Document

Report
Cez selektívny smart metering
bližšie ku smart grid
Smart Grid nie je cieľ,
ale prostriedok
17. – 18. 4. 2013
KCMTE
Ing. Igor Chrapčiak
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
...
Vývoj v energetike
Snaha krajín EU o prijatie rozumných opatrení na zefektívnenie energetických procesov
s 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 - Smart Grid
Smart Production (inteligentná výroba), decentralizácia a mix zdrojov
Smart Distribution (inteligentná distribúcia), optimalizácia prenosu, zlepšenie kvality
dodávky, zníženie poruchovosti, zníženie strát, zvýšenie efektívnosti
Smart Consumption (inteligentná spotreba), Smart Home, Smart Cities
Základom majú byť dáta z IMS – Smart Metering
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.
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 upresní MHSR v spolupráci s
odbornou skupinou v súlade s § 95 Zák. 251/2012 (do 30. 6. 2013)
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,
(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...
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 priebehu
odoberaného 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) ...
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
Eliminácia negatívneho vplyvu OZE
ŠTANDARDNÉ NAPÁJANIE DTS Z NADRADENEJ SIETE(VN)
DISTRIBUČNÁ
TRAFOSTANICA
BEŽNÁ
SPOTREBA
DOMÁCNOSTÍ
NERIADILEĽNÁ
Obec,
lokalita
Umývačky riadu,
pračky,sušičky
Bojlery
Akumulačné
spotrebiče
Batérie
(Elektromobily)
RIADITEĽNÁ
SPOTREBA
VÝROBA OZE
Malé FVE
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
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 spotrebou
a výrobou v záujmovom území
Skrátenie a optimalizácia transportu elektriny
Zníženie strát a zvýšenie efektívnosti
Zlepšenie kvalitatívnych parametrov dodávky elektriny
Predchádzanie poruchovým stavom a výpadkom
Plánovaný scenár SR
3 stupne funkcionality (Z, P, S)
4 kategórie odberných miest a odberateľov,
CENTRÁLA
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
Komunikácia bod-bod
v kombinácii s
koncentrátorovou technológiou
WAN
3G/GPRS
KONCENTRÁTOR
PLC, 3G/GPRS
PLC
……………….
GPRS
PLC
PLC
……………….
……………….
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
...
Ako byť Smart? Kto to zaplatí?
1. Grid nemôže byť Smart,
presnejšie nemôže existovať vôbec,
ak nemáme Smart Meranie.
2. Je neefektívne a takmer zbytočné, aby meranie
bolo Smart, ak nad ním nebudeme budovať
Smart Grid.
3. Všetko to bude zbytočné,
ak meranie nebude správne a komplexné
Meriame správne? Zdanlivý a iné výkony
Platí: S = U.I
„nad - nežiadúce“
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.
Deformácia vplyvom fázového
posunu a vyšších harmonických
+
+
u(t)
=
P
1
T
T
 u (t ).i (t ) dt  0
0
i(t)
Straty – možný zdroj peňažných úspor?
I
2
 I
2
min
I
2
nad
I min 
„dobrý“ Imin a „zlý“ Inad prúd
RI
celkové straty na vedení
2
 RI
2
min
 RI
P
U
2
nad
„nad 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.
Nezabúdajme na budúcnosť !
účinník P/S (PF), straty
Elektrina = celý výkon S
Jalový výkon Q
Činný výkon P
kz 
R I
2
2
R I min

S
2
P
2

2
1
PF
2
kz  1 
Q1
P
2

Nesymetria N
Deformačný výkon D
D
2
P
2

N
2
P
2
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.
kz 
2
R I

2
R I min
po úprave
2
kz  1 
Q1
P
2

S
2
P
2

D
2
P
2

1
PF
2
N
2
P
2
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
FVE – namerané výsledky
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
Administratívna budova
cos(φ) = 0,987
P/S = 0,845
kz = 1,29
kz 
R I
R I
2

2
min
2
kz  1 
Q1
P
2

S
2
P
2
D
2
P
2


1
PF
2
N
2
P
2
Čo sme namerali na TS...
Stand by domácnosť – reálny príklad
zariadenie
ks
%NEvyužitia
"dig. hodiny"
satelitný prijímač
PC komplet
notebook
nabíjačky
LCD TV
HiFi veža
DVD/CD prehrávač
2
2
2
1
5
2
2
1
100%
60%
50%
60%
80%
60%
90%
90%
Spolu 1 domácnosť
Spolu Slovensko
[MWh]
30 % ?
počet domácností 1 898 000
P
S A(P)/rok
[W] [VA] [kWh]
10
12
10
5
2
1
15
10
20
20
25
15
20
22
30
15
suma
[€]
A(S)/rok
[kVAh]
175
126
88
26
70
11
237
79
21
15
11
3
8
1
28
9
350
210
219
79
701
231
473
118
811
97
2382
1 539 612
461 883
4 521 036
1 356 310
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
Prúdová nesymetria – nízka hodnota PF
Vylepšená prúdová nesymetria –
normálna hodnota PF
Ako je to naozaj?
Administratívna budova
Situácia v administratívnej budove
Ako je to naozaj?
Iná budova - dieľňa
Situácia vo výrobnej dieľni
Ako je to naozaj?
Rodinný dom
Situácia v rodinnom dome
Grafické vyjadrenie zmeny
ako sa menia straty?
skúsme zlepšiť P/S
%
Ako sa menia straty?
2
kz 
Sr
P
2
(U 1  U 2  U 3 ).( I 1  I 2  I 3 )
2

2
2
2
2
( P1  P2  P3 )
2
2
P1  P2  ( k Z 1  k Z 2 ) PJ min
Napr. zvýšenie P/S z hodnoty 0, 85 na hodnutu 0,92 znamená zníženie
skutočných strát o 20 % veľkosti minimálne možných strát
PF1/PF2
0,5
0,6
0,7
0,8
0,85
0,9
0,92
0,94
0,96
0,98
1
0,5
0,00
1,22
1,96
2,44
2,62
2,77
2,82
2,87
2,91
2,96
3,00
0,6
0,00
0,74
1,22
1,39
1,54
1,60
1,65
1,69
1,74
1,78
0,7
0,00
0,48
0,66
0,81
0,86
0,91
0,96
1,00
1,04
0,8
0,00
0,18
0,33
0,38
0,43
0,48
0,52
0,56
0,85
0,00
0,15
0,20
0,25
0,30
0,34
0,38
0,9
0,00
0,05
0,10
0,15
0,19
0,23
0,92
0,00
0,05
0,10
0,14
0,18
0,94
0,00
0,05
0,09
0,13
0,96
0,00
0,04
0,09
0,98
0,00
0,04
1
0,00
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 Smart Grids
Zložitá interoperabilita meracích systémov a zariadení
Otázny prínos technológie regulácie vo vzťahu k HDO
Nedostatočná pripravenosť legislatívy
…
Poďme na to…
Ďakujem za pozornosť.
Chceme byť pripravení
aj na budúcnosť?
faktor výkonu P/S
S v _ energetike  P  Q 1 h  U I
2
2
2
2
2
Deformácia vplyvom fázového
posunu a vyšších harmonických
+
+
u(t)
=
P 
1
T
T
 u ( t ). i ( t ) dt
0
0
i(t)
[email protected]

similar documents