Le chemin vers les smart grid
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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
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
Bernhard Rindt egrid consulting 1 6.ppt
Quelle:
Modellierung der Last
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
Bernhard Rindt egrid consulting 1 6.ppt
Quelle:
Modellierung der Last im Jahr 2050 gemäß Verteilung in 2012
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
Bernhard Rindt egrid consulting 1 6.ppt
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
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
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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
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
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Säule 1 - Netzmessung und Validierung
Folie 6
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)
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
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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
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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
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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
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Die Solarpotentialanalyse als Basis für eine „smarte Netzentwicklung“
Einbindung Solarpotentialdaten
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Säule 2 - Netzmessung und Validierung
Folie 11
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)
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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
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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
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Anzahl der Messstellen Durch Erfahrung optimiert
Folie 14
Reduktion der Messstellen durch
fundierte Erfahrungswerte entwickelte Algorithmen
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Säule 3 - Applikationsbasierte Netzoptimierung
Folie 15
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)
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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
symmetrierendeEigenschaft
Realisierbarkeit
Eigenschaften der Smart Grid Komponenten
UW-Regelung
Speicher0
1
2
3
4
5
Spannungsband
Regeldynamik
lokaleWirksamkeit
Wirkungsgrad
symmetrierendeEigenschaft
Realisierbarkeit
Eigenschaften der Smart Grid Komponenten
UW-Regelung
Speicher
RONT
0
1
2
3
4
5
Spannungsband
Regeldynamik
lokaleWirksamkeit
Wirkungsgrad
symmetrierendeEigenschaft
Realisierbarkeit
Eigenschaften der Smart Grid Komponenten
UW-Regelung
Speicher
RONT
P/Q-Regelung
0
1
2
3
4
5
Spannungsband
Regeldynamik
lokaleWirksamkeit
Wirkungsgrad
symmetrierendeEigenschaft
Realisierbarkeit
Eigenschaften der Smart Grid Komponenten
UW-Regelung
Speicher
RONT
P/Q-Regelung
0
1
2
3
4
5
Spannungsband
Regeldynamik
lokaleWirksamkeit
Wirkungsgrad
symmetrierendeEigenschaft
Realisierbarkeit
Eigenschaften der Smart Grid Komponenten
UW-Regelung
Speicher
RONT
P/Q-Regelung
0
1
2
3
4
5
Spannungsband
Regeldynamik
lokaleWirksamkeit
Wirkungsgrad
symmetrierendeEigenschaft
Realisierbarkeit
Eigenschaften der Smart Grid Komponenten
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
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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
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Folie 18
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)
Analyse, Optimierung und Monitoring der Kosten Transparenz in der Asset Planung
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15- 20% Einsparung gegenüber Planausbau
20- 30% Einsparung gegenüber Planausbau
Folie 19
Beratungsdienstleistung, Projektleitung und Betrieb
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
Analyse, Optimierung und Monitoring der Kosten Transparenz in der Asset Planung
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
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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
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
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Folie 21
Beratungsdienstleistung, Projektleitung und Betrieb
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)
15- 20% Einsparung gegenüber Planausbau
20 - 30% Einsparung gegenüber Planausbau
25 - 40% Einsparung gegenüber Planausbau
Kumulierte Einsparungen gegenüber Netzausbau nach herkömmlichen Planungsrichtlinien, validiert von der RWTH Aachen
Analyse, Optimierung und Monitoring der Kosten Transparenz in der Asset Planung
egrid – eine Dienstleistung des Allgäuer Überlandwerk und Siemens
Bernhard Rindt egrid consulting 1 6.ppt
"Die größte Schwierigkeit der Welt besteht nicht darin, Leute zu bewegen, neue Ideen anzunehmen, sondern alte zu vergessen." John Maynard Keynes (Englischer Ökonom)
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