27. TechnikTreff, Berlin, 16. Juni 2009 Andreas Underbrink ... · Asset Simulation Ein probates...
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Asset Simulation Ein probates Mittel für das Asset Management in Mittelspannungsnetzen
27. TechnikTreff, Berlin, 16. Juni 2009 Andreas Underbrink
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Inhalt
Verteilnetzbetreiber im regulierten Umfeld
Asset Simulation – Ein Werkzeug für Asset Manager
Ziele und Vorgaben
Berechnungsverfahren
Projektbeispiel: Regionaler Netzbetreiber
Ergebnisse und Interpretation
Zusammenfassung
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Verteilnetzbetreiber (VNB) im regulierten Umfeld
Bundes-Netzagentur (BNA) definiert die Erlösobergrenzen pro Regulierungsperiode auf Basis von folgenden Merkmalen
Netzstruktur
Effizienz
Versorgungsqualität
VNB reduzieren die Kosten mit Hilfe des Asset Managements
Erlös = Kosten + Gewinn
Gewinn = Erlös - Kosten
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Asset Simulation Ein Werkzeug für Asset Manager
t?
Simulation des zukünftigen Verhaltens von Netzkomponenten basierend auf Beobachtungen in der Vergangenheit
Ca. 80 % der Stromversorgungsqualität wird durch das Ausfallverhalten von MS-Kabeln und -Freileitungen bestimmt
Ca. 70 % der Investitionen der VNB fließen in MS-Kabel und -Freileitungen
Simulation der Assets Kabel und Freileitungen
Asset – Betriebsverhalten in der Vergangenheit Zukunft
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Asset Simulation Ziele und Vorgaben
Asset
Simulation
Re-Investitionsbedarf
Austauschrate
Betriebsmitteltyp
Altersverteilung
Max. Betriebsmittelalter
Betriebskosten
Netzverluste
Wartung u. Instandhaltung
Störungsbeseitigung
Versorgungsqualität
Defizitenergie (W Def)
Unterbrechungs-häufigkeit
Nicht-Verfügbarkeit
Mengengerüst
Verkabelungsgrad
Verteilung von Betriebsmitteltypen
Altersverteilung
Netzverluste
Austausch- und IH-Rate
Zielnetzvorgaben
Wartungszyklen
vorzeitiger Betriebsmittelaustausch
Störungsverhalten
Anzahl der Störungen
Jahresdefizitenergie
Altersabhängige Ausfallraten
Ausgangssituation Zukunft
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Projektbeispiel: Regionaler Netzbetreiber Beschreibung des untersuchten Versorgungsgebiets
1 Umspannwerk
1 x 40 MVA
1 x 31,5 MVA
346 km Leitungslänge (20-kV)
129 km VPE -Kabel
44 km Papier-Masse-Kabel
173 km Freileitung
Anzahl Lasten: 349
TN-Höchstlast: 42 MVA
Leitungsverluste: 1500 MWh/a
Anzahl der Störungen durchKabel u. Leitungsfehler: 10,6 /a
Durchschnittliche Unterbrechungshäufigkeit (SAIFI): 0,63 /a
Durchschnittliche Nicht-Verfügbarkeit (SAIDI): 47,8 min/a
Nicht gelieferte Energie durch Kabel u. Leitungsfehler: 18,7 MWh/a
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Installierte Kabel- und Freileitungslängen
Projektbeispiel Altersverteilung
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Alter
Läng
e in
m
FLPMVPE
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Projektbeispiel Basisparameter (VPE – Kabel)
Parameter Wert Einheit
Reparatur-Materialaufwand (Fehlermuffe) 2.000 €
Reparaturzeit 13 h
Defizitenergie W Def 6.300 kWh/a
Kosten für W Def (Umsatzverluste) 3 €/kWh
Anzahl Unterbrechungen 3,3 1/a
Stundensatz 65 €/h
Wartungszyklus 7 a
Wartungsdauer 1 h
Wartungs-Materialaufwand 0
Anzahl der Endverschlüsse 101
Re-Investitionskosten 70 €/m
Netzverluste Gesamt 546.000 kWh/a
Verlustkostenbewertung 0,0598 €/kWh
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Fehlerrate (λN = 0,0113 /a km)
VPE - Kabel (1) Altersabhängige Eingangsdaten
Betriebsmittel-ÜberlebensrateMaxA = 65aErsA = 85%
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0 20 40 60 80Alter
Nor
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te λ
/ λ
N
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80Alter
Aus
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%
Quelle: Technischer Bericht 299 – „Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006
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Mengengerüst
VPE - Kabel (2) Ergebnisse im Simulationszeitraum
Durchschnittsalter
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
0 10 20 30 40 50
Simulationsjahr
Läng
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0
5
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0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
Dur
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salte
r
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Betriebskosten (Opex)
VPE - Kabel (3) Ergebnisse im Simulationszeitraum
Re-Investitionskosten (Capex)
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
EUR
Reparatur Inspektionen Verluste W Def
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
EUR
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Versorgungsqualität
VPE - Kabel (4) Ergebnisse im Simulationszeitraum
Gesamt
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
Nor
mie
rte
Vers
orgu
ngsq
ualit
ät
Interpretation
Relativ homogene Altersverteilung
Junges Durchschnittsalter (<20 j.)
Zunächst leichte Verschlechterung der Versorgungsqualität infolge der altersabhängigen Störungsrate
Dann deutliche Verbesserung der Versorgungsqualität durch Netzverschlankung (85% Erneuerungsquote) und Verjüngung
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Fehlerrate (λN = 0,0113 /a km)
PM - Kabel (1) Altersabhängige Eingangsdaten
Betriebsmittel-ÜberlebensrateMaxA = 65aErsA = 85%
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60Alter
Aus
taus
chra
te in
%
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0 20 40 60 80Alter
Nor
mie
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Fehl
erra
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/ λ
N
Quelle: Technischer Bericht 299 – Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006
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Mengengerüst
PM - Kabel (2) Ergebnisse im Simulationszeitraum
Durchschnittsalter
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
45.000
50.000
0 10 20 30 40 50
Simulationsjahr
Läng
e in
m
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
Dur
chsc
hnitt
salte
r
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Betriebskosten (Opex)
PM - Kabel (3) Ergebnisse im Simulationszeitraum
Re-Investitionskosten (Capex)
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
EUR
Reparatur Inspektionen Verluste W Def
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
180.000
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
EUR
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Versorgungsqualität
PM - Kabel (4) Ergebnisse im Simulationszeitraum
Interpretation
Inhomogene Altersverteilung
Hohes Durchschnittsalter (37 j.)
Verbesserung der Versorgungs-qualität durch Netzverschlankung(85% Erneuerungsquote, keine altersabh. Fehlerrate)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
Vers
orgu
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ualit
ät
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Fehlerrate (λN = 0,0257 /a km)
Freileitungen (1) Altersabhängige Eingangsdaten
Betriebsmittel-ÜberlebensrateMaxA = 65aErsA = 100%
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0 20 40 60 80Alter
λ / λ
N
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60Alter
Aus
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chra
te in
%
Quelle: Technischer Bericht 299 – Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006
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Mengengerüst
Freileitungen (2) Ergebnisse im Simulationszeitraum
Durchschnittsalter
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
180.000
200.000
0 10 20 30 40 50
Simulationsjahr
Läng
e in
m
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
Dur
chsc
hnitt
salte
r
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Betriebskosten (Opex)
Freileitungen (3) Ergebnisse im Simulationszeitraum
Re-Investitionskosten (Capex)
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
45.000
50.000
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
EUR
Reparatur Inspektionen Verluste W Def
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
EUR
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Versorgungsqualität
Freileitungen (4) Ergebnisse im Simulationszeitraum
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
Nor
mie
rte
Vers
orgu
ngsq
ualit
ät
Interpretation
Inhomogene Altersverteilung
Hohes Durchschnittsalter (40 j.)
Verbesserung der Versorgungs-qualität durch Verjüngung (stark altersabh. Fehlerrate)
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Betriebskosten (Opex)
Kumulierte Kosten Ergebnisse im Simulationszeitraum
Re-Investitionskosten (Capex)
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
0 10 20 30 40 50Simulationsjahr
EUR
VPE PM FL
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
1.400.000
1.600.000
0 10 20 30 40 50Simjulationsjahr
EUR
VPE PM FL
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Zusammenfassung
Ein geeignetes Werkzeug für mittel- und langfristige Budgetplanung
Zusammen mit der Zielnetz- und IH- Strategieplanung kann der Asset Manager m. H. v. Asset Simulationen folgende Netzmerkmale optimieren:
Investitionszeitpunkte
Netzstrukturen
Netzbetrieb
Versorgungszuverlässigkeit
Asset Simulation als „Planspiel“ für unterschiedliche Investitions- und Betriebsstrategien
„Was wäre wenn…?“