Technologiczna transformacja systemów i sieci EE

Zbigniew HANZELKA

Kraków, listopad 2011 r

Sieć EE przyszłości – jaka powinna być?

2. WYDAJNA

3. ELASTYCZNA

4. MOTYWUJĄCA

5. PLUG AND PLAY

6. WYSOKIEJ JAKOŚCI

7. ODPORNA

8. EKOLOGICZNA

1. INTELIGENTNA

Źródło: Amerykańska Agencja Energii

System EE przyszłości – harmonogram wdrażania

Budowa wiedzy, motywacji i środowiska prawno-organizacyjnego

Demonstracyjne platformy technologiczne:AMI, samochód elektryczny, energoelektronika, źródła, zasobniki,mikgrogridy …

Komercjalizacja

System EE przyszłości – podstawy prawne UE

Cele europejskie:

1. Wzrost bezpieczeństwa i niezawodności dostawy energii

Dyrektywa 2005/89/UE dotycząca środków gwarantujących bezpieczeństwo dostaw energii i inwestycji w infrastrukturę

2. Wzrost efektywności i racjonalizacja wykorzystania energii

Dyrektywa 2006/32/UE w sprawie efektywności końcowego wykorzystania energii i usług energetycznych (wzrost. efektywności en. 9% w 2016 r.)

3. Zmiana struktury wytwarzania energii

Dyrektywa 2009/28/UE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych (w miejsce 2001/77/UE i 2003/30UE)

4. Nowa, aktywna rola odbiorcy energii

Dyrektywa 2009/72/UE dotycząca wspólnych zasad rynku wewnętrznego energii elektrycznej (w miejsce 2003/54/UE)

Rozwój środków transportu z napędem elektrycznym

Communication from the European Commission to the European Parlament, the Council and the European Economic and Social Committee: A European Strategy on clean and energy efficient vehicles, 2010

Declaration by the European electricity industry, Standardization of electric vehicle charging infrastructure, EUROELECTRIC, 2009

System EE przyszłości – polskie podstawy prawne

1. Bezpieczeństwo i niezawodność dostawy energii

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego, Dziennik Ustaw Nr 93 z dnia 29 maja 2007

2. Efektywność i racjonalizacja wykorzystania energii

Polityka Energetyczna Polski do 2030 r. Uchwała RM z 13 stycznia 2009 r.Ustawa o efektywności energetycznej z dnia 15 kwietnia 2011 r.Krajowy Plan Działań na rzecz Odnawialnych Źródeł EnergiiKrajowy Plan działań na rzecz Efektywności Energetycznej

3. Rozwój energetyki odnawialnej i generacji rozproszonej

Ustawa Prawo Energetyczne

4. Aktywny odbiorca

Polityka Energetyczna Polski do 2030 r. Uchwała RM z 13 stycznia 2009 r.Stanowisko Prezesa URE w sprawie niezbędnych wymagań wobec wdrażanych przez OSD inteligentnych systemów pomiarowo-rozliczeniowych z uwzględnieniem funkcji celu oraz proponowanych mechanizmów wsparcia przy postulowanym modelu rynku, maj 2011 r.

Warstwa infrastruktury

(sieć elektroenergetyczna oraz źródła energii)

Warstwa teleinformatyczna

Warstwa społeczna

Odbiorca końcowy i jego interfejsy

Korzyści z wdrażania nowych systemów EE

Warstwa infrastruktury

(sieć elektroenergetyczna oraz źródła energii)

Warstwa infrastruktury

Fizyczne elementy sieci

Linie i stacje energetyczne (przesyłowe, rozdzielcze, stacje sieci SN, linie zasilające odbiorców)

Infrastruktura komunikacyjna oraz platformy wymiany danych (sieci teletransmisyjne, bazy danych, aplikacje przetwarzania energii)

Urządzenia pomiarowe i urządzenia automatyki (inteligentne liczniki, układy pomiaru parametrów sieci, urządzenia automatyki sieciowej)

Systemy wspomagania siecią i wspomagania procesów (systemy SCADA, systemy wykrywania i likwidacji przerw, systemy zarządzania majątkiem)

Technologie umożliwiające rozwój systemów EE (monitowanie, sterowanie i gromadzenie danych)

Tradycyjne sieci EE Sieć EE XXI wiekuRozwiązania w technice elektromechanicznej lub analogowej

Rozwiązania cyfrowe

Komunikacja jednokierunkowa Komunikacja dwukierunkowa

Sieć przystosowana do scentralizowanej generacji Konieczność obsługi generacji rozproszonej

Nieliczne czujniki i elementy kontrolne Masowe wprowadzenie czujników i pomiarów

Przywracanie zasilania poprzez pracę zespołów bezpośrednio w terenie

Automatyczne lub komputerowe wspomagane przywracanie zasilania

Podatność na uszkodzenia i awarie katastrofalne Zabezpieczenia adaptacyjne i możliwość pracy wyspowej

Ręczne testowanie urządzeń lokalnie przez personel obsługi

Zdalne testy urządzeń

Zarządzanie kryzysowe poprzez zespoły ludzkie i telefon

Systemy wspomagania decyzji dyspozytorskich

Ograniczony zakres sterowania siecią Sterowanie na wszystkich poziomach

Ograniczona informacja cenowa (kosztowa) Transparentność ceny

Niewielkie możliwości wyboru dla odbiorców Różnorodność ofert

Źródło: Energa

Technologie umożliwiające rozwój systemów EE

zintegrowane systemy komunikacyjne

systemy monitoringu, kontroli i sensorów

zintegrowane systemy obliczeniowe (przetworzenie danych na informacje, zaawansowane algorytmy dla systemów operacyjno-ochronnych, etc.)

elementy technologiczne (np. układy energoelektroniczne, zasobniki energii, itd.)

nowe konfiguracje systemu (np. mikrosieci, sieci prądu stałego).

DZIĘKUJE ZA UWAGĘ . . .

Mikrosieci są intencjonalnymi wyspami tworzonymi po stronie odbiorczej, które zawierają część lokalnej sieci rozdzielczej i co najmniej jedno rozproszone źródło.

Najczęściej system radialny z wieloma odbiorcami i źródłami jest przyłączony do systemu rozdzielczego poprzez łącznik, zwykle statyczny w PWP, a każde źródło ma swój interfejs.

DEFINICJA

Microgrids: Large Scale Integration of Micro-Generation to Low Voltage Grids (5)

More Microgrids: Advanced Architectures and Control Concepts for More Microgrids (6)

Cele:

praca MS w celu zwiększenia udziału DERspraca równoległa z makrosiecią i praca wyspowastrategie sterowaniaautomatyka zabezpieczeniowainfrastruktura teleinformatycznaocena ekonomicznasymulacja i demonstracja

PRZYKŁADOWE PROJEKTY

Grecja – Kythnos Island Microgrid (12 budynków)

Układ silnik Diesla/generator – 5 kWBateria akumulatorów – 32 kWh

PV – 44 kW

GRECJA - Laboratory scale microgrid system at National University of Athens (NTUA)

Agent produkcji energiiAgent poboru energiiAgent makrosieci (rynek energii cieplnej i elektrycznejAgent sterowania centralnego

NIEMCY - ISET Kassel

NIEMCY - Stutensee (na północ od Karlsruhe)

Projekt DISPOWER101 apartamentówProgram „washing with the Sun”

880 Ah100kW/0,5h

Max. 150 kW

Zasobnik energii cieplnej

At Mannheim-Wallstadt (2006)

NIEMCY - At Mannheim-Wallstadt

NIEMCY - DeMoTec

Bateria - 2xGenerator-silnik Diesla – 2x PV Turbina wiatrowa

Łączna moc generacji – 200 kW

HOLANDIA - Bronbergen (około 100 km na zachód od Amsterdamu)

208 domów

108 paneli315 kWp

Cel: jakość zasilania

WIELKA BRYTANIA - University of Manchester

20 kW

WŁOCHY – CESI RICERA DER test microgrid network

Badania systemów teleinformatyki:- internet szerokopasmowy- transmisja radiowa (2,4 GHz)

Dania, Portugalia, Hiszpania

Cel: jakość zasilania

USA - Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS)

Brak szybkiego sterowaniaPraca generatorów sterowana lokalnieGrupowanie odbiorówSystem plug-and-play

GE Globar Research

USA - Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS)

Dolan Technology Center in Columbus Ohio

60kW

USA - University of Wisconsin

µGrid Analysis Tool – Georgia Institute of Technology

Distibuted Energy Resources Custom Adoption Model – Berkley Lab

KANADA - Project Ramea

Głównie na SN, Głównie na uniwersytetach – badanie stanów dynamicznych przy przechodzeniu na MS i ponowna synchronizacja, metody detekcji pracy wyspowej, określenie max. stopnia „nasycenia” mikrosieci przez DERs

szczytowe obciążenie 1,2 MW

Generatory wiatrowe - 395 kW

Silnik Diesla/generator

KANADA - Fortis-Albert grid-tied microgrid

Możliwe tylko planowane przełączenie do pracy wyspowej

KANADA - BC Hydro Boston Bar microgrid

Brak zasobnika energii

KANADA - Hydro Quebek (HQ)

3000 odbiorców

JAPONIA - Hachinohe (2005-2008)

PV – 2x50kW + 3x10kWGeneratory wiatrowe – 2x2kW + 2x8kWŁĄCZNIE – 100 kW (tylko źródła odnawialne)

7 budynków, 6 kV

Od października 2005 do lipca 2006 pobór energii pierwotnej został zredukowany o 57,3% (redukcja zakupu energii elektrycznej)

JAPONIA - Hachinohe (2005-2008)

JAPONIA - Aichi Project w pobliżu Central Japan Airport (Nagoya)

OGNIWA PALIWOWE

JAPONIA - Kyoto Project at Kyotango City

Integracja wirtualna poprzez system sterowania

Cel - sterowanie generacją i popytem w celu zbilansowania obiektu

JAPONIA - Akagi Project Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPE)

Sieć testowa dla badania przydatności sprzętu w zintegrowanym systemie sterowania.

Power supply room – przekształtniki 3x100kW modelujące PV

Dummy demand – modele odbiorników 200 kVA

SVC i SVR - regulacja napięcia 6,6 kV

Centralny system sterowania połączony z elementami światłowodem.

LBC (loop balance load – sterowniki wymieniające energię między liniami, 500 kVA z transformatorem, 1000 kVA bez transformatora) Projekt portugalski w Frielas

JAPONIA - Sendai Project

ogniwo paliwowe 250kWturbiny gazowe - 2x350 WPV - 50 kW

Mikrosieci budowane z funduszy prywatnych

CHINY - Hefei University of Technology

PV - 10kW (jednofazowy) i 30 kW (trójfazowy)model trójfazowych generatorów - 3x30 kWogniwo paliwowe - 5 kWbateria - 300Ahultra-kondensator - 1800Fkonwencjonalne generatory - 2x15 kW (do symulacji małych elektrowni wodnych)Odbiorniki - rezystory, pojemności, indukcyjności, silniki AC i DC, odbiorniki elektronicznedwa poziomy napięcia 400 V i 800 V, sterowanie - lokalne i centralne

Mikrosieć DC

Projekty w Indiach i Hong Kongu (liczne)

JAPONIA - akumulatory wanadowe (przepływowe)

KORZYŚCI

Nie ma smartgrids bez mikrosieci!!

Mikrosieć Jest prototypem smart grid. To smartgrid w mikroskali. Dlatego odgrywa kluczowarolę w platformie technologicznej.

1. Gwarantują najbardziej efektywne wykorzystanie rozproszonych zasobów energetycznych (Strategic Research Agenda For Europe’s Electricity Networks of the Future). Eliminują zagrożenie dla systemu jakie niesie duża liczba rozproszonych źródeł.

2. Pojedynczy PWP – dostawca „widzi” pojedynczego odbiorcę/dostawcę energii

3. „Niespokojny” dostawca/odbiorca energii staje się „spokojnym” dostawcą/odbiorcą

4. Zmniejsza/przesuwa w czasie wysokie koszty inwestycji związanych z modernizacją sieci

5. Redukuje centralna rezerwę

6. Redukuja strat sieciowych

7. Większa odporność na stany krytyczne w sieci zasilającej

KORZYŚCI dla dostawcy energii (makrogrid)

1. Wzrost jakości dostawy energii (jakości napięcia i pewności zasilania)

2. Pojedynczy PWP – dostawca „widzi” pojedynczego odbiorcę/dostawcę energii

3. „Niespokojny” dostawca/odbiorca energii staje się „spokojnym”

dostawcą/odbiorcą

4. zwiększenie sprawności poprzez wykorzystanie ciepła odpadowego i skojarzonego. Możliwość wykorzystania jednostek wysokosprawnych.

KORZYŚCI dla odbiorcy energii

PODSUMOWANIE

1. Występują dwa rodzaje mikrosieci:• rozdzielcza MS• przemysłowo/komercyjno/komunalna

2. W Europie dominują projekty badawcze, praktyczny brak projektów komercyjnych.

PODSUMOWANIE

3. Ameryka Północna stosuje DERs, głównie w celu poprawy niezawodności zasilania. Europa i Azja dąży także do zastosowania energii odnawialnej i nowych technologii generacji wykorzystując do tego mikrosieci.

4. W większości przypadków stosowany jest centralny zasobnik energii, w kilku mikrosieciach nie stosuje żadnego zasobnika. Tylko CERTS MS w USA ma indywidualne zasobniki energii.

5. Stosowane są różne systemy sterowania: lokalne, centralne i rozproszone

6. Większość mikrosieci to systemy AC, ale pojawiają się także mikrosieci DC

7. Problemy trudne technicznie to między innymi: detekcja pracy wyspowej, proces przełączania pomiędzy makr- i mikrosiecią oraz stabilność mikrosieci podczas pracy autonomicznej, automatyka zabezpieczeniowa

PODSUMOWANIE

9. Stosowane obecnie odnawialne źródła energii to:- turbiny wiatrowe- PV + kolektory słoneczne- turbiny wodne- ogniwa paliwowe- turbiny gazowe itp.

pracujące samodzielnie lub jako układy hybrydowe (np. ogniwa paliwowe połączone z turbiną gazową lub mikroturbiną; silniki Sterlinga połączone ze słonecznym koncentratorem parabolicznym; - turbiny wiatrowe z baterią akumulatorów i generatorami rezerwowymi z silnikami diesla; silniki połączone z układami magazynującymi energię w masach wirujących itp.).

8. MS pracuje w dwóch trybach pracy: w połączeniu z makro siecią oraz w trybie pracy autonomicznej (intencjonalnej lub wymuszonej stanem awaryjnym)

PODSUMOWANIE

10. Stosowane zasobniki energii (także inercja generatorów)

TECHNOLOGIE ZE

Bezpośrednie magazynowanie energii elektrycznej

Pośrednie magazynowanie energii elektrycznej

SMESSuperkondensatory

- bateryjne akumulatory (różne technologie)- ogniwa paliwowe (różne technologie)

- elektrownie pompowe- pneumatyczne zasobniki energii- kinetyczne zasobniki energii

JAPONIA

Oczekiwania wobec dostawcy energii:

Oczekiwania wobec dostawcy:

1.Wzrost bezpieczeństwa i niezawodności dostawy energii2.Poprawa efektywności dystrybucji energii poprzez redukcję strat sieciowych3.Budowa inteligentnych systemów pomiarowych4.Integracja OZE

Przy obecnym funkcjonowaniu rynku, dostawca ma:

•Ograniczony wpływ na zarządzanie popytem•Generacja rozproszoną•Kształtowanie taryf

Oczekiwania wobec dostawcy energii:

Ze strony odbiorcy:

1.Poprawa jakości energii (mniej przerw w zasilaniu, skrócenia czasu trwania awarii, lepsza informacja o wyłączenia i czasie usuwania awarii …)2.Poprawa jakości obsługi (także przez sprzedawcę)3.Niższe koszty

Ze strony właściciela:

•Większy zwrot zaangażowanego kapitału (wzrost efektywności operacyjnej, optymalizacja nakładów inwestycyjnych …)

Ze strony URE:

•Poprawa jakości świadczonych usług na rzecz odbiorców•Wzrost efektywności działania•Zgodność z zaleceniami, transparentność, przewody walność …

Oczekiwania wobec dostawcy energii:

Inwestorzy:

1.Sprawne i efektywne procedury przyłączenia OZE 2.Dostosowanie infrastruktury sieci

Dostawcy urządzeń:

•Czytelne sygnały dotyczące kierunków inwestycji•Przejrzystość specyfikacji usług i urządzeń

Stan techniczny systemu elektroenergetycznego

Istniejący:

1.Społeczne i środowiskowe ograniczenia2.Niedostosowanie do przyszłych oczekiwanych funkcji:

i. Jednokierunkowy przepływ energii, (OSD i OSP)ii. Scentralizowany system bilansowaniaiii. Nowi gracze na rynku usług sieciowych

3.Niedostateczna obserwowalność sieci SN i nN4.Lokalna kumulacja generacji rozproszonej5.Stara infrastruktura6.Prognozowany deficyt mocy wytwórczych

Stan techniczny systemu elektroenergetycznego - oczekiwany

1. Rozwój sieci dystrybucyjnychi. Systemy samodiagnostyczneii. Poprawa struktury sieci, budowa nowych linii 110 kV, stacji 110

kV/SN, SN/nNiii. Modernizacja sieci

2. Rozwój systemów zarzadzania majątkiem sieciowym (inwestycje, planowanie, obsługa odbiorców, zarządzanie awariami, rozliczenia …)

3. Rozwój narzędzi zarządzania obsługą eksploatacyjną (modernizacja systemów łączności …)

AMI

Fakty (nie każdy AMI służy smart gridowi):

1.Silne wsparcie prawne UE, do 2020 80% odbiorców, wrzesień 2012 analiza opłacalności + harmonogram)2.Liderzy: Włoch (30 mln), Szwecja (praktycznie wszyscy, W.Brytania, USA, Kanada, Niemcy, Węgry)3.UE- 250 ml. Liczników4.Raport PTPiREE (Instytut Energetyki w Gdańsku + Ernst & Young Business Advisory: 7,8-10,2 mld co oznacza wzrost opłaty dystrybucyjnej o 12-16%5.Nietrafione kalkulacje kosztowe punktów

6.Oczekiwana oszczędność zużycia energii: 6-10%7.Jakie są korzyści – ankieta firmy Vanson Bourne (50 przedsiębiorstw energetycznych z Europy i Bliskiego Wschodu), spółki nie wykorzystują potencjału inteligentnego opomiarowania i inteligentnych sieci. AMI służy głównie rejestracji zużycia energii, obsługi systemu przedpłat, w mniejszym stopniu wykrywaniu kradzieży i kontroli przerw w dostawie energii. 25% nie wie kiedy inwestycja się zwróci, 45% uważa, że w ciągu 5 lat. 8.Perspektyw AMI są dobre, ale na ostateczną ocenę trzeba poczekać.

Układy pomiarowe i urządzenia automatyki

Cel:

•Pomiar/ocena stanu sieci•Realizacja autonomicznych (bez bezpośredniego zaangażowania operatora) funkcji automatyki związanych z zabezpieczeniem ciągłości i niezawodności dostaw energii elektrycznej zarówno w stanach zakłóceń jak i przywracaniu stanu normalnego. •Tu najbardziej pożądana jest automatyzacja średniego napięcia prowadząca do skrócenia czasu lokalizacji uszkodzeń oraz obniżenie kosztów prowadzenia ruchu poprzez budowę zintegrowanych systemów obejmujących pomiar wielkości elektrycznych, wykrywanie uszkodzeń w sieci oraz zdalne sterowanie łącznikami, prowadzące do izolowania uszkodzonego odcinka sieci i zmiany konfiguracji.• bezpieczne wykorzystanie w czasie normalnej pracy i awarii istniejącej infrastruktury np. dynamiczne przeciążenie do granic termicznych, obecne obciążenie linii SN to około 50%, źródła to zmienią.•Optymalizacja planów rozbudowy sieci – mamy bieżącą informację•Obliczanie rozpływów mocy i dynamiczne zmiany punktów podziału sieci•Zapewnienie oczekiwanych standardów napięcia

•Znacznie większa liczba przetworników i sensorów w sieci SN i nN

Układy pomiarowe i urządzenia automatyki

Cel:Powszechna automatyzacja stacji 110kV/Sn – to co istnieje to z reguły stare rozwiązaniaStosowanie powszechnie przyjętych standardów:

IEC 61850 (komunikacyjne sieci i systemy),IEC 61970 energy management systems for power automationIEC 61968 system interfaces for distributed management

Standardowa konwersja sygnałów analogowych na postać cyfrowąStandardowe jednolite rozwiązania w zakresie pomiarów, zabezpieczeń, regulacji, jakości energii, monitorowania i diagnostyki

ROLA NORMALIZACJI i firm certyfikujących!!!!

Zwiększenie obserwowalności sieci

Cel:

To co istnieje to opomiarowanie dla celów tradycyjnego sterowania i zarządzania praca sieci.

Potrzebne są nowe elementy infrastruktury pomiarowej tj. optyczne przekładniki z wyjściami cyfrowymi, inteligentne czujniki pomiarowe nie wymagające stosowania przekładników, układy do pomiaru synchrofazorów.

Wszystkie zaawansowane algorytmy sterowania i zarzadzania są tak inteligentne jak wiedza która będą miały na wejściu.

Infrastruktura telekomunikacyjna oraz platforma gromadzenia danych

Cechy:

•Bardzo duża liczba danych/sposób zorganizowania operatora pomiarowego (hierarhizacja danych: ogólne wspólne magazynowane w centralnej bazie; dane zorientowane na aplikacje (analizy systemowe, obliczenia inżynierskie); dane lokalne w czasie rzeczywistym•Dwukierunkowość•Zarzadzanie i sterowanie praca sieci•To FUNDAMENTALNA funkcjonalność przyszłej sieci•Co jest różne w stosunku do obecnych danych:

• Olbrzymia ich ilość wymagająca narzędzi do ich zarządzania• Wspólny jednolity model danych dostosowany do różnych potrzeb, a

zwłaszcza do wymiany z innymi podmiotami (to nie tylko OSD i OSP)• Bezpieczeństwo i poufność danych• Odporność na katastrofy o znacznym rozmiarze• Wysoka jakość danych i ich synchronizacja

Infrastruktura telekomunikacyjna oraz platforma gromadzenia danych

Cechy:

•Systemy zarządzania siecią i wspomagania procesów (biznes + zarzadzanie siecią)

• SCADA jego rozbudowa• Wykrywanie przerw i likwidacja uszkodzeń sieci• Systemy informacji geograficznej do zarządzania majątkiem sieci• Zaawansowane systemu prognozowania w oparciu o dane pogodowe,

statystyczne i pomiarowe

Co trzeba zrobić:-Dedykowana sieć teleinformatyczna dla sieci inteligentnej, redundantna (pomiędzy oddziałami), informatyczna sieć szkieletowa przeznaczona do transmisji danych sieć -Zorientowana na usługi architektura informacyjna (z możliwością przenoszenia usług w ramach całej sieci)-Standaryzacja rozwiązań informatyczno-telekomunikacyjnych-Bezpieczeństwo informatyczne

Infrastruktura informatyczna

Cechy:Standardyzacja w zakresie architektury informacyjnej i komunikacyjnej na wszystkich poziomach sieciNowe funkcjonalności eksploatacyjneNowe regulacjeGeneracja rozproszona – także prognozowanieFunkcje analityczneFunkcje prognostyczneOptymalizacja topologii sieciSystemy czasu rzeczywistego, ocena bezpieczeństwa pracy sieci w czasie rzeczywistym modyfikacja istniejącej SCAD-y

Infrastruktura informatyczna

Standaryzacja informatyczna: IEC Smart grid standardyzation roadmap: SMB smart grid strategic group, June 2010 Ed. 1Framework and roapmap for smart grid interoperability Standards, NIST Release + IEEE

Standaryzacja obejmuje:

•Architekturę modelu referencyjnego sieci inteligentnej będącego podstawa systemu zarządzania i automatyzacji sieci inteligentnych (IEC TR 62357 – Reference architecture Framework – Seamless Integration Architecture, 2009)•Modele informacji (danych) stanowiących zasoby informatyczne np. systemu zarządzania, ruchem sieci, zasobami firmy, automatyki stacji, np. IEC 61970 energy management systems for power automation)•Protokoły komunikacyjne (np. IEC 61650)•Infrastruktura telekomunikacyjna stanowiąca bazę sprzetowo-programową funkcjonowania protokołów komunikacyjnych np. światłowodowe, synchroniczne sieci teletransmisyjne, osprzęt telekomunikacyjny komputerów, podsieci transmisji z komutacja pakirtów w ramach bezprzewodowych sieci komórkowych, transmisja PLC itp..

Infrastruktura informatyczna

Bezpieczeństwo oprogramowania, bezpieczeństwo transmisji danych w aspekcie poufności (odpowiednie mechanizmy), ingralności (sprzęt chroniący kanały komunikacyjne, węzły transmisji i miejsca przetwarzania danych) i dostępności)

Aktywny odbiorca

Co może dostawca:

•Zdalny odczyt pobieranej energii i parametrów sieci•Wykrywanie nielegalnego poboru i wspomaganie uszkodzeń sieci•Optymalizacja konfiguracji sieci z wykorzystaniem danych z systemów pomiarowych do modelowania obciążeń sieci i ograniczania strat technicznych•Zarzadzanie mocą przyłączeniową•Efektywniejsze planowanie rozwoju sieci•Sterowanie obciążeniem (także w sytuacjach zagrożenia bezpieczeństwa, selektywne wyłączenia, ograniczanie mocy,

Co zyskuje odbiorca:

•Szybkość i przejrzystość rozliczeń, bieżący dostęp do swoich danych, racjonalizacja i efektywność korzystania z energii•Integracja różnych domowych urządzeń wyposażonych w interfejsy cyfrowe (licznik jako ruter) i komunikację bezprzewodową, instalacja domowa jako medium komunikacyjne, produkcja energii i jej rozliczenie, profile obciążeniowe i oferta korzystna dla dostawcy i odbiorcy)

Infrastruktura zarządzania popytem

Nowy zawód agregatora:

Programy zarządzania popytem z wykorzystaniem bodźców cenowych jak i bezpośrednich możliwości wyłączania/zarządzania odbiorników energii opartych na umowach z odbiorcami.

Istniejąca infrastruktura umożliwi:Działania w ramach rynku dnia bieżącegoAgregowania popytu obszarowo i/lub węzłowoUsług systemowych realizowanych na poziomie sieci dystrybucyjnej

Energetyka rozproszona

Dotyczy to zarówno wydzielonych źródeł generacji jak i aktywnych odbiorców, którzy będą generować energię w mikroskali.

Nieprzewidywalność stwarza problem dla dostawcy-Dwukierunkowość przepływu energii-Bilansowanie na poziomie OSD-Trudność utrzymania profili napięciowych i jakości energii-Lokalna kumulacja źródeł-Zapotrzebowanie na pomiar i zaawansowane programy prognostyczne

-Inteligentne zarządzanie generacja rozproszona to:- Przesunięcie w czasie inwestycji sieciowych- Zredukowanie strat sieciowych związanych z dostawą energii do

odbiorcy- Poprawa jakości i niezawodności dostaw energii

-To także problem magazynów energii. Obecnie bariera są koszty oraz brak modelu rynku, który wspierałby ich instalację.-Wdrożenie inteligentnych narzędzi redukcji negatywnych skutków ich obecności (prognoza, przeciążenie, monitorowanie profili napięciowych, interfejsy energoelektroniczne)

Energetyka rozproszona

Opracowanie i wdrożenie przejścia na pracę wyspowa ze źródłamiZintegrowanie zarządzania wraz z zasobnikami energii

Obecność tych źródeł wymaga aktywizacji odbiorców i sterowania ich popytem. OSD staje się trudniejszy dla OSP, nie jest już pasywny i sam zaczyna przejmować funkcję bilansowania energii

W stanie Nowy York przyłączono największy na świecie koło zamachowe o mocy 20 MW (15 min, 5 MWh), które może zastąpić zdolność regulacyjną 40-50 MW konwencjonalnych.

Samochód elektryczny

Fakty:

1.Wg European electricity industry views on charging Electric Vehicles, EURELECTRIC position paper, kwiecień 2011 szacuje się, że do 2020 r. udział samochodów elektrycznych w rynku samochodów nie przekroczy 5-10%. 2.Obecna sieć jest w stanie sprostać takim wymaganiom nawet przy przewidywanych różnych charakterystykach ładowania, zwłaszcza przy wsparciu metod zarządzania popytem3.To szansa na stworzenie nowych aktywnych elementów infrastruktury sieciowej – kondycjonery energii.

4.W najbliższym czasie instalacje pilotażowe i obserwacja potrzeb i zachowań klientów.

Bariery

Uruchomienie społecznego zainteresowania smart gridem

Opór społecznypoziom informatyzacji strach przed nowościąnieprzygotowanie społeczne (wielki brat), MY NIE MAMY ŚWIADOMOSCI CEN ENERGII, KTO POTRAFI ZINTERPRETOWAĆ RACHUNEKmała elastyczność popytu, praktycznie nie rozpoznana, DSM nie udaje się, dlaczegoBrak bodźców finansowychStatus materialny odbiorcy – poczucie oszczędzania, na razie moda na oszczędzanieBrak wiedzy na temat reakcji odbiorcy na bodźce cenoweCzy dostawca chce aktywnego odbiorcę, bo on staje się roszczeniowy

Czynniki obiektywnestan sieciwymaga czasu, musimy przejść przez instalacje pilotażoweDuża skala inwestycji i związane z tym ryzyko nietrafionych inwestycjinie ma jednego modelu smart gridu

Niedostosowanie i niestabilność rozwiązań regulacyjnychMechanizmy opłacalności inwestowania w smart grid, Model motywujący – np. w obszarze jakości energiiSzybkie starzenie się technologiiNiepewność dotycząca standardówKonieczność przygotowania kadry

"ancillary services" are the tasks to be performed by system operators and customers/users, necessary for the operation of transmission or distribution system that involve participation in voltage and frequency regulation, reactive power regulation, active power reservation, etc.

Services for energy producers:effective energy generationincreasing of “hosting capacity” i.e. the highest amount of DG that can be integrated without the grid performance limit being violated

Services for the power supply network operator:increasing the functionality and efficiency of electric energy conversion and transfer (control of active and reactive power flows, power losses reduction, etc.)improvement of voltage quality at the power system level (e.g.: voltage magnitude, voltage distortion and unbalance, voltage disturbances ― dips, swells and short interruptions).control of a large number of sources centrallydeferring distribution system upgrade

Services for end-users:power factor improvement power supply conditioning (sinusoidal, balanced voltage without voltage events)reduction of electromagnetic disturbances emission from the users' equipment. From the perspective of the electric power supplier the user can be perceived as a linear, balanced load of resistive character. increased effectiveness of energy consumption

The following requirements concern practically all converters that perform ancillary services, regardless of their function, topology, voltage, etc.:considering the field of application, there will always be the tendency towards increasing individual power of equipment. There is thus a constant demand for new semiconductor devices with increasing ratings ― voltage, current and switching frequency. The alternative solution is the modular design of converters, as the large-power units are, as a principle, built from smaller modules - up to 30-100 MW which covers majority of renewable interface.For the above reasons (large powers) there will always be trend towards increasing the efficiency of energy conversion resulting from the necessity for both: the reduction of losses and elimination of forced cooling.A 3-phase 4-wire inverter would be most useful for LV applications, because it allows controlling in each phase independently (neutral balance capability). This also concerns four-wire output converter structure such, as not to convey the load unbalance to the side of local generators and therefore protect them from zero sequence and negative sequence components of currents and fluxes.In many applications (e.g. mitigation of voltage fluctuation, active filtering, reduction of the number of voltage events, etc.) a short time of converter response to a disturbance is needed.In electric drives, power throughput of matured single power converter has reached 10 MW. These high power converters switch at approximate frequency of 1 kHz. They operate at medium voltage 3.3 - 6.9 kV.