Smart-Grids und Super-Grids

Transkript

1 Smart-Grids und Super-Grids Wintersemester 2014/15 Prof. Dr.-Ing. Wolfram H. Wellßow 31. Oktober 2014 SGSG 1-0

2 Ziele und Ablauf des Seminars Ein umfassendes Bild zum Thema Smart Grids auf Übertragungs- und Verteilungsnetzebene Ablauf des Seminars: Arbeiten in kleinen Teams von 1 bis maximal 4 Studenten Die Themenvergabe sollte im Vorfeld erfolgt sein Die Studenten sollen sich durch Literaturstudien in das Thema einarbeiten regelmäßig über ihren Arbeitsfortschritt berichten einen Abschlussbericht und eine Präsentation erstellen die Ergebnisse vor allen Seminarteilnehmern präsentieren am Ende eine mündliche Prüfung durchlaufen Lernziele Technische Inhalte Arbeiten in kleinen Teams Verstehen, wie man Informationen recherchiert und Wichtiges von Unwichtigem unterscheidet Erstellung eines Abschlussberichtes und einer Präsentation Präsentation der Ergebnisse (1h Präsentation, 0.5h Diskussion und Fragen) SGSG 1-1

3 Thema 1: Smart Grids - relevante Normungsaktivitäten in Deutschland Volatile Erzeugung in Verteilnetzen macht Planung & Betriebsführung komplizierter Lösungsansätze im Smart Grid u.a. Regelbare Ortsnetztransformatoren Speicher Steuerbare Lasten/Erzeuger Normen definieren u.a.: Kommunikationsschnittstellen, -protokolle Geräte-Spezifikationen Preis-/ Tarifmodelle Deutsche Normungsroadmap Smart Grid des DKE im VDE Seminar-Aufgabe: Aufarbeitung der Normungsaktivitäten in Deutschland Welche Normen sind angedacht? Wie weit ist der Stand im Normungsprozess Gibt es weiteren Normungsbedarf? Quelle: Normungsroadmap E-Energy/Smart Grids 2.0 SGSG 1-2

4 Thema 2: NIST Smart Grids Roadmap National Institute of Standards and Technology (NIST) Elektrotechnische Normen für angloamerikanischen Raum Roadmap for Smart Grid Interoperability Seminar-Aufgabe: Aufarbeitung der NIST Smart Grid Roadmap Inhalte und Ziele Aktueller Stand Verabschiedete Normen Work in Progress Weitere Aktivitäten Internationale Koordination Quelle: SGSG 1-3

5 Thema 3: Kommerziell verfügbare Produkte zur Verteilnetzautomatisierung Verteilnetzautomatisierung umfasst Netzdatenerfassung Fernüberwachung & -steuerung Fehlerfreischaltung & Wiederversorgung Spannungs-\Blindleistungsregelung Vorteile Optimierung von Netzplanung & -betrieb Erhöhte Zuverlässigkeit durch Störungsprävention Störungsklärung Schnellere Wiederversorgung Seminar-Aufgabe: Recherche kommerziell verfügbarer Produkte zur Verteilnetzautomatisierung Hersteller Geräte & ihre Funktionen Kosten Wenn möglich: Marktdurchdringung Switch und Recloser Controller Zur Fehlerortung, Freischaltung & Wiederversorgung Kurz- und Erdschlussanzeiger Quelle: Fernwirksysteme z.b. zur Steuerung von RONTs SGSG 1-4

6 Thema 4: Meta-Studie zu Demand Side Integration Demand Side Integration (DSI) Demand Side Management (DSM) (aktive Verbraucher-Steuerung) Demand Side Response (DSR) (Verbraucher-Reaktion auf Anreizsignal) Verfahren zur Lastverschiebung um Netzausbau zu vermeiden Verschiedene Studien schätzen DSI- Potential ab, u.a.: VDE/ETG CIGRE E-Energy-Projekte des BMWi. Seminar-Aufgabe: Vergleich der Studien und ihrer Ergebnisse: Annahmen, Szenarien, Modelle Wie viel Leistung kann verschoben werden? Was kostet es? DSI-Potenzial von Haushaltsverbrauchern im Jahr 2030 Quelle: VDE/ETG-Studie Demand Side Integration SGSG 1-5

7 Thema 5: Meta-Studie zu Verteilnetzausbau Zunahme dezentraler Erzeuger in den Verteilnetzen erhöht Ausbaubedarf Spannungsbandverletzungen Überschreitung thermischer Grenzströme Verschiedene Studien schätzen den Ausbaubedarf in D bis 2030 ab, z.b.: Dena-III-Verteilnetzstudie BMWi Verteilernetzstudie Verteilnetzstudie Rheinland-Pfalz Seminar-Aufgabe: Vergleich der Studien und ihrer Ergebnisse: Annahmen, Szenarien, Modelle Zubau-Stromkreiskilometer je Spannungsebene Investitionskosten je Spannungsebene Investitionsbedarf in die deutschen Verteilnetze bis 2030 Quelle: Dena-Verteilnetzstudie SGSG 1-6

8 Thema 6: Vergleich der Netzentwicklungspläne (NEPs) für Deutschland Seit 2012 jährliche NEPs zur Planung des dt. Höchstspannungsnetzes 2 Dokumente Szenariorahmen mit 4 Szenarien für: Kraftwerkspark (konventionell + EE) EE-Erzeugung Last und Verbrauch Primärenergie-Preise Netzentwicklungsplan mit Ausbaumaßnahmen je Szenario Grundlage für Bundesbedarfsplangesetz (BBPlG) Seminar-Aufgabe: Vergleich der NEPs 2012, 2013 und 2014 Szenarien Ausbauprojekte in den Leitszenarien Übernahme der Ausbauprojekte ins BBPlG & Projektstand Quelle: SGSG 1-7

9 Thema 7: Offshore-Windparks in Europa Offshore-Windenergie gewinnt in D zunehmend an Bedeutung: 12,7 GW bis 2024 * 25,3 GW bis 2034 * Seminar-Aufgabe: Erstellung & Auswertung einer Datenbank über europäische Offshore-Windparks Online-Recherche von Bestehenden & geplanten Projekten Inbetriebnahme-Zeitpunkten Onshore-Verknüpfungspunkte Technische Schlüsseldaten Installierte Leistung Turbinentypen Übertragungstechnik & -spannung Auswertung je Land Datenbank-Programm: MS Access 2013 * Laut Offshore-Netzentwicklungsplan 2014, Leitszenarien B, B+10 Quelle: SGSG 1-8

10 Thema 8: Test des NPNF II Simulator-Trainings Erstmals im WS 2014/15: Netzplanung und Netzführung II Simulator-Training Dutrain-Simulator zur Ausbildung von Leitstellen-Personal Simulationen: Auswirkung von Schalthandlungen Synchronisierung von Generatoren Energiehandel Netzwiederherstellung nach Black-Out Seminar-Aufgabe: Unterstützung bei der Ausarbeitung der Trainingsunterlagen Testlauf des Simulator-Trainings Feedback Mind. 3-4 Studenten erforderlich! Quelle: Lehrstuhl ESEM SGSG 1-9

11 Thema 9: Aktualisierung der Energieverbrauchsstatistiken Die Vorlesungen Power Generation (PG) I & II enthalten verschiedene Energieverbrauchsstatistiken Deutschland Europa Weltweit Datenbank und Tool zur Erzeugung der Grafiken am Lehrstuhl vorhanden Seminar-Aufgabe: Aktualisierung der Datenbank und Erstellung neuer Grafiken Bestandsquellen nach neuen Daten durchforsten Erfassungs-Schemata überprüfen Neue Datenquellen erschließen Ergebnisse kritisch würdigen Tool MS-Excel 2013 Quelle: Vorlesung Power Generation I SS 2014 SGSG 1-10

12 Zusammenfassung Nr. Thema Bearbeiter 1 Smart-Grids - relevante Normungsaktivitäten in Deutschland 2 NIST Smart Grids Roadmap 3 Kommerziell verfügbare Produkte zur Verteilnetzautomatisierung 4 Meta-Studie zu Demand Side Integration 5 Meta-Studie zu Verteilnetzausbau 6 Vergleich der Netzentwicklungspläne (NEPs) für Deutschland 7 Offshore Windparks in Europa 8 NPNF II Simulator-Training 9 Aktualisierung der Energieverbrauchsstatistiken SGSG 1-11

13 Zeitplan Datum Nr. Freitag bis Doppelstunde 31. Okt Kick-off 1 7. Nov Nov Nov Nov Dez Dez Zwischenstandsbericht Dez Jan Jan Jan Jan Abschlusspräsentation + Prüfung Feb Abschlusspräsentation + Prüfung Feb Abschlusspräsentation + Prüfung 14 SGSG 1-12

14 Viel Spaß und Erfolg! SGSG 1-13