27. TechnikTreff, Berlin, 16. Juni 2009 Andreas Underbrink ... · Asset Simulation Ein probates Mittel für das Asset Management in Mittelspannungsnetzen 27. TechnikTreff, Berlin,

Asset Simulation Ein probates Mittel für das Asset Management in Mittelspannungsnetzen

27. TechnikTreff, Berlin, 16. Juni 2009 Andreas Underbrink

© ABB Group TechnikTreff 2009June 23, 2009 | Slide 2

Inhalt

Verteilnetzbetreiber im regulierten Umfeld

Asset Simulation – Ein Werkzeug für Asset Manager

Ziele und Vorgaben

Berechnungsverfahren

Projektbeispiel: Regionaler Netzbetreiber

Ergebnisse und Interpretation

Zusammenfassung


Verteilnetzbetreiber (VNB) im regulierten Umfeld

Bundes-Netzagentur (BNA) definiert die Erlösobergrenzen pro Regulierungsperiode auf Basis von folgenden Merkmalen

Netzstruktur

Effizienz

Versorgungsqualität

VNB reduzieren die Kosten mit Hilfe des Asset Managements

Erlös = Kosten + Gewinn

Gewinn = Erlös - Kosten


Asset Simulation Ein Werkzeug für Asset Manager

t?

Simulation des zukünftigen Verhaltens von Netzkomponenten basierend auf Beobachtungen in der Vergangenheit

Ca. 80 % der Stromversorgungsqualität wird durch das Ausfallverhalten von MS-Kabeln und -Freileitungen bestimmt

Ca. 70 % der Investitionen der VNB fließen in MS-Kabel und -Freileitungen

Simulation der Assets Kabel und Freileitungen

Asset – Betriebsverhalten in der Vergangenheit Zukunft


Asset Simulation Ziele und Vorgaben

Asset

Simulation

Re-Investitionsbedarf

Austauschrate

Betriebsmitteltyp

Altersverteilung

Max. Betriebsmittelalter

Betriebskosten

Netzverluste

Wartung u. Instandhaltung

Störungsbeseitigung


Defizitenergie (W Def)

Unterbrechungs-häufigkeit

Nicht-Verfügbarkeit

Mengengerüst

Verkabelungsgrad

Verteilung von Betriebsmitteltypen

Altersverteilung

Netzverluste

Austausch- und IH-Rate

Zielnetzvorgaben

Wartungszyklen

vorzeitiger Betriebsmittelaustausch

Störungsverhalten

Anzahl der Störungen

Jahresdefizitenergie

Altersabhängige Ausfallraten

Ausgangssituation Zukunft


Projektbeispiel: Regionaler Netzbetreiber Beschreibung des untersuchten Versorgungsgebiets

1 Umspannwerk

1 x 40 MVA

1 x 31,5 MVA

346 km Leitungslänge (20-kV)

129 km VPE -Kabel

44 km Papier-Masse-Kabel

173 km Freileitung

Anzahl Lasten: 349

TN-Höchstlast: 42 MVA

Leitungsverluste: 1500 MWh/a

Anzahl der Störungen durchKabel u. Leitungsfehler: 10,6 /a

Durchschnittliche Unterbrechungshäufigkeit (SAIFI): 0,63 /a

Durchschnittliche Nicht-Verfügbarkeit (SAIDI): 47,8 min/a

Nicht gelieferte Energie durch Kabel u. Leitungsfehler: 18,7 MWh/a


Installierte Kabel- und Freileitungslängen

Projektbeispiel Altersverteilung

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Alter

Läng

e in

m

FLPMVPE


Projektbeispiel Basisparameter (VPE – Kabel)

Parameter Wert Einheit

Reparatur-Materialaufwand (Fehlermuffe) 2.000 €

Reparaturzeit 13 h

Defizitenergie W Def 6.300 kWh/a

Kosten für W Def (Umsatzverluste) 3 €/kWh

Anzahl Unterbrechungen 3,3 1/a

Stundensatz 65 €/h

Wartungszyklus 7 a

Wartungsdauer 1 h

Wartungs-Materialaufwand 0

Anzahl der Endverschlüsse 101

Re-Investitionskosten 70 €/m

Netzverluste Gesamt 546.000 kWh/a

Verlustkostenbewertung 0,0598 €/kWh


Fehlerrate (λN = 0,0113 /a km)

VPE - Kabel (1) Altersabhängige Eingangsdaten

Betriebsmittel-ÜberlebensrateMaxA = 65aErsA = 85%

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 20 40 60 80Alter

Nor

mie

rte

Fehl

erra

te λ

/ λ

N

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80Alter

Aus

taus

chra

te in

%

Quelle: Technischer Bericht 299 – „Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006


Mengengerüst

VPE - Kabel (2) Ergebnisse im Simulationszeitraum

Durchschnittsalter

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

0 10 20 30 40 50

Simulationsjahr

Läng

e in

m

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50Simulationsjahr

Dur

chsc

hnitt

salte

r


Betriebskosten (Opex)


Re-Investitionskosten (Capex)

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000


EUR

Reparatur Inspektionen Verluste W Def

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000


EUR




Gesamt

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2


Nor

mie

rte

Vers

orgu

ngsq

ualit

ät

Interpretation

Relativ homogene Altersverteilung

Junges Durchschnittsalter (<20 j.)

Zunächst leichte Verschlechterung der Versorgungsqualität infolge der altersabhängigen Störungsrate

Dann deutliche Verbesserung der Versorgungsqualität durch Netzverschlankung (85% Erneuerungsquote) und Verjüngung



PM - Kabel (1) Altersabhängige Eingangsdaten


0

20

40

60

80

100

0 20 40 60Alter

Aus

taus

chra

te in

%

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 20 40 60 80Alter

Nor

mie

rte

Fehl

erra

te λ

/ λ

N

Quelle: Technischer Bericht 299 – Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006


Mengengerüst

PM - Kabel (2) Ergebnisse im Simulationszeitraum

Durchschnittsalter

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000

0 10 20 30 40 50

Simulationsjahr

Läng

e in

m

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


Dur

chsc

hnitt

salte

r





0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000


EUR


0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000


EUR




Interpretation

Inhomogene Altersverteilung

Hohes Durchschnittsalter (37 j.)

Verbesserung der Versorgungs-qualität durch Netzverschlankung(85% Erneuerungsquote, keine altersabh. Fehlerrate)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2


Vers

orgu

ngsq

ualit

ät



Freileitungen (1) Altersabhängige Eingangsdaten


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 20 40 60 80Alter

λ / λ

N

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60Alter

Aus

taus

chra

te in

%

Quelle: Technischer Bericht 299 – Asset Management von Verteilungsnetzen…“FGH, Mannheim 2006


Mengengerüst

Freileitungen (2) Ergebnisse im Simulationszeitraum

Durchschnittsalter

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

200.000

0 10 20 30 40 50

Simulationsjahr

Läng

e in

m

0

10

20

30

40

50

60


Dur

chsc

hnitt

salte

r





0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000


EUR


0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000


EUR




0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4


Nor

mie

rte

Vers

orgu

ngsq

ualit

ät

Interpretation

Inhomogene Altersverteilung

Hohes Durchschnittsalter (40 j.)

Verbesserung der Versorgungs-qualität durch Verjüngung (stark altersabh. Fehlerrate)



Kumulierte Kosten Ergebnisse im Simulationszeitraum


0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000


EUR

VPE PM FL

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000

1.600.000

0 10 20 30 40 50Simjulationsjahr

EUR

VPE PM FL

Zurück


Zusammenfassung

Ein geeignetes Werkzeug für mittel- und langfristige Budgetplanung

Zusammen mit der Zielnetz- und IH- Strategieplanung kann der Asset Manager m. H. v. Asset Simulationen folgende Netzmerkmale optimieren:

Investitionszeitpunkte

Netzstrukturen

Netzbetrieb

Versorgungszuverlässigkeit

Asset Simulation als „Planspiel“ für unterschiedliche Investitions- und Betriebsstrategien

„Was wäre wenn…?“

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