Smart Grid

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Smart Grid

Kompetenz in Energie
Leittechnische Entwicklungen
für Smart Grids aus Beratersicht
BTC Network Forum
Bremen, 8. November 2012
Klaus-Dieter Henke
Unternehmenspräsentation
Kurzportrait
Geschäftsführung
Dr. Rolf Rosenberger
Gründungsjahr
1974
Eigenkapital*
1.486 T€
Mitarbeiter*
56
Umsatz*
6,9 Mio. €
Gesellschafter
RWTÜV GmbH in Essen
Standorte
Hamburg und Düsseldorf
*Stand 2011
 CONSULECTRA Unternehmensberatung GmbH
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Die operativen Beteiligungen der RWTÜV-Gruppe
Eckdaten 2011
Umsatz
~147 Mio. €
Mitarbeiter ~ 1.129
Versicherungsservices
Energie &
Umwelt
Telekommunikation
(At Equity)
RWTÜV
GrundstücksVerwaltungs GmbH
Enviro
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Ver- und Entsorgungsunternehmen
Berater für
Stadtwerke
Regionalversorger und Übertragungsnetzbetreiber
Erzeugungs- und Vertriebsgesellschaften
Bahnstromversorgung
Chemische Industrie
Anlagenbauer im Kraftwerksbereich
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Beratungsfelder
CONSULECTRA
berät bei der Optimierung von Geschäftsprozessen, in strategischen und
organisatorischen Fragen sowie bei Personal- und Vergütungsthemen
bietet im Bereich der IT-Beratung Konzepterstellung, Systemauswahl und
Realisierung von kommerziellen und technischen Systemanwendungen an
plant und berechnet Umspann- und Schaltanlagen bis in die Höchst-
spannungsebene von 500 kV sowie Freileitungstrassen und Kabelanlagen
aller Spannungsebenen
erarbeitet Lösungen für einen wirtschaftlichen und zuverlässigen Betrieb
von Versorgungsnetzen im gesamten Spektrum vom Assetmanagement
bis zur Überwachung und Steuerung in Netzleitstellen
unterstützt Kraftwerksbetreiber und -hersteller bei Planung, Bau, Betrieb
und Instandhaltung von Kraftwerksanlagen
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Wir über uns
Unsere Stärke für Sie
Wir beraten interdisziplinär über traditionelle Bereichsgrenzen hinweg,
herstellerunabhängig und frei von Lieferinteressen
Als Full-Service-Unternehmensberatung decken wir alle Felder
des Consulting ab
Wir bringen ausgewiesene Experten an einen Tisch, die auf breites
betriebliches Know-how und zahlreiche Projekterfahrungen zurückgreifen
Unser Ziel ist die erfolgreiche Umsetzung der konzipierten Lösungen,
der Kundennutzen besitzt für uns absolute Priorität
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Beratungsfelder
Unsere Beratungsfelder
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Agenda
Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven im Netzbetrieb
Smart Grid - eine Definition
Konsequenzen für die Leittechnik
Führung von Niederspannungsnetzen
Zusammenfassung
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Ist-Zustand und Zukunftsperspektiven Netzbetrieb
Netz- und Spannungsebenen
gerichteter
Energiefluss
Höchstspannungsübertragungsnetze
Hoch- und
Mittelspannungsverteilnetze
Niederspannungsverteilnetze
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Veränderungen in den Netz- und Spannungsebenen
Höchstspannungsübertragungsnetze
wechselnder
Energiefluss
Hoch- und
Mittelspannungsverteilnetze
Niederspannungsverteilnetze
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Einspeisung eines Windparks über 1 Monat
installierte Leistung
erzeugte Energie
Quelle: H. Schwarz, R. Bitsch, W. Fichtner: Netzintegration Erneuerbarer Energien in Brandenburg
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Einspeiseleistung
Maximale Einspeisung einer PV-Anlage
Tage sze it
Winterzeit Jan
Winterzeit Feb
Winterzeit Mrz
Sommerzeit Apr
Sommerzeit Mai
Sommerzeit Jun
Sommerzeit Jul
Sommerzeit Aug
Sommerzeit Sep
Sommerzeit Okt
Winterzeit Nov
Winterzeit Dez
Quelle: http://www.enbw.com/content/de/netznutzer/stromverteilnetz/netznutzung/lastprofile/index.jsp
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Ausbau Erneuerbarer Energien
Netzintegration hauptsächlich in den Verteilnetzen
Bruttostromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in TWh
Quellen:
Ist-Zahlen bis 2010: BMU, Zeitreihen zur Entwicklung Erneuerbarer Energien, Juli 2011
Prognosen bis 2030: ewi/gws/prognos, Energieszenarien 2011 für BMWi, Juli 2011
andere Erneuerbare
Biomasse
Geothermie
Photovoltaik
Wind Onshore
Wasserkraft
2010: 103 TWh
Wind Offshore
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EEG-Kennzahlen von Mecklenburg-Vorpommern
gemäß EEG-Abrechnung des ÜNB für 2010
Einspeisung
in GWh und Prozent
installierte Leistung
in MW und Prozent
275,3
7%
130,7
6%
3.742,2
93%
Verteilnetzebene
1.921,7
94%
Übertragungsnetzebene
Verteilnetzebene
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Übertragungsnetzebene
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Veränderungen im Erzeugerpark
Ausbau der regenerativen Energien ist politisch bzw. subventionsgetrieben
und hat nichts mehr mit der Bedarfsverteilung zu tun
Ausgleich Erzeugung und Bedarf
räumlich
Netzausbau Planung
zeitlich
Steuerung von Einspeisern
Regelleistung
optimale Auslastung
Demand Side Management
Speicher
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Smart Grids
Die Energieversorgung wird smart
Smart
Grid
Smart
Home
Smart
City
Smart
Meter
Quelle: Bernhard Fenn, Thorsten Fiedler, Dieter Metz, Hochschule Darmstadt,
Beiträge aus Forschung und Entwicklung, Ausgabe 24, Februar 2010
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Smart Grids
Definition
Smart Grids sind Stromnetze, welche durch ein
abgestimmtes Management mittels zeitnaher und
bidirektionaler Kommunikation zwischen
Netzkomponenten
Erzeugern
Speichern und
Verbrauchern
einen energie- und kosteneffizienten Systembetrieb
für zukünftige Anforderungen unterstützen. 1)
Besonderheiten
Netzeinspeisungen
und Netzlasten
sind nicht exakt
prognostizierund bestimmbar
Hohes Datenaufkommen
und komplexe
Kommunikationsstrukturen müssen
beherrschbar sein
Mini oder Micro Grids als leistungsautonome Teilnetze
Realität:
"Smart Grids sehe ich noch nicht.
Unser Ansatz ist es im Moment,
Kupfer zu vergraben!"
ZfK 07/2011
1)
Alfred Einfalt,
ADRES Concept, Microgrids in Österreich
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Smart Grids
Passen Wunsch und Realität noch zusammen?
Smart Grids
integrative
Betrachtung
aktuelles Marktmodell
Erzeugung
Handel
Vertrieb
Energieeffizienz
entflochtene Strukturen
Umweltverträglichkeit
Wettbewerb und
Kostentransparenz
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Netz
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Konsequenzen Leittechnik
Infrastruktur
Ausbau der Fernwirkverbindungen
Einspeiser
Netzstationen
kombinierte Nutzung verschiedener Übertragungsverfahren
kabelgeführt
Cu / LWL
DSL
Power Line (PLC / BPL)
Funk
GPRS / UMTS / LTE
WLAN
Satellit
TETRA
Richtfunk
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Funktionalität
Höhere Entscheidungs- und Optimierungsfunktionen (HEO) in der Mittelspannung
State Estimation
Online-Lastfluss
Ausfallsimulation
Lastflussoptimierung (OPF)
korrektives Schalten
Einspeise- und Lastprognosen zur vorausschauenden Planung
Einspeisemanagement
Steuerung von Einspeisern
Dokumentation
automatisierte Funktionen zur Fehlerorteingrenzung (Erd-/Kurzschlüsse)
Führung von Informationen aus dem NS-Netz
Überwachung von Sensorinformationen
Transformator-Monitoring
Freileitungsmonitoring
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Systemkonfiguration
Zentrale Leittechnik
Anstieg des Informationsvolumens (Datenmodell, Archive)
erhöhter Datenpflegeaufwand
verstärkte Nutzung von Schnittstellen zu anderen IT-Systemen
Metering
GIS
IT-Sicherheit!
ERP
Aufbau dezentraler Strukturen für die Automatisierungstechnik
regelbarer Ortsnetztransformator
weitergehende Automatisierung abgegrenzter Netzgebiete
Kommunikation dezentraler Komponenten untereinander
(Protokollnormierung)
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Ausrüstungsmerkmale intelligenter Ortsnetzstationen
Ortsnetzregeltransformator oder leistungselektronischer Spannungsregler
Bereitstellung und Betrieb erforderlicher Fernwirk-, Fernüberwachungsund Kommunikationsschnittstellen zum Netzbetreiber, zu Netzkunden,
zu Lieferanten/Händlern, zu Dienstleistern usw.
dezentrale Fernüberwachung und Fernsteuerung bzw. Regelung von
ausgewählten Erzeugungs-, Speicher- und Verbrauchsanlagen im
unterlagerten Niederspannungsnetz (Energie- oder Lastmanagement
und Dienstleistungen des Lieferanten/Händlers)
fernsteuerbare Schaltgeräte (Reduzierung Versorgungsunterbrechung)
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IT-Sicherheit
Rohrnetze
IEC 61970 61850
Gebäude- und
Heimautomation
?
Quelle: IEC Smart Grid Standardization Roadmap, Juni 2010
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Führung von NS-Netzen
Vorteile
Zentralisierung der für die Betriebsführung notwendigen Informationen
Im Schaltablauf greifen MS- und NS-Schaltungen ineinander,
bisher endet die zentrale Betriebsführung am Ortsnetztransformator
Einige wesentliche Informationen aus dem NS-Netz (Messwerte usw.) sind
unter dem Aspekt von verstärkten dezentralen Einspeisungen bzw. Lasten
(Elektromobilität) wichtig und können entsprechend visualisiert werden
Über abgesetzte Arbeitsplätze und Intranet kann auf die Informationen
zugegriffen werden (IT-Sicherheit beachten)
Unterstützung der Störungsbearbeitung
Frage nach Alternativen sei gestattet:
Muss es immer die Übernahme von Massendaten in das Leitsystem sein?
Oder reicht ein komfortabler Zugriff auf das GIS?
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Datenmanagement
Integration ist eine Voraussetzung für die Führung von Niederspannungsoder Niederdrucknetzen in Leitsystemen
Schnittstelle für den Export der Netzdaten in SAP oder GIS heute
schon vorhanden, z. B. für Netzberechnungen
Eingabe der Netzdaten über Datenaufbereitung unrealistisch,
Datenübernahme notwendig
Vergrößerung des Datenmodells um den Faktor 10 und mehr
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Funktionalität
Pflege des dynamischen Schaltzustandes (Nachführungen)
einfaches Handling von Provisorien notwendig
Topologiefunktionen
Darstellung nur im Geoplan
Unterstützung zur schnellen Navigation
Die Integration der NS-Netze ist leittechnisch möglich, aber ist sie
besonders bei großen Netzen wirtschaftlich auch vertretbar?
Die Entwicklung zu Smart Grids wird stärker dezentrale
Automatisierungsansätze erfordern
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Zusammenfassung
Schlussbemerkungen
Die Energiewende führt zu starken Veränderungen im Betrieb vor allem elektrischer Netze.
Der enorme Zubau von dezentralen EEG-Einspeisern trifft vor allem die Verteilungsnetze.
Neben den neuen Herausforderungen zur Sicherstellung der Netzstabilität gelten nach wie
vor die Mechanismen der Anreizregulierung mit ihrem Druck zur Wirtschaftlichkeit in der
Netzführung.
Die Entwicklung zu realen Smart Grids vollzieht sich in einer Kombination aus Netzausbau
und dem Einsatz von IKT.
Der Verarbeitungsumfang von Prozessinformationen wird deutlich größer, allerdings
werden aufgrund der Tendenz zur dezentralen Automatisierung nicht alle Informationen
zentral geführt.
Neue Anforderungen in der Netzleittechnik ergeben sich besonders aus den Aufgaben zum
Einspeisemanagement sowie auch der Nutzung von speziellen SCADA- und HEO-Funktionen
in den unteren Spannungsebenen.
Veränderte Softwarearchitekturen werden zu einer stärkeren Modularisierung von
Funktionsbausteinen führen.
Die Integration der Niederspannungsnetze in Netzleitsysteme bringt Vorteile, ist aber sehr
aufwendig. Ein direkter Zugriff auf ein modernes GIS kann eine sinnvolle Alternative sein.
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Klaus-Dieter Henke
CO NSU LECTRA
Unternehmensberatung GmbH
Weidestraße 122 a
22083 Hamburg
Tel.:
Fax:
E-Mail:
+49 40 27899-213
+49 40 27899-211
[email protected]
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