Smart Operator- Das Projekt zur effizienten Steuerung und Überwachung des Niederspannungsnetzes
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Smart Operator- Das Projekt zur effizienten Steuerung und Überwachung des Niederspannungsnetzes Ulrich Dirkmann, RWE Deutschland AG Dortmund, 28.11.2014
Heutige und zukünftige Energieversorgung
stellt neue Anforderungen an die Netze
Einsatzgebiet des Smart Operators
SEITE 2
Herausforderung der Netzbelastbarkeit und der
Spannungshaltung in den Verteilnetzen
Betroffene
Netzgebiete
Spannung
>106 % Un
>104 % Un
>102 % Un
Strom
> 80 % In
>100 % In
Ergebnis der Netzberechnung eines 20-kV-Teilnetzes der LEW Verteilnetz GmbH mit Fotovoltaik-Einspeisung
SEITE 3
Der Smart Operator regelt selbständig das lokale
Niederspannungsnetz
Betriebskonzept: Der Stromfluss im Ortsnetz:
Tagesverlauf ohne Smart Operator:
Tagesverlauf mit Smart Operator:
Das Ziel ist der Ausgleich von schwankenden Lasten und Einspeisungen im
Stromnetz durch eine intelligente Steuerung in einem abgegrenzten Netzbereich.
SEITE 4
Mit Smart Operator: Erfolgreiches Innovationskonzept
realisiert mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft
Umsetzung definierter Arbeitsaufträge:
1. Konzeption Netzsteuerung / Algorithmus für den
Netzbetrieb Smart Operator.
2. Adaptierbarkeit und
Skalierbarkeit Haussteuerung / Algorithmus für den
Home Energy Controller
3. Entwicklung Intelli-
gente Komponenten
Smart Netzsteuerung / Hard- und Software
4. Entwicklung Home
für den Smart Operator
Energy Controller (HEC) Operator
5. Systemintegration Regelbarer Ortsnetztrafo
und Kommunikation
6. Feldtest Zentraler Netzspeicher
7. Regulierung, Entwick- Intelligente Wärmepumpe
lung Marktmodelle
8. Verwertungsplan Niederspannungsschaltgeräte,
Wechselrichter und Komponenten für
den Netzspeicher
SEITE 5
Der Smart Operator managt den Leistungsfluss
mittels intelligenten Netzkomponenten und HEC
Wetterdaten Smart Operator (Netzsteuerung) Smart Operator Manager
(Netzinformationen)
Intelligente Zähler Regelbarer ON- Netzspeicher Niederspannungs- Ladesäule Home Energy
Transformator schalter Controller (HEC)
HE
SEITE 6
Über den HEC kommuniziert der Smart Operator
mit Haushalten und übermittelt die Steuersignale
Verteilnetz Smart Operator Priorisierung
Smart Operator
Priorisierungskurven aus
aktuellen Netz-
informationen, HEC- und
Wetterdaten erstellen
Steuerung zur Erzielung
eines Gesamtoptimums im
Ortsnetz
HEC Ermittlung optionaler HEC Lastprofile
Lastprofile aus aktuellen und
HEM-PC historischen Einspeise- und
Triana Verbrauchswerten sowie
Wetterdaten
Algorithmus
Bereitstellung optionaler
DB Energieprofile an den Smart
Operator zur Netzoptimierung
LOG
Kunde Steuerung durch SmartHome
Vernetzung mit installierten
Haushaltsgeräten über
SmartHome Smart Home als HEC-
Controller Bestandteil
Informationsbereitstellung
und Steuerung der Geräte
Intelligente HH-Geräte
SEITE 7
Der Aufbau der innovativen Ortsnetze in der Wertachau,
in Kisselbach und in Wincheringen ist realisiert
Drei Demonstrationsnetze für den Praxistest:
> Die Kommunikationsnetze sind in Betrieb:
Kisselbach
− Glasfasernetze: Wertachau und Kisselbach
− Powerline: Wincheringen
> Die Installation der intelligenten Netzkomponenten
ist abgeschlossen:
− Smart Operator
− Netzspeicher
− Regelbare Ortsnetztransformatoren
− Niederspannungsschalter
− Steuerbare Ladesäulen für E-Fahrzeuge
Quelle: Google Maps
− Intelligente Zähler
> 26 Haushalte nehmen an der Netzoptimierung in
der Wertachau teil:
− Die Haushalte wurden mit Home Energy
Controllern und intelligenten Haushaltsgeräten
ausgestattet
− Ein erster Prototyp wurde in der Kita Haren
erfolgreich getestet
SEITE 8
In der Kita Haren kommunizieren erstmals die
intelligenten Geräte vor Ort mit dem HEC
Zukünftige Anforderungen im
Energiemanagement bereits heute abgedeckt:
> Im Energiemanagement der Kita Haren eingebunden
sind Fotovoltaik-Anlage, Wärmepumpe mit
Warmwasserspeicher, Batteriespeicher, Geschirrspüler,
Waschmaschine und Trockner
> Der Home Energy Controller (HEC) ist mit den
installierten Geräten vernetzt und erhält Informationen,
z.B. Last- und Erzeugungsdaten
> Mit Wettervorhersagen, aktuellen und historischen
Einspeise- und Verbrauchswerten werden Prognosen
ermittelt
> Der HEC der Smart Station stellt dem Smart Operator
mögliche Energieprofile zur Netzoptimierung zur
Verfügung
Smart Station
SEITE 9
In der Siedlung „Wertachau“ wurde am 01.07.2014 das
erste intelligente Ortsnetz offiziell in Betrieb genommen
Auswahlkriterien für das Ortsnetz „Wertachau“:
> Abgeschlossenes Siedlungsgebiet
> Direkte Anbindung an das Umspannwerk
Schwabmünchen (20-kV), 2 ON-Stationen
> Leistungsfähige Anbindung an das
Kommunikationsnetz der LEW
> Ortsnetzstromkreise als Ringnetz
mit geöffneten Trennstellen
> 125 Hausanschlüsse
23 Fotovoltaikanlagen
10 Nachtspeicherheizungen
8 Warmwasserspeicher
> Das Ortsnetz wurde im Jahr 1998 verkabelt
> Leerrohre zu den Häusern für Verlegung
eines Glasfasernetzes sind vorhanden
SEITE 10Weitere intelligente Ortsnetze starten im Herbst 2014,
bis 2015 erfolgt Validierung
> Die Inbetriebnahme des ersten intelligenten
Ortsnetzes erfolgte am 01.07.2014 in der
Wertachau (Stadt Schwabmünchen)
> Im Herbst folgen die Inbetriebnahmen in
Kisselbach (Rhein-Nahe-Hunsrück) und
Wincheringen (Mosel-Trier)
> Bis Ende 2015 werden wir Erfahrungen mit dem
Netzkonzept sammeln und die gewonnenen
Erkenntnisse bewerten
> Die Ergebnisse aus dem Projekt fließen in die
Planungs- und Betriebsgrundsätze ein
Start Testbetrieb
Entwicklungsphase Testphase Aufbau Demonetze Validierung
2012 2013 2014 2015
Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4
SEITE 11In der Wertachau ist die erste Erprobungsphase mit
Haushalten, Betriebsmitteln und Netzspeicher gestartet
Demonstrationsnetz Wertachau (Schwabmünchen)
> Mitwirkung von über 110 Haushalten im
Demonstrationsnetz Wertachau
> Aufbau der dezentralen Informations- und
Kommunikationstechnologie (Glasfasernetz) zur
Netzoptimierung zusammen mit der LEW
> Installation von 160 Smart Metern und 26 Home Energy
Controller (HEC) mit ansteuerbaren Haushaltsgeräten
> Zwei Ladesäulen, ein regelbarer Ortsnetz-transformator,
eine Kuppelstelle mit 150 kWh Blei-Gel-Batteriespeicher
und eine Wetterstation
> Permanent Abgleich und Optimierung des
Gesamtsystems im Praxistest unter
Berücksichtigung von
– Netzzustand und physikalisch-technischer Effekte im
Netz
– Individuellem Kundenverhalten
> Die ersten Auswertungen zeigen, dass die Geräte in
Betrieb zuverlässig sind
SEITE 12In Kisselbach erfolgt die Netzoptimierung mittels
Batterie, Ladesäulen und Niederspannungsschalter
Demonstrationsnetz Kisselbach (Rhein-Nahe-Hunsrück)
> Mitwirkung von über 140 Haushalten im
Demonstrationsnetz
> Die Installation von Smart Operator und Smart
Metern sowie Netzkomponenten und LWL-
Kommunikationstechnik ist abgeschlossen
– Nahezu flächendeckende Ausstattung der
Haushalte mit Smart Metern
– Zwei Ladesäulen, eine Kuppelstelle mit
150 kWh Blei-Gel-Batteriespeicher und eine
Wetterstation
> Netzkomponenten und Smart Meter
kommunizieren mit dem Smart Operator
> Betrieb und Monitoring des Gesamtsystems im
realen Netzbetrieb
> Die Inbetriebnahme des Demonetzes in Kisselbach
findet am 27.09.2014 statt
SEITE 13In Wincheringen werden zwei Speichertechnologien und
die Kommunikation im Smart Grid über Powerline erprobt
Demonstrationsnetz Wincheringen (Mosel-Trier)
> Die Verbindung der Haushalte, Netzkomponenten und
zweier Netzspeicher mit dem Smart Operator sind
über Powerline-Technologien realisiert
> Netzbereich „Im alten Wingert“
– Breitband-Powerline (B-PLC)
– Eine Netzkuppelstelle und zwei mittelgroße
Batteriespeicher (je 30 kWh)
• Blei-Gel-Technologie
• Lithium-Ionen-Technologie
> Netzbereich „Schule“
– Schmalband-Übertragung (G3-PLC)
– Ein RONT, zwei Netzkuppelstellen, eine
Wetterstation, eine Ladesäule
> Derzeit erfolgen Maßnahmen zur Stabilisierung der
Übertragungsstrecken und Gerätekommunikation
> Die Inbetriebnahme des Demonetzes in Wincheringen
ist für Q4/2014 geplant
SEITE 14Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
SEITE 15Sie können auch lesen
