maj-czerwiec 2013 Piotr Stawski

Transkrypt

1 maj-czerwiec 2013 Piotr Stawski

2 The Integrated Energy and Communications Systems Architecture (IntelliGrid Architecture) Project W projekcie tym sformułowano dwa główne cele: Funkcjonalność systemu (Power System Functions) określenie celów biznesowych (Business Needs) dla działań systemowych dla systemu elektroenergetycznego na obecną chwilę jak i w przyszłości, włączając w koncepcje sieci aktywnie odpowiadających na niepożądane zdarzenia systemowe (self-healing grid). Określenie architektury systemów inteligentnych (IntelliGrid Architecture). Stanowić to miało platformę informacyjną dla nowej wizji system elektroenergetycznego, Działania te obejmowały m.in. opracowanie odpowiednich standardów (Standards and Best Practices) i rekomendacji

3 EU - Wizja SmartsGrids W Europie w grudniu 2004 r utworzono Europejską Platformę Technologiczną dotyczącą problematyki systemów energetycznych przyszłości Smart Grid (ETP SG). W 2006 r ETP SG przedstawiła dokument Wizja i Strategia dla przyszłych europejskich sieci energetycznych SmartGrids. Vision and Strategy for Europe s Electricity Networks of the Future for SmartGrids,

4 W 2007 r ETP SG publikuje, The Strategic Research Agenda (SRA) Dokument ten był podstawą do sformułowania europejskich programów badawczych (FP-7).

5 SRA. Przykłady obszarów innowacji Drobni odbiorcy Wielcy odbiorcy Przykłady obszarów innowacji Zakres stosowania DSM Poprawa jakości i bezpieczeństwa dostaw energii Redukcja jednostek pracujących na rzecz eksportu Większy dostęp do europejskiego rynku energii Sieci rozdzielcze Integracja OZE dla bezpieczeństwa i jakości dostaw, Osiągnięcie efektywnych poziomów kosztów OZE. Sieci przesyłowe Redukcja przeciążeń przepływów mocy w sieciach pan-europejskich, Otwarty dostęp do podstawowych usług systemowych w obszarze sieci europejskich.

6 Strategia Implementacji Strategic Deployment Document - SDD W 2010 r ETP SG przedstawiła finalna wersję dokumentu Strategic Deployment Document for Europe s electricity networks (SDD). Pierwsza wersja pojawiła się w 2008 r. W dokumencie tym przedstawione zostały: priorytety zastosowań innowacji potencjalne korzyści dla wszystkich podmiotów korzystających z usług sieciowych wstępny kalendarz działań, definicje sieci inteligentnych (SmartGrids).

7 Inteligentna Sieć Elektroenergetyczna definicja ISE to sieć, która może harmonijnie integruje działania wszystkich przyłączonych doń podmiotów wytwórców, odbiorców, wytwórców i odbiorców jednocześnie w celu efektywnego rozdziału dostaw energii elektrycznej w sposób zrównoważony (z uwzględnieniem środowiska), ekonomiczny i bezpieczny. Sieć inteligentna wykorzystuje innowacyjne produkty i usługi wraz z zaawansowanym monitorowaniem, sterowaniem, komunikacją i technologiami systemów autodiagnostyki i autokorekty w celu: ułatwienia przyłączania i funkcjonowania jednostek wytwórczych różnej skali i technologii, umożliwienia odbiorcom wpływu na funkcjonowanie systemu, dostarczenia odbiorcom właściwych informacji umożliwiających wybór dostaw energii, znaczącej redukcji wpływu całego systemu na środowisko, podniesienia poziomy niezawodności i bezpieczeństwa dostaw energii. Sieci Inteligentne muszą zagwarantować współdziałanie nie tylko różnych technologii, rynku i handlu, wpływu na środowisko, zasad regulacji, standardów, ICT technologii informatycznej (Information & Communication Technology) i migracji strategii, ale również akceptacji społecznej i obowiązujących regulacji prawnych.

8 Priorytety obszarów działań/zastosowań idei SmartGrids do 2020 r. Optymalizacja wykorzystania/działania sieci, Optymalizacja infrastruktury sieci, Integracja wielkoskalowej generacji o zmiennym charakterze, Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT), Rozwój Aktywnych sieci rozdzielczych, Nowe rynki, użytkownicy, efektywność energetyczna.

9 Agenda Strategii do 2035 W 2012 r opublikowana została nowa wersja dokumentu SRA określająca działania w horyzoncie do 2035 r. Analiza działań bieżących (bieżący Program Ramowy UE). Następny krok w procesie modernizacji sieci i rozwoju idei SmartGrids - program Horizon 2020 wraz z całym pakietem dodatkowych działań badawczych i modernizacyjnych (w tym pilotowych). Cel nadrzędny to rozwój Europejskiego Systemu Elektroenergetycznego w wizji SmartGrids.

10 Główne cele ETP SG do 2035 (SRA 2035) 1. Osiągnąć stan funkcjonalności, który optymalizuje koszty i korzystanie ze środowiska naturalnego bez utraty wysokiego poziomu bezpieczeństwa i jakości dostaw, wykorzystując jednocześnie w znacznym udziale źródła odnawialne i ciągle ten udział powiększając. 2. Dostarczyć przejrzyste ramy dla transformacji europejskich sieci elektroenergetycznych oraz cele i zadania dla społeczności badawczej i wszystkich zainteresowanych podmiotów.

11 Transformacja systemu el-en do optymalnego Inteligentnego SE w 2035

12 Elementy wizji SmartGrids Trójkąt fundamentów wizji Smartgrids

13 Pożądane cechy systemu przyszłości Jakość energii, bezpieczeństwo oraz niezawodność dostaw określane przez użytkownika, Elastyczny, optymalny i strategiczny rozwój, utrzymania i eksploatacji sieci, Elastyczny DSM i różnego rodzaju usługi konsumenckie, Skoordynowane, lokalne zarządzanie energią i pełna integracja DG i OZE z centralną energetyką wielkoskalową, Znaczna ilość małej generacji rozproszonej blisko użytkownika końcowego, Sprzedaż/wymiana transgraniczna i odpowiednie usługi sieciowe.

14 Współdziałania różnych form transformacji energii

15 Proces transformacji w kierunku systemów przyszłości Współdziałanie scentralizowanych systemów wytwarzania z energetyką rozproszoną, w tym odnawialną. Zarządzanie jednostkami rozproszonymi będzie zagregowane dzięki wykorzystywaniu zagregowanych koncepcji mikrosieci i elektrowni wirtualnych. Ma to ułatwić ich integrację zarówno z fizycznym systemem jak i z rynkiem.

16 Proces transformacji w kierunku systemów przyszłości Ilustracja transformacji systemu w kierunku systemów ze zintegrowaną energetyką rozproszoną.

17 Zarządzanie energią - systemy komunikacji i wymiany informacji W docelowej wizji ma być w pełni stosowane zarządzanie stanami pracy sieci dystrybucyjnych przy wykorzystaniu systemów czasu rzeczywistego i zdalnego/rozproszonego sterowania zapewniającego realizację wszelkich usług sieciowych i spełnienie wymaganych uwarunkowań sieciowych.

18 Wybrane działania priorytetowe 6 priorytetowych obszarów strategicznych działań do 2020 r 1. Optymalizacja wykorzystania/działania sieci 2. Optymalizacja infrastruktury sieci 3. Integracja wielkoskalowej generacji o zmiennym charakterze 4. Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT) 5. Rozwój aktywnych sieci rozdzielczych 6. Nowe rynki, użytkownicy, efektywność energetyczna.

19 P1:Optymalizacja wykorzystania/działania sieci elektroenergetycznej Rozległe systemy monitorowania (WAM - Wide Area Monitoring) i sterowania (WAC - Wide Area Control) z regulacją kompensatorów statycznych VAR, optymalizacje w pętli zamkniętej Rozproszone estymatory statyczne stanu dla dużych obszarów synchronicznych, Zaawansowane systemy treningu operatorów systemowych (uwzględniające również nowe obszary, np. rynku i regulacji) Skoordynowane usługi systemowe, włączając to koordynację rynków bilansowych i rezerw systemowych w całym obszarze UE, Symulatory stanów statycznych i dynamicznych pracy sieci z modelowaniem znacznego udziału OZE, Upowszechnienie i koordynacja działań urządzeń do sterowania przepływami mocy w sieciach elektroenergetycznych (FACTS, przesuwniki fazy) z systemami automatycznego pomiaru i automatyką zabezpieczeniową Wypracowanie takich ram pracy Regulatora by promować zastosowania ww. urządzeń.

20 P1:Optymalizacja wykorzystania/działania sieci elektroenergetycznej Oznaczena: MWM - Material World Modules (Moduły materiałowe), OMS - Outage Management System (Zarządzanie wyłączniami), GIS - Geographical Information System (System Informacji Przestrzennej), MDMS - Maintenance Data Mgmt (Zarządzanie System Danych), CIS - Customer Information System (Systemy Obsługi Klienta), DSM - Demand Side Management (Zarządzanie Popytem).

21 P2: Optymalizacja infrastruktury sieci

22 P3: Integracja wielkoskalowej generacji o zmiennym charakterze Zagadnienia związane możliwością przyłączenia i bezpiecznego użytkowania generacji w wielkiej skali, która charakteryzuje się dużą zmiennością. Dotyczy to przede wszystkim możliwości integracji z siecią farm wiatrowych, w tym morskich, a w przyszłości także skoncentrowanych źródeł solarnych.

23 P4: Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT) Rola systemów ICT na zliberalizowanym rynku energii elektrycznej TSO- Operator Systemu Przesyłowego (Transmission System Operator), GenCo Wytwórca (Generation Company), DSO Operator Systemu Dystrybucyjnego (Distribution System Operator), VPP Elektrownia Wirtualna (Virtual Power Plant), GR Genaracja Rozproszona.

24 P4: Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT) - wymiana danych Wymiana danych jest realizowana na dwa sposoby: komunikacja on-line dla potrzeb sterownia nadrzędnego i akwizycji danych w czasie rzeczywistym, wymiana off-line dla celów planowania i biznesowych, np. pomiędzy operatorami systemów przesyłowych dla opracowania planów obrony systemu przed awariami, utrzymania ruchu, estymacji stanu, koordynacji zabezpieczeń.

25 P4: Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT) - wyzwania

26 P4: Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT) przedsiębiorstwa energ.

27 P4: Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT) kluczowe elementy prosta, niezawodna, bezpieczna I elastyczna infrastruktura komunikacyjna umożliwiająca monitorowanie, sterowanie I rozdział działań na wszystkich poziomach zarządzania aż do poziomu dystrybucji i klienta, wspólne modele informacji i modele danych we wszystkich blokach informacyjnych w celu zapewnienia spójności zarządzania bazami danych powinny być zdefiniowane na wszystkich poziomach zarządzania systemem oraz w łańcuchu dostaw energii, dobrze funkcjonujące ICT jest podstawą utrzymania bezpieczeństwa dostaw energii i efektywnej interakcji uczestników rynku energii, w pełni konkurencyjne warunki dla wszelkich produktów i urządzeń różnych producentów muszą być zapewnione przy dobrze zdefiniowanych i zestandaryzowanych rozwiązaniach ICT, będą niezbędne zestandaryzowane interfejsy pomiędzy różnymi uczestnikami użytkowników energii: wytwórcami, operatorami, sprzedawcami, klientami/odbiorcami.

28 P4: Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT) kluczowe elementy Ilustracja specyficznego mapowania interfejsów komunikacyjnych IEC Oznacz.: MMS-System komunikatów producenta (Manufacturing message system), SCM 1-n Mapowanie Specyficzne (Specific Com. Mappings).

29 P4: Rozwój odpowiedniej infrastruktury informatycznej (ICT) kluczowe elementy Powiązania pomiędzy danymi komunikacyjnymi a informacjami baz danych

30 P5: Rozwój aktywnych sieci rozdzielczych W idei rozwoju sieci inteligentnych przewiduje się przejście ze stanu bieżącego sieci pasywnych zależnych od interwencji operatora, do stanu sieci aktywnej. Będzie to konieczne z uwagi na wzrastającą złożoność operacji sieciowych, zwiększającego się udziału generacji rozproszonej oraz wyzwań związanych z koniecznością zapewnienia jakości i bezpieczeństwa zasilania. Na poziom sieci dystrybucyjnych przenosi się usługi jak zarządzanie przepływani mocy, ograniczeniami, wyłączeniami, bilansowaniem, stosowanymi już dla sieci przesyłowych.

31 P5: Rozwój aktywnych sieci rozdzielczych Przykład struktury aktywnych sieci rozdzielczych

32 P6: Nowe rynki, użytkownicy, efektywność energetyczna kompleks zagadnień zorientowanych na odbiorcę końcowego Innowacyjne urządzenia interfejsu użytkownika (CID - Customer Interface Devices) jako dwukierunkowe komunikatory pomiędzy odbiorcą a rynkiem: Inteligentne zarządzanie energią dla generacji rozproszonej (DG) i rozproszonych magazynów energii (DSR); Inteligentne kontrolery domowe (Intelligent Smart Home Controller- SHC) dostarczające informacji o zwyczajach/wymaganiach użytkownika i umożliwiające rzeczywiste oszczędności energii: aktywna rola odbiorcy będzie skoncentrowana na zasadach i priorytetach użycia energii, biorąc pod uwagę dostępność i koszt, podczas gdy SHC będzie automatycznie zarządzał informacją i komunikacją.

33 P6: Nowe rynki, użytkownicy, efektywność energetyczna Rola odbiorcy i jego miejsce na rynku energii

34 P6: Nowe rynki, użytkownicy, efektywność energetyczna Zaangażowanie Odbiorcy na różnych etapach rozwoju SmartGrids

35 Sieci Inteligentne systemy AMI Typowa architektura systemu AMI (mulitmedia)

36 Sieci Inteligentne systemy AMI Przykład realizacji systemu AMI

37 Technologie telekomunikacyjne sieci inteligentnych Technologie telekomunikacyjne sieci inteligentnych mogą być pogrupowane na pięć kategorii: Zaawansowane komponenty, Czujniki, liczniki, opomiarowanie, Zaawansowane interfejsy i wspomaganie decyzji, Standardy i grupy, Zintegrowana komunikacja.

38 Technologie telekomunikacyjne sieci inteligentnych Ogólna architektura infrastruktury komunikacyjnej inteligentnej sieci energetycznej

39 Technologie telekomunikacyjne sieci inteligentnych Przykład architektury komunikacyjnej sieci inteligentnej; A-stacja elektroenergetyczna, B- segment systemu przesyłowego, C - stacje ładowania samochodów elektrycznych (PEV), D - podstacje zasilające odbiorców domowych z elektrowniami OZE (PV), klastry odbiorców z systemami AMI, F- inteligentne domy z inteligentnymi urządzeniami przyłączonymi do sieci, IP struktury internetowe, ISP dostawcy usług internetowych (Internet Service Provider).

40 Projekt Inteligentny półwysep Cele projektu: zapewnienie dostaw lepszej jakości energii elektrycznej poprawa efektywności systemu energetycznego udostępnienie odbiorcom energii nowych usług Projekt jest realizowany przez SD ENERGA-Operator. Podstawowym celem projektu Inteligentny Półwysep Helski było uzupełnienie istniejącej sieci elektroenergetycznej o elementy i urządzenia, które przekształcą tę sieć w sieć inteligentną. Obszar projektu objął swym zasięgiem ok. 10 tys. mieszkańców Półwyspu Helskiego.

41 Projekt Inteligentny półwysep Kolejne działania w projekcie: Automatyczne sterowanie siecią Bieżące zarządzanie potrzebami sieci, Umożliwienie pracy wyspowej systemu dystrybucyjnego; Generacja rozproszona Włączanie do sieci prosumentów, Sprzedaż nadmiarów energii elektrycznej przez konsumentów, Stworzenie współpracy sieci inteligentnej z inteligentnymi budynkami; Pojazdy elektryczne Dostosowanie sieci do ładowania samochodów elektrycznych, Wykorzystanie pojazdów elektrycznych jako magazynów energii.

42