Cez selektívny smart metering bližšie ku smart grid

1. Cez selektívny smartmeteringbližšie ku smartgrid SmartGrid nie je cieľ, ale prostriedok 17. – 18. 4. 2013 KCMTE Ing. Igor Chrapčiak

2. Svet sa mení ... Nové podmienky, zmeny a súvislosti: Nárast populácie. Presun obyvateľstva do miest, zvyšovanie životnej úrovne, nároky na komfort, nárast energetickej náročnosti, krízy Znečisťovanie životného prostredia, vysoká produkcia CO2 , smog a výfukové plyny, globálne otepľovanie, riziká jadrových elektrární Vysoká závislosť od zdrojov fosílnych palív, resp. ich vlastníkov Veľké centrálne zdroje, diaľkové vedenia, riziko znefunkčnenia veľkých území a počtu ľudí pri výpadkoch, hrozba „Blackoutov“ Obnoviteľné zdroje, lokálne a časové prebytky a nedostatky energie Plánovaná elektromobilita Nežiadúce nové javy v sieťach Investičné a ekonomické záujmy ...

3. Vývoj v energetike Snaha krajín EU o prijatie rozumných opatrení na zefektívnenie energetických procesovs ohľadom na životné prostredie, bezpečnosť a stabilitu prenosu, schopnosť regulácie, minimalizáciu nákladov na prevádzku, efektívnosť, spokojnosť zákazníkov... Pravidlá 20/20/20 Smernica Európskeho parlamentu a Rady 2009/ 72/ES o spoločných pravidlách pre vnútorný trh s elektrinou, prijatá v rámci 3. energetického balíčka Smernica 2012/27/EU o energetickej efektívnosti Odporúčanie komisie 2012/148/EU o prípravách na zavádzanie IMS V SR pripravovaná podpora elektromobility a výstavby malých OZE a KVET Potreba Inteligentnej siete - SmartGrid SmartProduction(inteligentná výroba), decentralizácia a mix zdrojov SmartDistribution(inteligentná distribúcia), optimalizácia prenosu, zlepšenie kvality dodávky, zníženie poruchovosti, zníženie strát, zvýšenie efektívnosti SmartConsumption(inteligentná spotreba), SmartHome, SmartCities Základom majú byť dáta z IMS – SmartMetering

4. SR - Zákon 251 o energetike z 31.7.2012§ 42 Inteligentné meracie systémy • Ministerstvo v spolupráci s úradom, prevádzkovateľmi regionálnych distribučných sústav a ostatnými účastníkmi trhu s elektrinou vypracuje analýzu ekonomických prínosov vyplývajúcich zo zavedenia rôznych foriem inteligentných meracích systémov (IMS) a nákladov na ich obstaranie, inštaláciu a prevádzku pre jednotlivé kategórie koncových odberateľov • Na základe analýzy určí kategórie koncových odberateľov elektriny a uloží povinnosť zaviesť IMS minimálne v rozsahu 80 % odberných miest spadajúcich do takto určených kategórií • Účastníci trhu s elektrinou sú povinný poskytnúť PDS súčinnosť pri inštalácii a prevádzke IMS spôsobom a za podmienok stanovených podľa § 95.

5. Je rozhodnuté ... • MHSR v spolupráci s ÚRSO na základe analýz v septembri rozhodlo, že v súčasných podmienkach bude ekonomicky efektívna realizácia inštalácie inteligentných meracích systémov pre všetky odberné miesta s ročnou spotrebou elektrickej energie viac ako 4 000 kWh. • Spoločný ročný odber týchto odberných miest je približne 53 % spotrebovanej elektriny na napäťovej úrovni nn a ich počet predstavuje cca 23 % z celkového počtu nn odberných miest. • Na základe výsledkov pilotných projektov a z nich získaných údajov o skutočných nákladoch a prínosoch, pri zohľadnení vývoja technológií, môže byť súčasný scenár po dvoch rokoch aktualizovaný.  • Ďalší postup a funkcionality systému upresníMHSR v spolupráci s odbornou skupinou v súlade s§ 95 Zák. 251/2012 (do 30. 6. 2013)

6. Ako to urobiť? Zákon 251 o energetike z 31.7.2012 § 95 Splnomocňovacie ustanovenia h) Ministerstvo vydá všeobecne záväzný právny predpis, v ktorom ustanoví v oblasti zavádzania a prevádzky IMS podľa § 42 • 1. kritériá a podmienky pre zavedenie inteligentných meracích systémov pre jednotlivé kategórie koncových odberateľov elektriny, • 2. lehoty pre zavedenie inteligentných meracích systémov pre jednotlivé kategórie koncových odberateľov elektriny, u ktorých je zavedenie inteligentných meracích systémov účelné do 10 rokov, • 3. požiadavky na súčinnosť jednotlivých účastníkov trhu s elektrinou pri inštalácii a prevádzke inteligentných meracích systémov, • 4. požadované technické parametre inteligentných meracích systémov, • 5. požiadavky na dátové prenosy a spoluprácu jednotlivých systémov, • 6. spôsob prístupu k meraným údajom zo strany jednotlivých účastníkov trhu s elektrinou,

7. (Očakávaná) sekundárna legislatíva k zákonu 251, vykonávacie predpisy • Vykonávacia vyhláška pre inteligentné meracie systémy (2013) definovanie požiadaviek a parametrov pre zavedenie IMS, požiadavky na národné komunikačné štandardy, zabezpečenie interoperability, požiadavky na bezpečnosť, súčinnosť zúčastnených • Vyhláška č. 3/2013 ÚRSO, ktorou sa ustanovuje spôsob, rozsah a štruktúra poskytovania meraných údajov o spotrebe na odbernom mieste odberateľa elektriny a ich uchovávanie • Vyhláška č. 24/2013 ÚRSO - Pravidlá trhu ktorou sa ustanovujú pravidlá pre fungovanie vnútorného trhu s elektrinou a plynom • Vyhláška 275/2012 ÚRSO, ktorou sa ustanovujú štandardy kvality elektriny • Efektívnosť, bezpečnosť a ochrana osobných údajov...

8. Všeobecné ciele zavedenia IMS • Obojsmerná komunikácia s meracím miestom • Informácie o aktuálnej spotrebe el. energie a priebehu odoberaného výkonu v čase pre odberateľa s cieľom ovplyvniť jeho správanie • Informácie o spotrebe elektrickej energie a priebehuodoberaného výkonu v čase pre ostatných účastníkov trhu • Podklady pre tvorbu nových obchodných produktov, vytváranie efektívnych a motivačných taríf, sociálnych taríf • Automatický diaľkový odpočet k definovanému dátumu a času, v pravidelných intervaloch alebo na okamžité požiadanie • Možnosť diaľkového vypnutia a opätovného zapnutia odberateľa • Ohraničenie dohodnutého odoberaného výkonu (prepnutie tarify, obmedzenie výkonu, predplatné služby...) • Kontrola neoprávnenej manipulácie • Možnosť vstupov pre dáta z meraní ďalších médií v budúcnosti (plyn, voda, teplo) ...

9. Ale chceme riešiť aj: Denný profil spotreby a výroby elektriny v lokalite Snaha o vyrovnanie bilancie medzi výrobou a spotrebou, posunutie odberu v čase, „vyhladenie“ špičiek

10. Eliminácia negatívneho vplyvu OZE ŠTANDARDNÉ NAPÁJANIE DTS Z NADRADENEJ SIETE(VN) DISTRIBUČNÁ TRAFOSTANICA BEŽNÁ SPOTREBA DOMÁCNOSTÍ NERIADILEĽNÁ Obec, lokalita Malé FVE SPOTREBA VÝROBA OZE • Umývačky riadu, pračky,sušičky Bojlery Akumulačné spotrebiče Batérie (Elektromobily) Daná konfigurácia zdrojov a spotrieb spôsobuje neštandardný tok energie z NN do VN v špičke (často až 65% výkonu) Negatívny vplyv je vhodné a možné eliminovať vhodným spínaním pripojených spotrebičov a akumulačných zariadení RIADITEĽNÁ

11. Náš cieľ – budovanie IMS + Analýza výkonových a kvalitatívnych parametrov nn siete, analýza strát, odhalenie rezerv Lepšia regulácia a posunutie odberovej špičky Riešenie problémov OZE – prebytok a nedostatok vyrobenej energie často v nevhodnom čase, závislosť od vonkajších vplyvov, nestabilita, ťažko predikovateľné Vyrovnanie bilancie medzi spotreboua výrobou v záujmovom území Skrátenie a optimalizácia transportu elektriny Zníženie strát a zvýšenie efektívnosti Zlepšenie kvalitatívnych parametrov dodávky elektriny Predchádzanie poruchovým stavom a výpadkom

12. Plánovaný scenár SR 3 stupne funkcionality (Z, P, S) 4 kategórie odberných miest a odberateľov, 1. nad 15 MWh/rok, nad RK 30 kW - P 2. nad 15 MWh/rok, pod RK 30 kW, alebo pod 15 MWh/rok a RK nad 30 kW - P 3. ostatní medzi 4 a 15 MWh - Z 4. špeciálne odberné miesta (OZE, nabíjacie st., inak významné body) - S CENTRÁLA Komunikácia bod-bod v kombinácii s koncentrátorovou technológiou WAN 3G/GPRS KONCENTRÁTOR PLC, 3G/GPRS PLC ………………. GPRS PLC PLC ………………. ……………….

13. Hľadajme spoločné benefity a príležitosti pre všetkých • Dáta pre odberateľa • Dáta pre správcu a prevádzkovateľa siete • Dáta pre dodávateľov a obchodníkov • Dáta pre dispečing a výrobcov • Dáta pre nadradenú sústavu • Dáta pre ostatných partnerov na energetickom trhu Podklady pre: • Analýzu stavu siete • Optimalizáciu zapojenia • Zvýšenie efektívnosti a zníženie strát • Riešenie nežiadúcich a poruchových stavov • Podporu integrácie a riadenia OZE • Podporu elektromobility • ...

14. Ako byť Smart? Kto to zaplatí? • Grid nemôže byť Smart, presnejšie nemôže existovať vôbec, ak nemáme Smart Meranie. • Je neefektívne a takmer zbytočné, aby meranie bolo Smart, ak nad ním nebudeme budovať SmartGrid. 3. Všetko to bude zbytočné,ak meranie nebude správne a komplexné

15. „nad - nežiadúce“ Meriame správne? Zdanlivý a iné výkony Platí: S = U.I 1. člen – činný výkon P.Jednotkou P je watt.Zákazník za tento výkon platí. 2. člen – jalový výkon Q. Jednotkou Q je var. Zákazník za tento výkon niekedy platí formou prirážky, alebo penalizácie. 3. člen – deformačný výkon D. Jednotkou D je VA. Nikto zaň neplatí, ani nie je penalizovaný.

16. Straty – možný zdroj peňažných úspor? „dobrý“ Imin a „zlý“ Inadprúd „nad straty“ na vedení celkové straty na vedení minimálne možné straty na vedení Straty spôsobené prechodom elektrického prúdu vodičom, sú nevyhnutné. Môžu byť optimálne alebo nie. Optimálne budú vtedy, ak budú dosahovať minimálnu možnú hodnotu pri danom prenášanom výkone - minimálne straty, keď P=S.

17. Nezabúdajme na budúcnosť ! účinník P/S (PF), straty Elektrina = celý výkon S Jalový výkon Q Nesymetria N Činný výkon P Deformačný výkon D

18. Straty – koeficient zvýšenia strát kz, P/S Nežiadúce zvýšenie strát charakterizuje tzv. Koeficient zvýšenia strát kz -koľkokrát sú straty vyššie ako minimálne možné pre daný výkon. po úprave Ak je kz>1, potom (nechcene) spotrebovávame elektrickú energiu aj na tvorbu fázového posunu, generovanie vyšších harmonických a nesymetriu. 3 základné faktory, ktoré je treba analyzovať a ich vplyv minimalizovať • Veľkosť jalového výkonu Q, meranie Q1 a cos φ • Veľkosť deformačného výkonu D, meranie S a vyšších harmonických U, I • Veľkosť nesymetrie, meranie U a I v trojfázovej sústave

19. FVE – namerané výsledky

20. Ako je to naozaj? Administratívna budova P = 8,63kW Q = 0,34kVar D = 1,13kVA S = 9,47kVA Q/P = 0,0565 D/P = 0,1841 N/P = 0,5192 %

21. Administratívna budova cos(φ) = 0,987 P/S = 0,845 kz = 1,29

22. Čo sme namerali na TS...

23. Stand by domácnosť – reálny príklad

24. Cos fí a P/S – (mesačné sledovanie 10/2012)6. – 7. 10. víkend cos(φ) cos(φ) – meranie podľa zvyklostí v energetike, zahŕňa vplyv Q P/Sa („cos“ Sa) – meranie pomocou tzv. aritmetického zdanlivého výkonu, zahŕňa vplyv Q, D P/Sr („cos“ Sr) – meranie pomocou správneho zdanlivého výkonu, zahŕňa vplyv Q, D a v trojfäzovj sústave aj nesymetriu N Všetky merania sú kumulatívne, t.j. na báze energií, nie výkonov

25. Prúdová nesymetria – nízka hodnota PF

26. Vylepšená prúdová nesymetria – normálna hodnota PF

27. Ako je to naozaj?Administratívna budova Situácia v administratívnej budove

28. Ako je to naozaj?Iná budova - dieľňa Situácia vo výrobnej dieľni

29. Ako je to naozaj?Rodinný dom Situácia v rodinnom dome

30. Grafické vyjadrenie zmeny ako sa menia straty? skúsme zlepšiť P/S %

31. Ako sa menia straty? Napr. zvýšenie P/S z hodnoty 0, 85 na hodnutu 0,92 znamená zníženie skutočných strát o 20 % veľkosti minimálne možných strát

32. Skúsme riešiť zodpovedne riziká a hrozby – pilotný projekt Neistota skutočných prínosov a investičnej návratnosti Vysoké jednorázové náklady, nevyjasnené financovanie Náročné komunikačné a IT riešenia Absencia štandardov, otázna spoľahlivosť systému Neznámy (vysoký) stupeň zraniteľnosti a lability systému Potreba zložitej koordinácie, logistiky, organizačných štruktúr Otázny vzťah zákazníkov k projektu, stav inštalácií, rozvádzačov Právne aspekty bezpečnosti dát a ochrany osobných údajov Nejasne definované požiadavky budúcich SmartGrids Zložitá interoperabilita meracích systémov a zariadení Otázny prínos technológie regulácie vo vzťahu k HDO Nedostatočná pripravenosť legislatívy …

33. Poďme na to…

34. Chceme byť pripravení aj na budúcnosť? Ďakujem za pozornosť. faktor výkonu P/S i.chrapciak@schrack.sk