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 Ulrich Dirkmann, RWE Deutschland AG Dortmund,

2 Heutige und zukünftige Energieversorgung stellt neue Anforderungen an die Netze Einsatzgebiet des Smart Operators SEITE 2

3 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

4 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

5 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 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 7. Regulierung, Entwicklung Marktmodelle 8. Verwertungsplan Intelligente Wärmepumpe Niederspannungsschaltgeräte, Wechselrichter und Komponenten für den Netzspeicher SEITE 5

6 Der Smart Operator managt den Leistungsfluss mittels intelligenten Netzkomponenten und HEC Wetterdaten Smart Operator (Netzsteuerung) Smart Operator Manager (Netzinformationen) Intelligente Zähler Regelbarer ON- Transformator Netzspeicher Niederspannungsschalter Ladesäule Home Energy Controller (HEC) HE SEITE 6

7 Über den HEC kommuniziert der Smart Operator mit Haushalten und übermittelt die Steuersignale HEC HEM-PC Smart Operator Triana Algorithmus DB LOG SmartHome Controller Intelligente HH-Geräte Verteilnetz Priorisierungskurven aus aktuellen Netzinformationen, HEC- und Wetterdaten erstellen Steuerung zur Erzielung eines Gesamtoptimums im Ortsnetz Ermittlung optionaler Lastprofile aus aktuellen und historischen Einspeise- und Verbrauchswerten sowie Wetterdaten Bereitstellung optionaler Energieprofile an den Smart Operator zur Netzoptimierung Kunde Vernetzung mit installierten Haushaltsgeräten über Smart Home als HEC- Bestandteil Informationsbereitstellung und Steuerung der Geräte HEC Lastprofile Smart Operator Priorisierung Steuerung durch SmartHome SEITE 7

8 Der Aufbau der innovativen Ortsnetze in der Wertachau, in Kisselbach und in Wincheringen ist realisiert Drei Demonstrationsnetze für den Praxistest: Kisselbach Quelle: Google Maps > Die Kommunikationsnetze sind in Betrieb: Glasfasernetze: Wertachau und Kisselbach Powerline: Wincheringen > Die Installation der intelligenten Netzkomponenten ist abgeschlossen: Smart Operator Netzspeicher Regelbare Ortsnetztransformatoren Niederspannungsschalter Steuerbare Ladesäulen für E-Fahrzeuge Intelligente Zähler > 26 Haushalte nehmen an der Netzoptimierung in der Wertachau teil: Die Haushalte wurden mit Home Energy Controllern und intelligenten Haushaltsgeräten ausgestattet Ein erster Prototyp wurde in der Kita Haren erfolgreich getestet SEITE 8

9 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 9

10 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 10

11 Weitere intelligente Ortsnetze starten im Herbst 2014, bis 2015 erfolgt Validierung > Die Inbetriebnahme des ersten intelligenten Ortsnetzes erfolgte am in der Wertachau (Stadt Schwabmünchen) > Im Herbst folgen die Inbetriebnahmen in Kisselbach (Rhein-Nahe-Hunsrück) und Wincheringen (Mosel-Trier) > Bis Ende 2015 werden wir Erfahrungen mit dem Netzkonzept sammeln und die gewonnenen Erkenntnisse bewerten > Die Ergebnisse aus dem Projekt fließen in die Planungs- und Betriebsgrundsätze ein Start Testbetrieb Entwicklungsphase Testphase Aufbau Demonetze Validierung Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q Q2 Q3 Q4 SEITE 11

12 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 Ortsnetz-transformator, 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 > Die ersten Auswertungen zeigen, dass die Geräte in Betrieb zuverlässig sind SEITE 12

13 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 findet am statt SEITE 13

14 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 Powerline-Technologien realisiert > Netzbereich Im alten Wingert Breitband-Powerline (B-PLC) Eine Netzkuppelstelle und zwei mittelgroße Batteriespeicher (je 30 kwh) Blei-Gel-Technologie Lithium-Ionen-Technologie > Netzbereich Schule Schmalband-Übertragung (G3-PLC) 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 Q4/2014 geplant SEITE 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! SEITE 15