelle:AR-N

21 Grundsätze und Akteure 12:00 Uhr Anforderung: 10 MW Abschalten 14:00 Uhr Anforderung: 4 MW Zusätzlich abschalten 15:00 Uhr Teilfreigabe: 4,5 MW wieder zuschalten 16:00 Uhr Aufhebung: alle Maßnahmen aufheben -10 MW alle Maßnahmen aufheben -4 MW -4,5 MW Alle Schritte müssen unabhängig von zwischenzeitlicher Entwicklung umgesetzt werden Quelle:AR-N

22 Zeitrahmen Kaskade (VDE-AR-N 4140) TransnetBW NetzeBW Die BDEW Kaskade nach VDE 4140 gibt eine Gesamtkaskadenzeit von 18 Minuten für drei Netzbetreiber vor, d.h. jeder der drei Netzbetreiber hat eine Umsetzungszeit von 6 Minuten. Die Vorbereitungszeit des auslösenden Netzbetreibers wird nicht in die Gesamtkaskadenzeit eingerechnet. Erfolgt die Umsetzung des auslösenden Netzbetreibers beginnt parallel die Vorbereitungszeit des Netzbetreibers 2 (Nachgelagerter Netzbetreiber). Jeder Netzbetreiber hat 12 Minuten Zeit zur Vorbereitung und Umsetzung der geforderten Maßnahmen. SW Schwäbisch Hall Quelle:AR-N

23 Umsetzung Kaskade EnWG 13(2) EnWG bis 2017 Übung VNB Ebene 2 VNB Ebene2 Netze BW SH Netz AG Bayernwerk Knopf Turnschuhschnittstelle SW SHA Mog net koa net derf net Anruf Robotor 23

24 Prozessbeispiel Einsenkung 10 MW Netzknoten Schwäbisch Hall 13(2) EnWG 4 Grid Stabilität MMI 5 3MW 1MW IDS 6MW Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW 3 Anlagenauswahl Flex Markt 13(1) EnWG Prognose alle EE/KWK 2 Stadtwerke Schwäbisch Hall Netzführung Verteilnetzbetreiber Info SHA EE/KWK Ist*1 EE/KWK R*2 IDS N.N. ZSW Schritt 1:VNB Ebene 1 fordert Stadtwerke SHA zur Einsenkung auf (10MW) Schritt 2: Prognose berechnet die Einspeiseleistung der Anlagen größer 100kW für die nächsten 24 Stunden a Schritt 3: Anlagenauswahl sucht diskriminierungsfrei Anlagen aus, die abgeschaltet werden können Schritt Netzführung 4: Grid Stabilität berechnet die Auswirkung des Netzeingriffs und gibt die Maßnahme frei oder sperrt diese, ggf. wird der Prozess erneut angestoßen Schritt 5:Dispatcher prüft die Maßnahme und gibt den Prozess frei Netzknoten SHA IDS Normalbetrieb Ebene 1 SL Esslingen Aufforderung zu Maßnahmen Gefährdeter Betrieb 13(1) EnWG Gefahr 13(2) EnWG Netzwiederaufbau Blackout Sonstiges 1 *1: Prognosewert *2: Regelbar = Prozessrechner 24

25 Umsetzung 13(2) EnWG VAR Lieferung + Blockade Umspanner 3 4 MMI Grid Stabilität MMI IDS Blockade Umspanner (HS/MS) 5 Lieferung VAR Kraftwerke + Speicher U 100 kv<< 2 Anlagenauswahl Flex Markt 13(1) EnWG Prognose alle EE KWK Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW IDS N.N. ZSW Stadtwerke Schwäbisch Hall LS NVP 1 NVP 2 NVP 3 HS MS Schritt 1:VNB Ebene 1 fordert Stadtwerke SHA auf Blindleistung zu liefern am Netzverknüpfungspunkt Schritt 2: Anlagenauswahl zeigt, welche Anlagen Blindleistung liefern können Schritt 3: Grid Stabilität simuliert den Eingriff im Netz Schritt 4:Dispatcher blockiert die Umspanner (HS/MS) und alle RONT Schritt 5: Dispatcher gibt die Auswahl frei Kraftwerke liefern Blindleistung an NVP, Spannung steigt Netzführung IDS Verteilnetzbetreiber Ebene 1 1 SL Esslingen Aufforderung zu Maßnahmen ;VAR NVP 13(2) EnWG Normalbetrieb Gefährdeter Betrieb 13(1) EnWG Gefahr 13(2) EnWG Netzwiederaufbau Blackout Sonstiges Info SHA EE/KWK Ist*1 EE/KWK R*2 *1: Prognosewert *2: Regelbar LS: Leistungsschalter 25

26 Umsetzung 13(2) EnWG Rollierende Abschaltung 3 Grid Stabilität MMI MMI 4 IDS Anlagenauswahl IDS Flex Markt 13(1) EnWG N.N. 2 Prognose alle EE/KWK ZSW Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW Stadtwerke Schwäbisch Hall Netzführung IDS Schritt 1: VNB Ebene 1 fordert Stadtwerke SHA zur Abschaltung von Lasten auf Schritt 2: Es muss eine Lastreduzierung im Netz vorgenommen werden, dabei werden Verbraucher vom Netz genommen (sensible Verbraucher werden nicht abgeschaltet) Schritt 3: Grid Stabilität simuliert den Eingriff im Netz Schritt 4: Dispatcher gibt die Auswahl frei und es werden Verbraucher vom Netz genommen durch Schaltmaßnahmen (Leistungsschalter), gleicher Prozess wie bei AfE(Automatischer Frequenz Entlastung/Blockade bzw. Freigabe der Relais) Verteilnetzbetreiber Info SHA EE/KWK Ist*1 EE/KWK R*2 HS MS LS NVP 1 NVP 2 NVP 3 Ebene 1 Normalbetrieb Gefährdeter Betrieb 13(1) EnWG Gefahr 13(2) EnWG Netzwiederaufbau Blackout Ebene 1 SL Esslingen 1 Aufforderung zu Maßnahmen ; Rollierende Abschaltung *1: Prognosewert *2: Regelbar LS: Leistungsschalter : Prozessrechner Sonstiges 26

27 Neue Funktionen in Netzführungssystem Schwäbisch Hall Prognoseampel (PA) Anzeige nur bei notwendigem Eingriff Ist-Ampel (IA) Prognose für:11:00 Uhr Ist-Wert XXX kw Prognosewert XXX kw XXX kw Differenz XXX kw Normalbetrieb Gefährdeter Betrieb 13(1) EnWG Gefahr 13(2) EnWG Netzwiederaufbau Blackout Die Prognoseampel weist den Dispatcher auf Überlastung von Leitungsabschnitten mit Uhrzeit und Lastflussrichtung hin. Die Ist-Ampel wird bei allen Abgängen mit Leistungsschaltern und Ortsnetzstationen eingebaut und zeigt Überlastung bzw. Meldungen wie Schalterfall etc. an. Die Ampel mit Netzwiederaufbau, Blackout etc. ist pro Netzknoten eingesetzt (UW Schwäbisch Hall, UW Westheim). Sonstiges 27

28 Abschaltung UW Westheim 110 kv/ Reduzierte Einspeisung über Netz Einspeisung 17 MW Wind 7:10 Uhr Einspeisung 17 MW Wind + 6,5 MW PV 11:45 Uhr 28

29 Die neuen Funktionen Hinweise auf Ampel Istampel wird immer angezeigt, Prognoseampel normalerweise nicht sichtbar Ansteuerung Istampel: Erdschluss, Kurzschluss,... Ansteuerung Prognoseampel wichtiger Hinweis auf Überlastung von Leitungen und Systemen, auch bei z.b. bei Nichteinhaltung von Kurzschlussfestigkeit von Anlagen (VSN, Netz Bad Oldesloe) der zuständige Dispatcher kann reagieren und ggf. toplogische Maßnahmen einleiten (Netzumschaltungen) 29

30 Ausschnitt MS-Netz VSN Lastflussberechnung/Einspeisung Kraftwerke 30

31 Ampelfunktionen im High Leit XW für das Netz SHA ~ 1600 Ampeln in Summe rund Ampeln Fertigstellung für alle MS-Netze alle Netzknoten mit Leistungsschalter und alle Trafostationen 31

32 Umsetzung 13(1) EnWG Grid Stability MMI MMI IDS Kraftwerke + Speicher(2) Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW Stadtwerke Schwäbisch Hall Anlagenauswahl Flex Markt 13(1) EnWG Prognose alle EE/KWK Netzführung Verteilnetzbetreiber Info SHA EE/KWK Ist*1 EE/KWK R*2 IDS N.N. ZSW IDS HS MS LS NVP 1 NVP 2 NVP 3 Ebene 1 Normalbetrieb Gefährdeter Betrieb 13(1) EnWG Gefahr 13(2) EnWG Netzwiederaufbau Blackout Ebene 1 SL Esslingen Aufforderung zu Maßnahmen *1: Prognosewert *2: Regelbar LS: Leistungsschalter Sonstiges Bei 13(1) EnWG gelten die Randbedingungen Schmerzen des Netzbetreibers wegen Sperrung z.b. Ladesäule gegen Kosten für den Netzausbau im MS-Netz oder NS-Netz (Flexibilitätsplattform in Planung) 32

33 Operative Umsetzung 13(1) EnWG Plattform, Gebote für Kraftwerke und Speicher Netzbetreiber kann bieten Randbedingungen sind Netzausbau/Neubau ~ 100 /m alle Kraftwerke und Speicher werden über Aggregatoren zusammengefasst und geboten, auch Rooftop PV + Speicher EFH derzeit Diskussionen ob eine oder mehrere Plattformen 33

34 Operative Umsetzung 13(1) EnWG Kosten Netzbau/Ausbau (1) Flex Markt $13(1) EnWG Kraftwerke + Speicher(2) Supercharger Navigation via APP Ortsnetzstation Ladeleistung via APP Private Ladestation 1-Prozessrechner Flex -Markt 2-mit NVP Info über Netzeingriff z.b. 13(1)// 13(2) EnGW via APP 34

35 Europa darf nicht SCHWARZ werden - neue Konzepte im Rahmen von c/sells Anmerkung: lieber sinnvoll in Köpfe investieren als. 35

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Weitere Informationen finden Sie im Internet unter Kontaktdaten Peter Breuning AL Netzleittechnik Tel.: Fax: - breuning@stadtwerke-hall.de 36