Výstavba chytré sít s µems

Transkript

1 Výstavba chytré sít s µems Jarní konference EZ, dubna 2014 Igor Dremelj, VP Smart Grid Solutions EMEA 1

2 Skupina TOSHIBA a její podnikatelské segmenty Název spole nosti: TOSHIBA CORPORATION Sídlo : Tokyo Založena: Kmenové akcie: istý obrat (tržby): v ervenci milion (~ 3,2 miliardy ) miliardy (~ 43 miliardy ) TOSHIIBA Group President & CEO Mr. Hisao TANAKA Celková aktiva: milion (~ 45,2 miliardy ) Po et zam stnanc : Energy & Infrastructure Power Systems Infrastructure Systems Community Solutions Community Solutions Clouds & Solutions Cloud Services Healthcare Medical systems Healthcare IT Services Electronic Devices Semiconductor & Storage Products Consumer & Lifestyles Digital Products Home Appliances T&D, BESS, µems, AMM, Elevators, Lightning, HVAC, HEMS, BEMS, VPP, * Nové organiza ní uspo ádání k 1. íjnu 2013 Výsledky za finan ní rok Sm nný kurs EUR: 1 = , hodnota jen pro porovnání. 2

3 Sít s konven ní výrobou elekt iny a b žným zatížením. Jaká je historie? jaderné elektrárny tepelné elektrárny hydroelektrárny Jednosm rné toky energie z p enosové soustavy ke koncovému spot ebiteli edem daný nízký podíl distribuovaných zdroj energie (DG*), pokud se v bec vyskytly Nízká úrove monitorování a ízení SN/NN sítí, pokud to v bec bylo nutné ( pasivní ízení ) Centralizované ízení koncových energetických zdroj a p enosové soustavy ístup správn dimenzovat a zapomenout evážná v tšina problém se vy ešila v etap plánování / projektování sít DOMÁCNOSTI VELKÉ BUDOVY PR MYSL * DG Distribuované generování elektrické energie

4 Dnešní a budoucí sít? Distribuované a p erušované generování elektrické energie Aktivní ízení sí ové soustavy Koordinovaná centralizovaná a distribuovaná regulace Chytré elektrom ry trné elektrárny Solární zdroje? Investice do ICT* Nová legislativa a odpov dnosti DNO** + systémové služby = DSO**? Zajišt ní bezpe nosti soustavy a kvalitních služeb Chytré elektrom ry * ICT informa ní a regula ní technologie ** DNO distribuovaný provoz sítí ** DSO - distribuovaný provoz soustavy Elektrická vozidla Systém pro akumulaci (elektromobily) energie Solární zdroje Solární zdroje Klimatizace Chytré elektrom ry Solární zdroje Systém pro akumulaci energie Systém pro akumulaci energie

5 Nové výzvy = Nové úkoly pro energetické trhy? Reakce na dodávku energie a optimalizace portfolia Výzvy vycházející z nových sítí stanovují nové požadavky na úkoly a interakce trhu Integrace obnovitelných zdroj energie: na bázi v tru, bioplynu, i fotovoltaiky Generování energie Prodej Generation enos Zajišt ní tržeb, zabrán ní výpadk m a redukce výluk [p erušení dodávek elekt iny] Ochrana infrastruktury / technických za ízení a optimalizace Bilancování elektrické energie, energetická innost a optimalizace Energetická hodnota Agregace Sales Aggregation Prosumer Balancing Transmission Distribution Distribuce Hodnota tech. za ízení Dynamické ízení kapacity vyhlazování špi ek spot eby namísto zvýšené produkce energie Bilancování / vyrovnávání [nabídky a poptávky energie] Prosumer nový druh zákazníka, jenž m že být zárove producentem i spot ebitelem energie 5

6 íklad: Jakost dodávky elekt iny Kontinuita dodávky elekt iny v sítích SAIDI, SAIFI, ENS, AIT... Plánované x neplánované p erušení (porucha) dodávky Lokalizace poruchy a doba obnovení dodávky Vliv po así Podíl nadzemních x kabelových vedení Schopnost distributora i výrobce elekt iny reagovat na p íslušné požadavky koncových zákazník (komer ní jakost) Nemá p ímou souvislost s fyzickým provozem soustavy Pobídkové/sank ní mechanismy Motiva ní ízení jakosti SAIDI, SAIFI, ENS jako parametry spolehlivosti Sankce jako procentový podíl ro ního poplatku za sí ové služby, pr rná hodnota ENS, Pobídky Sankce SAIDI - Index pr rné doby p erušení distribuce ENS Doba bez dodávky elekt iny Copyright 2013 Toshiba Corporation and Landis+Gyr. All rights reserved. SAIFI - Index pr rné etnosti p erušení distribuce AIT Pr rná doba p erušení dodávky elekt iny 6

7 íklad: Statistika finského trhu s elekt inou 2011 DNO (operáto i distribu ních sítí) ve Finsku 85 Délka sítí km Po et odb ratel elekt iny jedn Po et odb rových míst jedn Po et rozvoden erušení dodávky elekt iny u odb ratele, za rok Po et neplánovaných erušení dodávky primární rozvodny distribu ní rozvodny trvání, hodiny 6.20 po et, jedn NN sí SN sí Odb ratelé oprávn ní k odškodn ní (2011) Po et postižených odb ratel : Odškodn ní (pr rn /na odb ratele): ~126 >> ZNA NÝ DOPAD NEP ÍZNIVÝCH POV TRNOSTNÍCH PODMÍNEK! >> VYSOKÝ PODÍL NADZEMNÍCH VEDENÍ NA VENKOV! Rozd lení výpadk / p erušení dodávky Postižení odb ratel neplánovan é údržba opožd. obnovení autom. obnovení Copyright 2013 Toshiba Corporation and Landis+Gyr. All rights reserved. 7

9 Vývoj sm rem k chytrým sítím Infrastruktura s chytrými elektrom ry (AMI) esné informace na úrovni odb ratele Transparentnost stavu sít pro koncové odb ratele Historická data pro plánování a p edpov di do budoucnosti Digitalizace a aktivní ízení sít Informovanost o stavu SN a NN sít Lokalizace poruchy Regulace nap tí ízení obnovitelných zdroj Bilancování [vyrovnávání] poptávky a dodávky energie Správné informace v reálném ase budou klí ové pro úsp šnou transformaci! 9

10 Dynamické prost edí si vyžádá nové nástroje edpovídání poptávky [požadavk na dodávku elekt iny] edpovídání výkonu obnovitelných zdroj asové plánování dodávky elekt iny edpov di a plánování Vyrovnávání prom nlivostí p i ízení výkonu fotovoltaiky a v trných turbin (v reálném ase) ízení dodávky a poptávky elekt iny v reálném ase Regulace hladin nap tí ízení poptávky Optimalizace sít Monitorování a ízení v reálném ase Správné asové plánování 10

11 Informovanost umožní optimalizaci technických prost edk a zvýší innost Digitalizace sítí a rozvoden povede k dobré informovanosti o SN/NN sítích a tím se usnadní aktivní ízení sítí! TSO DNO 100% Dostupné informace 0 SCADA RTU µems Automatizace chytrých distribu ních rozvoden Chytré elektrom ry HV SN NN 11

12 íklad: Aktivní regulace nap tí v distribu ních sítích ízení komplexního SN/NN sí ového prost edí vyžaduje digitalizaci sítí a transformátor! Rozvodna pro distribuci NN/SN zát ž zát ž zát ž zát ž zát ž zát ž ípustné rozmezí nap tí tok energie horní mez dolní TVR - tyristorový regulátor nap tí BESS bateriový systém akumulování energie TVR BESS STATCOM - statický synchronní kompenzátor µems mikro-systém pro ízení energetických sítí STATCOM Nár st nap tí musí být Voltage v Rise rozmezí

13 Nástroje pro digitalizaci a aktivní ízení sítí EMS ešení pro ídící systém energie Automatizace chytrých distribu ních rozvoden SCiB ešení pro akumulaci energie Zlepšení informovanosti pomocí nástroje Gridstream AMI 13

14 Digitalizace a aktivní ízení sítí pomocí µems Použití Technické za ízení v SN síti Technické za ízení v NN síti Vizualizace energetické soustavy Lokalizace poruchy Regulace nap tí ízení obnovitelných energetických zdroj Optimalizace energie µems server Chytrá distribu ní rozvodna Chytrá distribu ní rozvodna RDT / TVR (tyrist. regulátor nap tí) SVC / STATCOM Akumulace energie v síti µems regulátor Chytrý invertor (pro fotovoltaiku / v trné turbiny) Akumulace energie v síti Chytrá distribu ní rozvodna Chytré elektrom ry Chytrá distribu ní rozvodna Chytré elektrom ry TVR (tyrist. regulátor nap tí) Akumulace energie u samovýrobce µems regulátor Chytrý invertor (pro fotovoltaiku / v trné turbiny) Tepelné erpadlo Chytré elektrom ry Akumulace energie u samovýrobce 14

15 Naše nabídka pro chytré sít Systém pro ízení energetických sítí Infrastruktura chytrých elektrom Sí SCADA DMS Pr mysloví a komer ní odb ratelé Chytré domácnosti Automatizace chytrých distribu ních rozvoden 15

16 Chytré ešení pro ízení energetických sítí - µems µems se používá pro udržení stability energetického systému, do n hož jsou ipojeny obnovitelné zdroje energie edpov di edpov di pro obnovitelné zdroje edpov di pro poptávku energie asové plánování asové plánování pro energetické zdroje asové plánování pro akumulaci energie Monitorování a regulace Stabilizace elektrického proudu Redukce kolísání pro frekven ní zát žovou regulaci obnovitelných zdroj Aplika ní funkce mikro-systému pro ízení energetických sítí (µems) edpov di pro dodávku a poptávku energie asové plánování pro generování a akumulaci energie Vyhlazování produkce energie z obnovitelných zdroj Regulace dodávky a poptávky energie v reálném ase Vyrovnávání ú inku zát ží, které nelze p edpovídat nap. ze sektoru EV (elektromobil ) Regulace nap tí v SN a NN sítích Regulace kmito tu v mikrosítích Reakce na poptávku (požadavky) na energii 16

17 Chytrá ešení baterií pro akumulaci energie Výkon baterií Rozsahy bateriových systém Chytrá technologie baterií - SCiB - Vysoký vstupní i výstupní výkon - Provoz p i nízkých teplotách - Rychlé nabíjení - Dlouhá životnost Kapacita baterií Velké systémy St ední systémy Malé systémy Akumulace energie pro samovýrobce: malé až st ední bateriové systémy (BESS) Zvyšují využití energie u samovýrobc Krátko- až st edn dobý nouzový zdroj energie p i výpadku dodávky Akumulace energie v síti: st ední až velké bateriové systémy (BESS) Integrace obnovitelných zdroj na SN úrovni Redukce špi kových zát ží p enosových systém Regulace kmito tu / nap tí eklenutí krátkodobých výpadk elekt iny SCiB Super Chargeable ion Battery [Super-nabíjecí iontové baterie] ( 17

18 Automatizace chytré distribu ní rozvodny Funkcionality v rámci automatizace chytré distribu ní rozvodny (SDSA) Monitorování a regulace transformátor a rozvodny Sledování výkonu, proudu, nap tí a sm ru toku energie Sledování jakosti dodávky energie Indikace SN poruchy (výpadku, zemn ní a zkratu) ízení NN sít Indikace NN výpadku Dálkové ízení SN vypína e s op tným zapínáním Dálkové ízení a monitorování lokálních energetických zdroj Referen ní m ení spot eby pro analýzy sí ových ztrát 18

19 Rozší ená informovanost prost ednictvím Gridstream AMI Systém energetického ízení Infrastruktura chytrého ení spot eby elekt iny AMI (Infrastruktura chytrého m ení spot eby) zajiš uje p esnou informovanost na úrovni odb ratele elekt iny asné informace o spot eb v etn historických profil Reverzní m ení [spot eby] elekt iny z mikroenergetických zdroj asné informace o jakosti elekt iny Záznam o jakosti nap tí (EN50160) Statistika výpadk Vzdálené ízení zát ží u odb ratel v domácnostech Analýza dynamických trend spot eby elekt iny 19

20 Interakce chytré sít a chytrého trhu azení hodnoty volné kapacit v distribu ních sí ích I/O zát že 15 nebo 60 min data spot eby elekt iny (odb ru) Sb r tržních dat tém v reálném ase (<1min) AMI tržní data vyú tování: ISU, EDM Virtual Power Plant ízení distribuovaných energetických zdroj signály DR/DLC kapacita signály DER DR programy Obchodování s elekt inou Data tém v reálném ase Právnické osoby v rámci chytrého trhu DR/DLC Reakce na poptávku / Regulace p ímé zát že DER Distribuované energetické zdroje 20

21 Interakce chytré sít a chytrého trhu Cena elekt iny v porovnání s kapacitou sít ízení zahlcení sít Chytrý trh operuje s fiktivní cenou jako regula ním signálem usiluje o energetickou vyváženost cena (poptávky / dodávky) Chytrá sí používá fyzikální m ení pro ízení usiluje o optimalizaci využití sít limity sít zatížení í, monitoruje, reaguje Zásah operátora distribu ní soustavy! ízení zahlcení sít má prioritu, z toho vyplývá, že se nejprve provád jí opat ení v rámci sít a až nakonec u koncového zákazníka; vše musí být transparentní, objektivní a bez diskriminace! 21

22 22 Souhrn Decentralizované ešení na bázi µems (mikro-systému pro ízení energetických sítí) pro optimální ízení energetické soustavy v náro ném novém dynamickém prost edí distribu ních sítí edpov di pro dodávku a poptávku elektrické energie Obnovitelné zdroje asové plánování výroby a akumulace elektrické energie ízení / kontrola poptávky v reálném ase a ízení zahlcení sít Vyhlazování / vyrovnávání prom nlivosti výroby elektrické energie z obnovitelných zdroj Vyvažování ú inku zát ží, které nelze p edpovídat - nap. ze sektoru EV (elektromobil ) Poptávka Regulace nap tí v SN a NN sítích [Stávající] energ. zdroj Regulace kmito tu v mikrosítích a v sekundárních zdrojích

25 edpov di poptávky edpov po así Požadovaný p íkon (MW) Informace o zát ži Historická data poptávky 0:00 12:00 24:00 Denní doba edpov poptávky

26 edpov di dodávky edpov po así Požadovaný p íkon / výkon (MW) Historická data po así Produkce z fotovoltaiky PV 0:00 12:00 24:00 Denní doba edpov výkonu fotovoltaiky (PV)

27 asové plánování produkce a akumulace elekt iny Elektrický p íkon / výkon (MW) Produkce z fotovoltaiky Akumulace PV 0:00 12:00 24:00 Denní doba Obnovitelné zdroje Domácnosti asový plán produkce Pr mysl Velké budovy Stávající energetické zdroje

28 Bilancování dodávky: nadbytek energie Elektrický výkon (MW) Fotovoltaika PV Akumulace Generator [Stávající] energetické zdroje Denní doba 0:00 12:00 24:00 Obnovitelné zdroje Domácnosti asový plán produkce Pr mysl Velké budovy Stávající energetické zdroje

29 Bilancování dodávky: nedostatek energie Fotovoltaika PV Akumulace Generator [Stávající] energetické zdroje Denní doba Obnovitelné zdroje 0:00 12:00 24:00 Domácnosti asový plán produkce Velké budovy Pr mysl Stávající energetické zdroje

30 Vyrovnávání prom nlivého výkonu obnovitelných zdroj Výkon fotovoltaiky Sí Akumulace Výkon bateriového systému akumulace energie Denní doba 10:50 11:00 11:10 Domácnosti Obnovitelné zdroje Pr mysl Velké budovy

31 Vyrovnávání zát že od elektromobil v síti Akumulace Denní doba 16:00 18:00 20:00 Obnovitelné zdroje Domácnosti Velké budovy Stávající energetické zdroje elektromobily