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1 PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids
Kaskadiertes Netzmanagement:Lademanagement auf allen EbenenMartin Stiegler PSI GridConnect GmbHTreffpunkt Netze 27. März. 2019 – Berlin
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids2
Vielzahl neuer Modelle der Hersteller sorgen für mehr Wettbewerb
Steigendes Kundeninteresse: 17% erwägen mitt lerweile den Kauf eines E-Autos, und weitere 20% denken an Hybridwagen
Steuerliche Vorteile bei Dienstwagen
Immer mehr Fahrverbote und die genaue Dynamik von Fahrverboten kann keiner abschätzen.
Gründe für einen raschen Anstieg an Elektroautos in 2019
CO2-Emissionen
Feinstaub, NOx
Ressourcen-endlichkeit
Autarkie Sucher
Versorgt sein
WollerCommodity
Kunden
NeueKunden-
typen• Selbstbestimmt• Ökologisch
motiviert• “Pragmatiker
und Macher”
• Haushaltskunde• Energie ist nicht
im Bewusstsein
• Delegiert seine Flexibilität an Dritte (lokaleVersorger)
Hintergrund und MotivationWo stehen wir im ÖPNV?
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids3
Ziel• Vollständige
Elektrifizierung der Hochbahn Busflotte bis 2030
Betrachtung BetriebshofHamburger Hochbahn AG – Last- und Lademanagement für den ÖPNV
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids4
Ladeinfrastruktur auf dem Betriebshof • Erfordert Umbaumaßnahmen parallel zum Betrieb
Einflussfaktoren• Streckenprofil, Haltestellenabstand, Ampeln,
Verkehrsfluss, Heizung/ Klimaanlage, Außentemperatur, …
• Erfordert Empirik
Begrenzte Anschlussleistung• Erfordert Lademanagement
Übertragung der Daten aus dem Fahrzeug• Erfordert zusätzliche Kommunikationsstränge
Begrenzte Batteriereichweite und lange Ladezeiten• Erfordern Prognosen und Disposit ion (KI)
Das Projekt in Einzelschritten:• Umsetzung Pilotprojekt bis Ende 2018• Sukzessive weitere Ausbaustufen• Steuerung der Abläufe in sechs Depots
Neue Herausforderung durch den E-Bus Einsatz
Lademanagement am Betriebshof bei HHA
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids5
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids6
Datenkonzentrator/Gateway- Daten Sammlung- Zwischenspeicherung- Protokollwandlung- Datenkonvertierung
redundant
IEC 60870-5-104
Measurement (U,I,P,Q)
Betriebshof Management eBMS
- Fahrzeugdisposition- Kommunikation mit den Bussen- StellplatzzuweisungXM
L
Dezentrales Lademanagement
-Intelligentes Lademanagement-Sicherstellen der Mobilität-Verhindern von Überlasten-Flexible Markt- und Netzbetrachtung
2x IEC 60870-5-104 (Firewall protected redundant)
IEC 15118
Zentrale Leitstelle
- Überwachung- Schalten der ladepunkte- Zustandsüberwachung- Notabschaltung (remote)- Blockieren von Ladestationen- Zentrales, netzbasiertes LMS
Umspanntechnik
Fahrzeug -IDLadedauerprognoseVorkonditionierungssignalkm StandState of chargeAufgewendete Energie
Lösung zur Kommunikation auf dem Betriebshof und mit den Zentralen
Systemplattform für Ausprägungen von Lademanagement im Verteilnetz
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids7
InGOmv
InGOlv
Security Proxy
SensorSmart Meter
Secure Connection
Smart Meter Gateway
Field Communication
Control Center
Busdepot
InGOmcDER monitoring / control
InGO
Parkhaus
Betriebsarten(Zentral <> gemischt <>dezentral autark)
AnwendungenSmart Grid und Energiemanagement
Offener Technologie-und Programmier-Stack
Tools für Operationalisierung und Betrieb
Kaskadierende spannungsebenenübergreifende Regelung als Rückfallebenen für mehr Ausfallsicherheit
Bedarf zum gesteuerten und intelligenten Lademanagement
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids8
Hohe Gleichzeitigkeiten treten selten auf Netzausbau unwirtschaftlich
Gesamte Ladeleistung wird nur sehr selten benötigt Hohes Flexibilitätspotential
Quelle:
Diss. Dr R. Uhlig BUW
Maximaler Gleichzeit igkeitsfaktor und kumulierte Ladeleistung in Abhängigkeit der Fahrzeuganzahl bei einer Ladeleistung von 22 kVA
Zusammenfassung Anforderungen Netzintegration ElektromobilitätGleichzeitigkeit und lokale Netzsituation sind zentrale Kenngrößen
Die durch E-Mobilität result ierende Netzbelastung ist im Wesentlichen abhängig von drei Faktoren
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids9
Quelle: Diss. Dr R. Uhlig BUW
ONSNAYY 4x50 SE, Ir=142 A130 A 110 A
160 A
Kabel-überlastung
der Anzahl der Elektrofahrzeuge, ihrer Ladekurve und der aus ihrem Ladeverhalten resultierenden Gleichzeit igkeit sowie
die konkrete lokale Situation im jeweiligen Verteilnetz
Bildquelle Hubject
Leistungsbereitstellung!Begrenzung der Spitzenlast durch Management der Kundenanlage Spannungsabhängige Begrenzung der Ladeleistung P(U)
Bildquelle: FNN
Intelligentes Lade- und Spitzenlastmanagement in der Niederspannung
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids10
• Steuerung von Ladeprozessen kleiner und großer Infrastrukturen
• Überlasterkennung und -beseitigung• Messwerte von Smart Metern, Ladereglern, separaten Netzmessungen, etc. • Berücksichtigung Bedarf EV-Nutzers, des Ladesystems und des Netzzustandes• Mehrere optimierter Ladestrategien: optimierte Zusammenarbeit mit
dezentraler Stromerzeugung• Selbstlernfähigkeit für Dispatching- und Prognosefähigkeit• Autonome Betriebsart
InGOev
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids11
InGOmv
InGOlv
Security Proxy
SensorSmart Meter
Secure Connection
Smart Meter Gateway
Field Communication
Control Center
Busdepot
InGOmcDER monitoring / control
InGO
InGOmg
Gewerbe
Parkhaus
Beispiel Micro Grid Systemplattform für Ausprägungen von Lademanagement im Verteilnetz
Smarte Energieerzeugung und Anlagensteuerung für den optimierten Eigenverbrauch
Nachhaltigkeit durch den Einsatz von „grüner Energie“
Spitzenlastoptimierung und bestmöglicher ökonomische Gesamtbilanz
Unterstützung von Marktschnittstellen
Ziele Energiemanagement für den Mittelstand
Beispiel einer Bündellösung Innogy und PSIIntelligentes Spitzenlastmanagement für Infrastrukturen mit e-Mobilität
12 PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids
Keine
Überwachung
Bedarf zur wirtschaftlichen NetzentwicklungSchritt zu mehr Beobachtbarkeit in erforderlichen Bereichen im Verteilnetz
Eine ausreichend genaue und verlässliche, örtlich differenzierte netzbetreiberseitige Prognose des Zeitpunkts eines Netzengpasses ist für die Niederspannungsnetze ohne Messtechnik nicht möglich. Je näher die Online-Messeinrichtungen für die Netzzustandsüberwachung am Netznutzer sind, desto zielgerichteter können Netzbetreibereingriffe beim Netznutzer vorgenommen werden.
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids13
Offline„Überwachung“
• Auswertung von Zeitreihen
• Vorgabe von festen Zeitfenstern für eine Leistungsbegrenzung auf Basis von Smart-Meter-Daten
ÜberwachungOrtnetzstation
• Online-Messtechnik in Ortnetzstation
• Kombination mit Meter-Daten
• Netzbetreibereingriffe sinnvoll (erhöhte Effektivität)
Überwachung vollständiges Netz
• Nutzung der Online-Messdaten
• Netzbetreibereingriffe sinnvoll (maximale Effektivität)
• Standardmäßig Online-Information verfügbar
Aktuelles System
Aufwand an Zustandsüberwachung
Effektivität Netzeingriff
www.psi.de | www.psienergy.de | www.gridconnect.de
Dr. Marcus Stötzel Senior Grid Expert
PSI GridConnect GmbH Greschbachstrasse 1276229 KarlsruheDeutschland
Telefon: +49 721 94249-26Mobil: +49 174 [email protected]
PSI GridConnect - Intelligenz und Sicherheit für Smart Grids14
I M P R E S S U M
BDEW-Fachkongress Treffpunkt Netze 2019 26. und 27. März 2019 in Berlin
Veranstalter und Herausgeber EW Medien und Kongresse GmbH Reinhardtstr. 3210117 Berlin www.ew-online.de
März 2019
Copyright: Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt vor allem für Vervielfältigungen in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrokopie oder ein anderes Verfahren), Übersetzung und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
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