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Asset Simulation Ein probates Mittel für das Asset Management in Mittelspannungsnetzen

27. TechnikTreff, Berlin, 16. Juni 2009 Andreas Underbrink

© ABB Group TechnikTreff 2009June 23, 2009 | Slide 2

Inhalt

Verteilnetzbetreiber im regulierten Umfeld

Asset Simulation – Ein Werkzeug für Asset Manager

Ziele und Vorgaben

Berechnungsverfahren

Projektbeispiel: Regionaler Netzbetreiber

Ergebnisse und Interpretation

Zusammenfassung


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


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


Asset Simulation Ziele und Vorgaben

Asset

Simulation

Re-Investitionsbedarf

Austauschrate

Betriebsmitteltyp

Altersverteilung

Max. Betriebsmittelalter

Betriebskosten

Netzverluste

Wartung u. Instandhaltung

Störungsbeseitigung


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


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


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


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


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

mie

rte

Fehl

erra

te λ

/ λ

N

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80Alter

Aus

taus

chra

te in

%

Quelle: Technischer Bericht 299 – „Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006


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

e in

m

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50Simulationsjahr

Dur

chsc

hnitt

salte

r


Betriebskosten (Opex)


Re-Investitionskosten (Capex)

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000


EUR

Reparatur Inspektionen Verluste W Def

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000


EUR




Gesamt

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2


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



PM - Kabel (1) Altersabhängige Eingangsdaten


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

rte

Fehl

erra

te λ

/ λ

N

Quelle: Technischer Bericht 299 – Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006


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


Dur

chsc

hnitt

salte

r





0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000


EUR


0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000


EUR




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


Vers

orgu

ngsq

ualit

ät



Freileitungen (1) Altersabhängige Eingangsdaten


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

taus

chra

te in

%

Quelle: Technischer Bericht 299 – Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006


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


Dur

chsc

hnitt

salte

r





0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000


EUR


0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000


EUR




0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4


Nor

mie

rte

Vers

orgu

ngsq

ualit

ät

Interpretation

Inhomogene Altersverteilung

Hohes Durchschnittsalter (40 j.)

Verbesserung der Versorgungs-qualität durch Verjüngung (stark altersabh. Fehlerrate)



Kumulierte Kosten Ergebnisse im Simulationszeitraum


0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000


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

Zurück


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…?“

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