Okos hálózatok egy villamosenergia szolgáltató szemszögéből

Okos hálózatok egy villamosenergia szolgáltató szemszögéből Okos Jövő Innovációs Klaszter Bessenyei Tamás – ELMŰ Nyrt. [email protected]

1

Napirend - Bevezetés – Mi a smart grid? - Smart grid jövőkép – Mire számítunk? - Smart grid témájú projektek az ELMŰÉMÁSZ Társaságcsoportnál

2

Legfontosabb számok 2013-ban Budapesti Elektromos Művek Nyrt. Ellátási terület

4 050 km2

Hálózatba betáplált villamos energia

10 420 GWh

Hálózati veszteség

957 GWh / 9,2%

Fogyasztók száma

1 503 088 db

Vezetékhossz összesen

23 850 km

Nagyfeszültség Középfeszültség Kisfeszültség

782 km 9 420 km 13 648 km

Észak-magyarországi Áramszolgáltató Nyrt. Ellátási terület

15 501 km2

Hálózatba betáplált villamos energia

5 650 GWh

Hálózati veszteség

400 GWh / 7,1%

Fogyasztók száma

724 218 db

Vezetékhossz összesen Nagyfeszültség Középfeszültség Kisfeszültség

22 967 km 1 494 km 9 577 km 11 896 km 3

Bevezetés - Mi a Smart Grid? - Az okos hálózatok mozgatórugói az EUban és Magyarországon - Az okos hálózat és az okos mérés kapcsolata - Smart grid és biztonság 4

Igen sokféle smart grid definíció létezik 2009/72-es Európai Uniós direktíva A tagállamoknak támogatniuk kell az elosztó hálózatok korszerűsítését, például Smart Grid kialakítással. Mindez az elosztott termelést és az energiahatékonyságot kell elősegítse.

European Regulators’ Group for Electricity and Gas (ERGEG) Az intelligens hálózat egy olyan elektromos hálózat, amely költséghatékonyan integrálja a rácsatlakozó összes felhasználó – termelők, fogyasztók és azok, akik mindkettőhöz tartoznak – magatartását és cselekedeteit, annak érdekében, hogy gazdaságos, fenntartható villamosenergia-hálózatot biztosítson alacsony veszteségekkel, továbbá biztonságos és magas minőségű áramellátás tegyen lehetővé.

European Technology Platform Smartgrid A Smart Grid egy olyan villamosenergia hálózat, mely intelligens módon képes integrálni a rendszerhez kapcsolódó szereplők – termelők, fogyasztók, illetve az egyszerre termelői és fogyasztói szerepben lévők – magatartását és működését annak érdekében, hogy olyan hatékony, fenntartható és gazdaságos hálózati rendszert eredményezzen, mely biztonságos ellátást biztosít.

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) A Smart Grid kezdeményezés az elektromos hálózat modernizálását és optimalizálását foglalja magába, hogy az megbízhatóbb, hatékonyabb, biztonságosabb és a környezet számára semlegesebb lehessen (a környezet számára kisebb terhet jelentsen). 5

További információk az okos hálózatokhoz > Az okos hálózat egy olyan jövőbeli átviteli és elosztó hálózat, ami ahhoz szükséges, hogy hatékonyan lehessen elérni az EU 2020-ra kitűzött céljait. Ennek terjedelme jóval nagyobb, mint amit az okos mérés lefed. > Az okos hálózat nem egy előre definiált termék. Ez mindazoknak a szolgáltatásoknak és megoldásoknak az összessége, ami kommunikáción, intelligencián és különféle cél-eszközökön alapul.

> A kiválasztott/felhasznált smart grid megoldások egyrészt attól függenek, hogy milyen az átviteli és elosztó hálózat aktuális állapota, valamint milyen célokat szeretnénk elérni. 6

Okos hálózat – Mitől okos? Intelligencia

Kommunikáció

(előrebecslés, optimalizálás, stb.)

(2 irányú)

Villamos hálózat Cél-eszközök (mérő érzékelő és beavatkozó elemek)

ELMŰ-ÉMÁSZ Smart Grid definíció: > Smart Grid: Egy olyan hálózat tervezési, építési, fejlesztési és üzemeltetési filozófia, melynek során modern információ technológiai megoldásokat alkalmazunk a hagyományos villamos hálózatokon a hálózat költséghatékony kihasználása, a fogyasztók és termelők magasabb szintű kiszolgálása, valamint az ellátás minőségének növelése érdekében. 7

Smart grid felmérés eredménye – USA (2010)

8

Az okos hálózatok mozgatórugói az EU-ban > Általános ösztönzőként nevezhetők meg a CO2 kibocsájtás csökkentésére, valamint az energia hatékonyság növelésére irányuló EU irányelvek, elvárások. Ezeket minden országnak saját célkitűzéseit (vállalásait) figyelembe véve kell a saját szabályozásában megjeleníteni, figyelembe véve, hogy ezeket a célokat milyen eszközökkel (módon) kívánja elérni. > Ezen szabályozás eredményeként a villamosenergia rendszert használók esetén a következő igények merülnek fel: – Jelentős megújuló termelés, – Elosztott termelés, – Végfelhasználói részvétel – Piac integráció, – Működési biztonság. 9

Smart Grid Magyarországon - áttekintés > Jelenleg nem látunk olyan okot, ami miatt az okos hálózatok gyors elterjedése várható > Nincs szabályozás az okos hálózatok fejlesztésére, bevezetésére és üzemeltetésére vonatkozóan > Az okos hálózatokkal kapcsolatos többlet költségekre/beruházásokra jelenleg nem nyújt fedezetet a rendszerhasználati díj (reguláció) > Hasznok és költségek megosztása nem tisztázott > Részvétel nemzetközi szervezetek munkájában (EURELECTRIC, ERGEG) 10

Miért építsünk okos hálózatot ? Azért mert… > Nagy kiterjedésű elavult, idős hálózat > Szűk keresztmetszetek, erősen kiterhelt hálózat > Kapacitás növelési igény.

> Szolgáltatás minőségének növelése > A hálózat egyre romló kihasználása (A maximális és minimális terhelés különbsége folyamatosan növekszik!) KÉRDÉS: Mi az olcsóbb? A hálózatot újjáépíteni, megerősíteni, vagy különböző „smart” módszereket bevezetni?

11

Az okos hálózat és az okos mérés kapcsolata > Lehetséges okos hálózatot építeni okos mérés nélkül is > Technológiailag lehetséges az okos hálózat és az okos mérés infrastruktúráját egymástól függetlenül kiépíteni (de ez nem előremutató) > Az okos mérés csak néhány smart grid funkciók érint/támogat > „Az okos hálózatok a különböző technológiák és megoldások jóval szélesebb tárházát alkalmazzák, és ezek nem korlátozódnak kizárólag csak az okos mérés bevezetésére” - ERGEG

12

Amikor minden „smart”…

13

A hálózat „okosításának” egyéb problémái > Általában minden smart célú beruházás több szereplő (termelő, kereskedő, hálózati engedélyes, fogyasztó) részére is előnyöket/szolgáltatásokat biztosít, de különböző mértékben. KÉRDÉSEK: > Ki(k) legyen(ek) a költségviselő(k), és milyen arányban? > A smart célú beruházások költségei milyen esetekben, és hogyan érvényesíthetők a díjakban (rendszerhasználati díj, energiadíj, egyéb szolgáltatási díj)? > Ha egy smart megoldás nem nyújt azonos mértékű előnyt/szolgáltatást minden hasonló szereplői körnek (pl. fogyasztónak, termelőnek), vagy azt egy részük nem igényli, akkor mi a teendő? (Alap és kiegészítő szolgáltatások – fix és választható díjelemek)

> A bevezetett smart megoldás gazdaságilag is fenntartható legyen! (Pl. KÁT-ből kikerült megújuló termelők helyzete.) 14

Smart grid és biztonság Üzemeltetési biztonság > Automatikus működés/működtetés problémái (pl. kapcsolások) > Önálló, autonóm rendszerek – központi irányítás problémája (pl. feszültség szabályozás) > Hibás adatból hibás döntés származhat > Nagy mennyiségű adat feldolgozásával kapcsolatos problémák (pl. információk szűrése, kiemelése, redukálása) Informatikai biztonság > Kommunikációs utak biztonsága és megbízhatósága (rendelkezésre állás, titkosított adatátvitel) > Adatbiztonság (adatok hihetősége, eredetisége, ki-kinek küldi?) > Személyiségi jogok (adatok tárolása, átadása, ki-mit tudhat?)

15

Smart grid jövőkép – mire számítunk? - Meghatározó szereplők - Az egyes szereplők jellemzői, és motivációi - Lehetséges szcenáriók - A társaságcsoportban érintett területek funkciók, hatások vizsgálata - Akcióterv kidolgozása 16

Az okos hálózat témában érintett felek Fogyasztói felhasználás Elosztó hálózat

Fogyasztói betáplálás

Smart Smart Grid jövőkép Termelők Metering 2020

Technológiai beszállítók

Kereskedők Állami szabályozás

17

Az érintettek jellemzése a jövőkép kialakításához (1) Fogyasztók - felhasználás

A fogyasztók kevésbé környezet- és energiatudatosak a villamos energia fogyasztásban. A döntéseiket a költséghatékonyság vezérli. A lakossági fogyasztók áramfogyasztása árrugalmatlan, a fogyasztás eltolásának lehetősége korlátozott az alapszükségletet kielégítő berendezések fogyasztási jellege miatt.

Fogyasztók - betáplálás

A fogyasztói betáplálás elterjedése a beruházás méretétől és megtérülési idejétől függ. Az állami beruházási támogatás mértéke, illetve a háztartások jövedelmi helyzete az önerő szempontjából befolyásolja a háztartási méretű kiserőművek elterjedését.

Termelők

Elosztók – általánosan és Smart Grid

A kis- és középfeszültségű hálózatra betápláló, decentralizált, megújuló energiatermelés részarányának növekedése várható az állami támogatás mértékének növekedésével és a hatósági engedélyezési eljárások adminisztrációs terheinek csökkenésével. A jelenleg is futó elosztó hálózati és irányítási rendszert érintő fejlesztések az üzembiztonságot növelik. A technológiai fejlesztés követő jellegű, a fejlesztések számára az ársapka típusú árszabályozás és az elismert költségek szintje jelent korlátot.

18

Az érintettek jellemzése a jövőkép kialakításához (2) Elosztók – Smart Metering

A fogyasztás 60%-káról (fogyasztók 20%-ka) már most is rendelkezésre áll negyedórás bontású napi távmért adat, a fogyasztás 40%-ka a fogyasztók 80%kát kitevő profilos elszámolási körhöz tartozik, leolvasásuk éves gyakorisággal történik. Smart metering pilot projekt indul.

Kereskedők

A több éve a szabadpiacon vételező, távmért fogyasztók körében sincs piaci verseny a kereskedők között az innovatív tarifák kínálata tekintetében. A zöld tarifák árszintjük miatt nem versenyképesek a hagyományos tarifákkal szemben.


Állam és hivatali szervek

Technológiai beszállítók a Smart Grid bevezetés aktív résztvevői (ajánlatok, technológiai bemutatók, lobbi), a nemzetközi technológiák Magyarországon is elérhetőek. A Smart Gridhez kapcsolódó jogszabályi keretek kidolgozását, az energetikai beruházások pénzügyi támogatását az EU direktíváknak való megfelelés, a rendelkezésre álló költségvetési források és az energiaszolgáltatások árának kontrollja befolyásolja. A kormányzat hosszú távú energiastratégiájának kialakítása folyamatban van.

19

Érintetti szempontok

Smart Grid jövőképek – pesszimista szcenárió

Valószínűség: 10-15%

Fogyasztók felhasználás

A fogyasztói attitűd mérsékelt eltolódása a környezet- és energiatudatosság irányába (a költségérzékenység dominál)

A fogyasztói attitűd közepes eltolódása a környezet- és energiatudatosság irányába

A fogyasztói attitűd nagymértékű eltolódása a környezet- és energiatudatosság irányába

Fogyasztók betáplálás

Pontszerű, egyedi elterjedés

Mérsékelt, a jelenlegi betáplálás 45-szörös szintre növekszik

Jelentős, a jelenlegi betáplálás 810-szeres szintre növekszik

Termelők

Mérsékelt DG és RES, domináns nagyerőművek és import

DG és RES célkitűzéseknek megfelelő ütemű elterjedése

DG és RES erőteljes elterjedése, célkitűzések túllépése


Jelenlegi technológia szinten tartása pótló beruházásokkal

Evolúciós fejlődés

Revolúciós fejlődés

Elosztók – Smart Metering

Kötelező bevezetés Regionális szintű Pontszerű elterjedés bizonyos fogyasztási szint egyedi fogyasztóknál (nem elterjedés pilot projekt (1 MWh/év) felett területeken (nem kötelező) kötelező) Innovatív tarifák nyújtása minden szegmensnek, DSM elhanyagolható

Kereskedők

Elhanyagolható mind innovatív tarifák, mind DSM szempontjából


Lemaradás (nincs technológiai fejlesztés, gyenge adaptáció)

Állam és hivatali szervek

Semleges, passzív

Innovatív tarifák nyújtása minden szegmensnek, DSM fókuszáltan

Kötelező bevezetés minden fogyasztónak Innovatív tarifák és DSM nyújtása minden szegmensnek

Lépés tartás (van technológiai fejlesztés és megfelelő adaptáció)

Egyes részterületeket támogat (DG, megújuló energiaforrások, Smart Metering)

Aktív, ösztönző, az összes technológiai innovációt támogatja

20


Smart Grid jövőképek – reális pesszimista szcenárió










Termelők









Pontszerű elterjedés egyedi fogyasztóknál (nem kötelező)

Kereskedők


Technológiai beszállítók Állam és hivatali szervek

Kötelező bevezetés Regionális szintű bizonyos fogyasztási szint elterjedés pilot projekt (1 MWh/év) felett területeken (nem kötelező) Innovatív tarifák nyújtása minden szegmensnek, DSM elhanyagolható


Semleges, passzív






21


Smart Grid jövőképek – reális optimista szcenárió










Termelők










Kereskedők





Semleges, passzív






22


Smart Grid jövőképek – optimista szcenárió










Termelők










Kereskedők





Semleges, passzív






23

Smart grid témájú projektek az ELMŰÉMÁSZ Társaságcsoportnál -

Automatizálás a hálózaton Okos mérés pilot Recloser alkalmazása KÖF/KIF transzformátor és okos együttműködése Intelligens töltés LiveLab – Fót megújuló park

mérők

24

Smart grid – automatizálás a vill.energ. szolgáltatás minőségének javítására TMOK - 20 kV szabadvezeték > Távműködtetésű oszlopkapcsolók telepítése, melyek beépített zárlat-jelzők segítségével lehetővé teszik a gyors hibahely behatárolást. A rendszer integrálásra került a jelenlegi SCADA rendszerbe. (kb. 550 db TMOK) > Cél: Gyorsabb hibahely behatárolás és rekonfiguráció (diszpécseri beavatkozással), MEH mutatók csökkentése ETM – 10kV kábel > Távműködtetésű, motoros kapcsolókészülékek telepítése beépített zárlatjelzőkkel, integráció a meglévő SCADA rendszerrel (kb. 760 db ETM) > Cél: Gyorsabb hibahely behatárolás és rekonfiguráció (diszpécseri beavatkozással), MEH mutatók csökkentése Új ÉMÁSZ SCADA > Automatikus hibahely behatárolás és hálózat rekonfiguráció diszpécseri beavatkozás nélkül > Automatikus kapcsolási sorrend generálás, és végrehajtás

25

Okos mérés pilot projekt Multi utility projekt > A pilotban a 4 közmű szakemberei által közösen összeállított műszaki- és gazdasági specifikációknak leginkább megfelelő okos mérők kerülnek felszerelésre a meghatározott fogyasztási helyekre > Mérők darabszáma: – 8.000 db elektromos okos-mérő – 1.000 db gáz okos-mérő

– 1.000 db víz okos-mérő – 500

db hőmennyiség okos-mérő

> Januártól éles üzem, jelenleg telepítés 26

A Smart Metering Multi Utility rendszer felépítése

= A fogyasztó számára összeállított információ-csomag

Ügyfélszolgálati SM rendszer weboldal Elektromos

SM rendszer logikai határ

Hőmennyiség Víz

Adatközpont

Intelligens rendszer felügyelet

Gáz

A meghívott mérőhöz tartozó többi mérő

Koncentrátorok Direkt mérők Elektromos mérők

Hőm. mérők

Vízmérők

Gázmérők

27

Smart grid – Recloser alkalmazása Cél: > Rövid idejű (< 3 perc) zavartatásokkal érintett fogyasztói szám csökkentése. (Jelenleg még nem elvárás, de …) Pilot 2-2 db Siemens és Tavrida készülék beépítése > Mi a recloser? Oszlopra szerelhető KÖF vákuum megszakító védelemmel és visszakapcsoló automatikával, valamint kommunikációs egységgel. > Alkalmazása: Hosszú KÖF vonalak, ahol sok, kevés fogyasztót ellátó, üzemzavarokkal gyakran érintett leágazás található

28

Smart grid – Recloser alkalmazása

22 kV-os sz.v. H.: 4 TMOK + 3 R SS1

~

CB1

TMOK1

Zóna 8 Zóna 7 Szakasz 4

R3

TMOK2

Zóna 6 Zóna 5 Szakasz 3

R2

TMOK3

R1

Zóna 4 Zóna 3 Szakasz 2 TMOK4

Zóna 2 Zóna 1 Szakasz 1 KTR 27 VISSZAKAPCSOLÓ AUTOMATIKÁVAL ELLÁTOTT OSZLOPMEGSZAKITÓ

29

Smart grid – terhelés alatt változtatható áttételű KÖF/KIF transzformátorok használata

30

Smart grid – terhelés alatt változtatható áttételű KÖF/KIF transzformátorok használata Működési elv > Smart mérők feszültség mérései alapján > vezérlő logika dönt a KÖF/KIF transzformátor KIF oldali megcsapolásának változtatásáról > a szabványnak megfelelő feszültség tartása érdekében

31

Smart charging – villamos meghajtású járművek intelligens töltése Probléma > Jelentős mértékű elterjedés esetén a közel egyidejű töltés hálózati problémákat okozhat (feszültség problémák, túlterhelődés)

32

Smart charging – villamos meghajtású járművek intelligens töltése Megoldási lehetőségek > Vezérelt töltés: különböző töltő-csoportok ütemezett bekapcsolása (hasonlóan a HKV-hez)

33

Smart charging – villamos meghajtású járművek intelligens töltése Megoldási lehetőségek > Intelligens töltés: különböző paraméterek figyelembe vétele a töltés optimális kezdő időpontjának meghatározásához: – – – – – – – –

Akku kapacitás Akku töltöttség Max töltési teljesítmény Várható indulási időpont Rendelkezésre álló telj. Megújuló termelés Alacsony terhelésű időszak Stb.

34

LiveLab - Telepített berendezések Nemzetközi Gyermekmentő Szolgálat, Fóti Lovasterápiás központ

2. Töltőpontok

1. 15 kW-os napelem

1

5. 200 W-os mikro vízerőmű 5

2 4&4a

4. Látogató központ

3 3. 20 kW-os szélerőmű

 RWE Smart Home

4a. Akkumulátor telep

 Hőszivattyú  Smart Control System

35

LiveLab – fejlesztési elképzelések Beépítendő további elemek, eszközök > Meteorológiai mennyiségek mérése > Vezérlések kiépítése a jelentősebb fogyasztókhoz (DSM-hez) > Szimulációs rendszer telepítése Kutatás-fejlesztési témák > Megújuló termelők termelésbecslése > Várható fogyasztás becslése > Automatikus akkutelep vezérlő alkalmazás (a várható terhelés és megújuló termelés alapján) > Különböző optimalizálási eljárások kidolgozása az akkutelep használatához (csúcs levágás, menetrend követés, DSM, tarifa optimalizálás, max. megújuló felhasználás, visszatáplálás minimalizálása, stb.) > Zárt hurkú szabályozások > Vezérelt, vagy okos töltés 36

Köszönöm a figyelmet!

37

Okos hálózatok egy villamosenergia szolgáltató szemszögéből

Recommend Documents