Le chemin vers les smart grid

egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens

Bernhard Rindt egrid consulting 1 6.ppt

>> Mit Intelligenz statt nur mit Kupfer.

Smarter Netzausbau unter Betrachtung dezentraler Einspeisungen von Profis für Profis

THRID NATIONAL CONFERENCE Domaine des Iles, Siom [VS]

September 2013



Quelle:

Modellierung der Last

http://www.ruhrenergy.de/makeit/cms/cms_upload/energystatenrw/Bilder/Forschung/521_RWTH_IFHT_Logo_mit_eng_b200.jpg



Quelle:

Modellierung der Last im Jahr 2050 gemäß Verteilung in 2012

http://www.ruhrenergy.de/makeit/cms/cms_upload/energystatenrw/Bilder/Forschung/521_RWTH_IFHT_Logo_mit_eng_b200.jpg



Motivation und Vision

Energiezukunft verändert die Struktur und Aufgabe der Verteilnetze evolutionär

Geschwindigkeit ist um ein vielfaches höher wie bei vergangene Änderungen

Über 90% der solaren Energiegewinner speisen in die Verteilnetze ein

Intelligenz zur Steuerung und Speicherung wird elementar

egrid wird einen Beitrag zur effizienten Umsetzung haben

Folie 4



Drei Stufen eine neue Perspektive Intelligent zur Energiewirtschaft der Zukunft

Wissensbasierte

Netzanalyse

Netzaufnahme

Digitalisierung GIS

Einspeise Simulation

Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Netzmessung

und Validierung

Messpunkte Planen und Einbringen

Messaufnahme (3-6 Monate) und

Auswerten

Messpunkte kont. Betreiben

und Optimieren

Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Applikationsbasierte Netzoptimierung

Applikationen und Regelkomponenten

planen

Regelkomponenten einbringen

und Optimieren

Applikationsdienst betreiben

Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)

Beratungsdienstleistung, Projektleitung und Betrieb

Analyse, Optimierung und Monitoring der CAPEX & OPEX (unter regulativen Bedingungen)

Folie 5



Säule 1 - Netzmessung und Validierung

Folie 6

Wissensbasierte

Netzanalyse

Netzaufnahme

Digitalisierung GIS


Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Netzmessung

und Validierung



Auswerten


und Optimieren

Umsetzungs-planung

und

-realisierung



planen


und Optimieren


Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)





Grundmodell zur Netzberechnung im Nieder- und Mittelspannungsnetz

Im Grundmodell werden folgende Größen berücksichtigt

Leitungslängen Leitungstypen Standardisierte Leistungen

für Erzeuger/Verbraucher

Die softwarebasierte Netzberechnung ermöglicht grafische und tabellarische Auswertungen

Folie 7



Smart Meter Daten liefern Verbrauchsinformation

• Flächendeckende Ausbringung von Smart Metern für Verbraucher größer 6.000 kWh/a

• Lastprofile fließen in die dynamische Netzberechnung ein

• Verhalten von Verbraucher und Erzeuger wird transparent

• Lastwerte präzisieren Ergebnisse der statischen Netzberechnung

Folie 8



Lastmodell – 5 zentrale Einflussfaktoren auf den Lastgang

Stochastische Lastprofile

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

500

1000

1500

2000

2500

3000

Uhrzeit

Gesam

tleis

tung in

W

• Besitzwahrscheinlichkeit

• Haushaltsgröße

• Einschaltzeitpunkt • Tag

• Einschalthäufigkeit • Tag • Monat

• Haushaltsgröße • Gerätepark

• Benutzungsdauer

• Monat • Haushaltsgröße

• Leistung

Folie 9



Die Solarpotentialanalyse als Basis für eine „smarte Netzentwicklung“

Einbindung Solarpotentialdaten

C:/Users/carmen/Videos/Solarkataster Allgäu Ist mein Hausdach für eine Solaranlage geeignet .mp4



Säule 2 - Netzmessung und Validierung

Folie 11

Wissensbasierte

Netzanalyse

Netzaufnahme

Digitalisierung GIS


Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Netzmessung

und Validierung



Auswerten


und Optimieren

Umsetzungs-planung

und

-realisierung



planen


und Optimieren


Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)





Modellspezifikation

Modifiziertes Grundmodell

Grundmodell

Verifikation

Daten aus GIS-Systemen

Folie 12

Erweiterung der wissensbasierten Netzanalyse um effiziente Netzmessung

Smart Meter Daten

Solarpotentialanalyse

Messwerte

Betriebsmitteldaten

Stochastische Lastprofile

Erfahrungswerte



Netzmessung im Mittel- und Niederspannungumfeld

Einbringen von Messpunkten in Ortsnetzstationen an Einspeisepunkten oder auch direkt im Leitungsstrang

Echtzeitmessung über mindestens eine halben Jahreszyklus

Automatisierte Auswertung zur Spitzenerkennung und regelmäßiges Reporting

Optimale Netzplanung basierend auf Erfahrung und Messwerten

Folie 13



Anzahl der Messstellen Durch Erfahrung optimiert

Folie 14

Reduktion der Messstellen durch

fundierte Erfahrungswerte entwickelte Algorithmen



Säule 3 - Applikationsbasierte Netzoptimierung

Folie 15

Wissensbasierte

Netzanalyse

Netzaufnahme

Digitalisierung GIS


Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Netzmessung

und Validierung



Auswerten


und Optimieren

Umsetzungs-planung

und

-realisierung



planen


und Optimieren


Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)





Folie 16

Das AÜW-Smart Grid

0

1

2

3

4

5

Spannungsband

Regeldynamik

lokaleWirksamkeit

Wirkungsgrad

symmetrierendeEigenschaft

Realisierbarkeit

Eigenschaften der Smart Grid Komponenten

UW-Regelung0

1

2

3

4

5

Spannungsband

Regeldynamik

lokaleWirksamkeit

Wirkungsgrad


Realisierbarkeit


UW-Regelung

Speicher0

1

2

3

4

5

Spannungsband

Regeldynamik

lokaleWirksamkeit

Wirkungsgrad


Realisierbarkeit


UW-Regelung

Speicher

RONT

0

1

2

3

4

5

Spannungsband

Regeldynamik

lokaleWirksamkeit

Wirkungsgrad


Realisierbarkeit


UW-Regelung

Speicher

RONT

P/Q-Regelung

0

1

2

3

4

5

Spannungsband

Regeldynamik

lokaleWirksamkeit

Wirkungsgrad


Realisierbarkeit


UW-Regelung

Speicher

RONT

P/Q-Regelung

0

1

2

3

4

5

Spannungsband

Regeldynamik

lokaleWirksamkeit

Wirkungsgrad


Realisierbarkeit


UW-Regelung

Speicher

RONT

P/Q-Regelung

0

1

2

3

4

5

Spannungsband

Regeldynamik

lokaleWirksamkeit

Wirkungsgrad


Realisierbarkeit


UW-Regelung

Speicher

RONT

P/Q-Regelung

40 Messstellen Stationen, Verbraucher und Einspeiser

Mittel- und Niederspannungsebene

Regelung Regelung Umspannwerk-Trafo HS-MS

Batteriespeicher

2 RONT MS/NS

P/Q-Regelung für 4 Wechselrichter

Ansteuerung von

Biogas-Anlagen

E-Car Ladeeinrichtungen

Die Kombination der Ansätze ergibt ein ganzheitliches Regelkonzept



Folie 17

Aktives Verteilnetz:

Regelungs- und Schaltfunktionen in Echtzeit

Messwerte werden dezentral gemessen und zum Regelsystem übertragen

Netzbeeinflussung erfolgt über die Stellgrößen Blindleistung und Wirkleistung an Umrichtern, sowie der Stufung der Trafos

Aktives Einbinden von dezentralen Speichern

Dezentrales Energiemanagement:

Erzeugersteuerung (Biogas, Blockheizkraft) nach Leistungsbedarf

Energiespeicher (zentral und dezentral)

Virtuelle Kraftwerke

Applikationsbasierte Netzoptimierung Ganzheitliche Steuerung im Mittel- und Niederspannungsbereich



Folie 18

Wissensbasierte

Netzanalyse

Netzaufnahme

Digitalisierung GIS


Umsetzungs-planung

und

-realisierung

Netzmessung

und Validierung



Auswerten


und Optimieren

Umsetzungs-planung

und

-realisierung



planen


und Optimieren


Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)



Analyse, Optimierung und Monitoring der Kosten Transparenz in der Asset Planung



15- 20% Einsparung gegenüber Planausbau


Folie 19


Wissensbasierte

Netzanalyse

Netzmessung

und Validierung

Applikationsbasierte

Netzoptimierung

Netzaufnahme

Digitalisierung

GIS

Einspeise

Simulation

Umsetzungs-

planung

und

-realisierung

Messpunkte

Planen und Einbringen

Messaufnahme

(3-6 Monate) und

Auswerten

Messpunkte kont.

Betreiben

und Optimieren

Umsetzungs-

planung

und

-realisierung

Applikationen und

Regelkomponenten

planen

Regelkomponenten

einbringen

und Optimieren

Applikationsdienst

betreiben

Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)

Analyse, Optimierung und Monitoring der CAPEX & OPEX (unter regulativen

Bedingungen)

25 - 40% Einsparung gegenüber Planausbau

Kumulierte Einsparungen gegenüber Netzausbau nach branchenüblichen Planungsrichtlinien, validiert durch die RWTH Aachen und Siemens




0

2'000

4'000

6'000

8'000

10'000

12'000

14'000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

GewSt

Zins

Afa

OPEX

0

2'000

4'000

6'000

8'000

10'000

12'000

14'000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart OPEX

AFA

Zins

GewSt

5 Jahre

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart

OPEX

AFA

Zins

GewSt

15 Jahre

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart

OPEX

AFA

Zins

GewSt

10 Jahre 20 Jahre

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart

OPEX

AFA

Zins

GewSt

25 Jahre

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart OPEX

AFA

Zins

GewSt

30 Jahre

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart

OPEX

AFA

Zins

GewSt

35 Jahre

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart

OPEX

AFA

Zins

GewSt

40 Jahre

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart

OPEX

AFA

Zins

GewSt

Smart Grid Konventioneller Ausbau

0 50'000 100'000 150'000 200'000 250'000 300'000 350'000 400'000

konventionell

Smart OPEX

AFA

Zins

GewSt

Kumulierte

Kosten

Analyse, Optimierung und Monitoring der CAPEX & OPEX Gesamteinsparung



Folie 21


Wissensbasierte

Netzanalyse

Netzmessung

und Validierung


Netzaufnahme

Digitalisierung GIS


Umsetzungs-planung

und

-realisierung



Auswerten

Messpunkte kont. Betreiben und Optimieren

Umsetzungs-planung

und

-realisierung


planen


und Optimieren


Unterstützung

des

netzoptimierten

Betriebs

(opt.

Betriebs-

Führung)





Kumulierte Einsparungen gegenüber Netzausbau nach herkömmlichen Planungsrichtlinien, validiert von der RWTH Aachen




"Die größte Schwierigkeit der Welt besteht nicht darin, Leute zu bewegen, neue Ideen anzunehmen, sondern alte zu vergessen." John Maynard Keynes (Englischer Ökonom)

Interesse an mehr Information zum Thema Intelligenter Netzausbaus? www.egrid.de oder +49 173 703 706 1

Diskussion

Folie 22

http://www.egrid.de/

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