systemanalyse – lösungsstrategie strom smart grids / smart ... · 1 systemanalyse –...
Post on 01-Nov-2019
10 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
Systemanalyse – Lösungsstrategie StromSmart Grids / Smart MeteringFVS Workshop 2008, ZSW Stuttgart
Dr.-Ing. Christof WittwerGruppe Betriebsführung und Systemregelung
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
3
Anteil an der Stromerzeugung in D (2007)
Anteil Erneuerbarer
Energien an der ges.
Stromerzeugung von 616 TWh 14,2%davonPhotovoltaik 0,57%
4
Integration
Herausforderung:
Integration dezentraler und fluktuierender Erzeugung in das Gesamtsystem der Energieversorgung
• EEG (neu): Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis 2020 auf mindestens 30 Prozent erhöhen
• KWKG (neu): Erhöhung der Stromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung in der Bundesrepublik Deutschland auf 25 Prozent …
5
Energie- und Netzmanagement, Smart Grid
Ausgangspunkt:
■ Grundlegende Umgestaltung der Stromverteilnetze weg von der zentralen Struktur hin zu einer Mischung aus zentraler und dezentraler Erzeugung und Einspeisung
400 V
10 / 20 kV
110 / 220 / 380 kV
Import/Export
Operation
6
Management in Verteilnetzen („Smart Grids“)
Leitzentrale
PV +Last Batterie
Management
Brenn-stoffzelle
BHKWLast Betrieb
Vorhersagen
10 kV
400 V
■ Energiemanagement- und Betriebsführungssysteme zur Integration dezentraler Erzeuger, Speicher und Lasten
■ Software und Hardware für Steuersysteme
■ Virtuelle Kraftwerksverbünde
■ Intelligente Laststeuerung („Demand Side Management“)
■ Intelligente Zählersysteme, Multispartenmetering
■ Netzdienstleistungen
■ Energiekonzepte
7
Energie- und Netzmanage-ment
Herausforderungen:
■ Integration dezentraler Erzeugung im Verteilnetzbetrieb
■ Besondere Berücksichtigung der Erzeugungsprofile fluktuierender Erzeuger (Wind, PV usw.)
■ Integration gekoppelter thermisch-elektrischer Systeme (BHKW)
■ Berücksichtigung der Anforderungen aus der technischen Netzinfrastruktur (z.B. Auslastung von Netzleitungen bei hoher Einspeisung aus Photovoltaik)
■ Einbeziehung von Verbrauchern als „aktive“ Partner (zum Beispiel über dynamische Tarife)
■ Ausnutzung der neuen Möglichkeiten der Kommunikationtechnik (Beispiel: Monitoring und Betriebsführung auch kleinerer dezentraler Lasten und Erzeuger wird möglich)
■ Beeinflussung der Netzqualität durch verteilte Erzeuger möglich (z.B. Spannungshaltung)
400 V
10 / 20 kV
110 / 220 / 380 kVImport/Export
Operation
400 V
10 / 20 kV
110 / 220 / 380 kVImport/Export
Operation
8
Energie- und Netzmanage-ment
Lösungen: •Intelligentes Energiemanagementsystem PoMS zur optimierten Betriebsführung verteilter Komponenten im Verteilnetz erlaubt optimierten Betrieb (flexible Optimierungskriterien: ökonomisch, ökologisch, technische Kriterien …)
PCU: PoMS Central Unit
PIB: PoMS Interface Box
PIB PCU
Steuerung
PV +Last Batterie
PCU
BZ BHKWLast Industrie
Prognose
20 kV
400 V
9
Energie- und Netzmanagement
■ Prognosen von Last und Erzeugung
■ Berücksichtigung von Bezugskosten und Einspeisungsvergütung
■ Definition der Gütekriterien
■ Optimierungsverfahren zur Fahrplanerstellung
10
Energie- und Netzmanagement
Voraussetzung für PoMS:
Intelligente vernetzte Systeme
■ Internet-integrierbare Embedded Systems mit frei programmierbaren Regelungssystemen
■ Systemintegration durch Gatewayfunktionalität
■ Einsatz auch für skalierbare Monitoringsysteme
11
Energie- und Netzmanagement
LangzeitEnergiebilanz
ms
Tage
min
sec
h
Zeitliche Auflösung
Erzeuger-modelle
WKA
PV
BHKW
TransienteSimulationzeitlich hochaufgelöst
QuasistationärLastflussanalyse
Energiemanagement Betriebsführung
Notwendig für optimierten Betrieb dezentraler Systeme:
Modellierung und Simulation aller Komponenten und Systemebenen
12
Betriebsführungs-
assistent
■ Erstellung und Visualisierung von Fahrplänen für dezentraler Komponenten
■ Konkrete Anwendung: Betriebsführungsassistent für Betriebspersonal der Leitwarte der Badenova
Energie- und Netzmanagement
13
Vom “Smart Metering” zum “Smart Grid”
Herausforderung:
■ Nutzung intelligenter Zähler- und Komunikationstechnologien als Schnittstelle zwischen dezentralen Erzeugern und Lasten und zentralem Netz- und Energiemanagement durch EVU, Netzbetreiber und Stromhändler
■ Multispartenansatz: Elektrizität, Wärme, Wasser
■ Zugeschnittene Lösungen für verschiedene Verbrauchergruppen ( Privathaushalte, Gewerbe, Industrie)
■ Standardisierte durchgängige Kommunikationslösungen (vereinheitlichte Protokolle und Schnittstellen)
■ Einbeziehung des „Nutzers“ (sozialwissenschaftlicher Aspekt!)
14
Visualisierung überTFT-Display / Web-Portal
Aktuelle Leistung (W)Energieverbrauch Strom, Gas (kWh)Kosten (€)CO2-Emissionen
TarifsignalEchtzeitanzeigeTages-/Wochen-/JahresübersichtenVergleiche mit Vorjahresverbräuchen
EWE Box: IP-basiertes Metering System
Transparenz, Feed Back System für flexible Tarife
16
EWE Box: IP-basiertes Metering System
■ Feldtest bei EWE wurde erfolgreich gestartet
■ Ca 400 Systeme installiert, davon ca. 160 EWE-Boxen
■ Installation weitestgehend problemlos Plug&Play, ISE administriert
■ Feedback durch Display, Webportal und monatliche Verbrauchsinformation funktioniert problemlos
■ Sozialwissenschaftliche Begleitforschung: sehr positive Resonanz, viele potentielle Interessenten
18
Modellregion Cuxhaven
Konsortium mit über 20 Partnern unter Führung von EWE
Förderung im Rahmen der eEnergy-Ausschreibung des BMWi
eTelligence: eEnergy Projekt EWE, Fraunhofer Allianz
19
Stromspeicher im Smart Grid
Herausforderung:
Kompensation der Erzeugungsfluktuationen durch kostengünstige, dezentrale und gut verfügbare Speicher
Idee: „V2G“ – Vehicle to Grid
Quel
le:
ww
w.e
lekt
roau
to-t
ipp.d
eQ
uel
le:
ww
w.e
lekt
roau
to-t
ipp.d
e
20
Plug-In Fahrzeug-Konzept
■ Nachhaltige Energieversorgung für Fahrzeuge
Wind, Wasser, PV, Biomasse…
■ Beitrag zur Lösung des Speicherproblems der Stromnetze
zunehmender Anteil erneuerbarer Energien
( 2007: 14,2%
2020: 20%)
Hybrid oder
Elektrofahrzeug
21
Flottenversuch Elektromobilität (VW, EON,…)
BMU-geförd. Projekt / Gesamtvol. >32 Mio € / Laufz. 4 J.
Entwicklung eines Hybrid-Plug-In-Fahrzeugs und Feld-Tests mit 20 Fahrzeugen durch VW + weit. Partner
Ziel:
Nutzung von Strom aus EE für die Mobilität
Nutzung von Traktionsbatt. als Puffer für das Stromnetz
ISE bearbeitet folgende Themen:
Netzintegration: Schnittstelle Fahrzeug / Netz
Energieflussmanagement stationär / mobil
Smart Metering
Ladekonzepte u. Ladetechnik
22
Fazit
Ein 'Smart Grid' wird sich in Stufen entwickeln, vom Smart Metering System zur aktiven Steuerung von Netzen, dezentralen Erzeugern und Verbrauchern
Das Smart Grid wird unerlässlich sein, um einen hohen Anteil von regenerativen Energiesystemen mit zeitlich fluktuierender Leistung zu integrieren
e-mobility kann in Smart Grids den Bedarf an Regel- und Ausgleichenergiebereitstellung hervorragend ergänzen
top related