INCA - INteractive Customer gateway - Interaktiivinen asiakasliityntä ja sen hyödyntäminen sähköjärjestelmän hallinnassa ja energiatehokkuuteen

Transkriptio

1 INCA - INteractive Customer gateway - Interaktiivinen asiakasliityntä ja sen hyödyntäminen sähköjärjestelmän hallinnassa ja energiatehokkuuteen kannustavissa palveluissa

2 INCA tutkimusprojekti - yleistä Yhteistyöosapuolet tutkimuslaitokset: TTY, LTY ja VTT yritykset ABB Oy, Aidon Oy, Empower Oy, Enease Oy, Energiakolmio Oy, Ensto Electric Oy, Fingrid Oyj, Fortum Sähkönsiirto Oy, MX Electrix Oy, Nokia-Siemens Networks Oy, Oy Katternö Ab, PowerQ Oy, Tampereen Sähkölaitos Oy, Telia-Sonera Finland Oyj ST-pooli Rahoittajat: Tekes, ST-pooli ja yritykset Aikataulu: Projektin laajuus: k ja 170 htkk

3 Taustana EU-tason Smart Grid visio EU-tason ja USA visioissa älykäs mittarointi (SmartMetering) nähdään keskeiseksi osaksi älykkäitä energiaverkkoja (Smart Grid), erityisesti paikallisen hajautetun tuotannon verkkoon liittämisen ja sen hallinnan, kuorman ohjauksen ja kysynnän jouston sekä aktiivisen verkon hallinnan kehittämisessä. Asiakasliittymässä olevasta energiamittarista on kehittymässä älykäs mitta- ja toimilaite (interactive customer gateway), joka sisältää perinteisen energiamittauksen lisäksi erilaisia paikalliseen älyyn ja tehoelektroniikkaan perustuvia toimintoja osana aktiivisia sähkönjakeluverkkoja (active distribution networks).

4 Interaktiivinen asiakasliityntä. Tutkimusprojektin tavoitteena oli määritellä ja demonstroida interaktiivisen asiakasliitynnän tekninen konsepti, asiakasrajapintaan liittyviä toimintoja, teknologisia ratkaisuja sekä niiden hyödyntämistä ja liiketoimintamalleja verkon hallinnassa ja sähkömarkkinoiden toiminnoissa DSO TSO Energy supplier Other service provider Aggregator Quality database Energy database On-line voltage billing data mesurements interruptions load models control signals Communication AC/DC distribution network Control of voltage interruptions INTERACTIVE CUSTOMER Power electronics AMR INTERFACE Actions by market DSO frequency TSO CUSTOMER Efficient use of energy Distributed generation Active actions

5 Interaktiivinen asiakasliityntä Markkinatoimijat TSO, DSO, sähkökauppiaat, aggregaattorit Tietojärjestelmät Energiavarastot akut, kondensaattorit, sähkömekaaniset, ym. Verkko Kuormituksen hallinta Sähkönlaadun hallinta Häiriötilanteiden hallinta Kuormitustiedot Säätökapasiteettitiedot Hintasignaalit Ohjaussignaalit Asiakasrajapinta (INCA) Kuormat PHEV ohjattavat, ei ohjattavat, asiakaslähtöinen priorisointi Tuotannon hallinta Tuotanto aurinko, tuuli, biokaasu, ym. Kuormien hallinta Sähkönlaadun hallinta Tehotasapainon hallinta Varaston tilan hallinta Tehotasapainon hallinta EV mobiilit varastot

6 Interaktiivinen asiakasliityntä mahdollistaa joustavan liitynnän asiakkaan sähkölaitteille (esim. sähköverkosta ladattava auto), energiavarastoille ja hajautetulle sähköntuotannolle markkinapohjaisen kuorman ja hajautetun tuotannon ohjauksen ja niihin liittyvät uudet liiketoiminnot verkon taajuuteen perustuvan asiakkaan sähkölaitteiden ohjauksen hyödyntämisen valtakunnallisen sähköjärjestelmän häiriötilanteiden hallinnassa energiansäästöä ja energiatehokkuutta tukevien toimintojen ja palvelujen kehittämisen tehoelektroniikkaan ja energiavarastoihin pohjautuvat ratkaisut asiakaskohtaisessa jännitteen säädössä sekä jännitekuoppien ja lyhyiden keskeytysten haittojen vähentämisessä asiakkaan sähkölaitteiden, energiavarastojen ja hajautetun sähköntuotannon hyödyntämisen aktiivisessa jakeluverkon hallinnassa interaktiivisen asiakasrajapinnan mittaustietojen ja toimintojen hyödyntämisen verkon suunnittelussa ja käytössä (mm. asiakaskohtaiset kuormitusmallit)

7 Tutkimusprojektin osatehtävät 1) Kokonaiskonsepti; toiminnot, hyödyntävät prosessit sekä niihin liittyvät liiketoiminnalliset arvoverkostot sekä kustannusanalyysit 2) Verkkorajapinnan toimintojen ja teknologian määrittely ja demonstrointi 3) Energiamittausten kaukoluentaan liittyvät toiminnot 4) Hajautetun tuotannon verkkoonliityntä osana interaktiivista asiakasrajapintaa 5) Hybridiauton verkkoon liityntä ja sen vaikutukset verkon ja sähkömarkkinoiden toimintoihin 6) Asiakkaan kuorman ohjauksen teknologiset ratkaisut ja markkinapohjaisen ohjauksen liiketoimintamallit 7) Interaktiivisen asiakasrajapinnan vaikutus kokonaisjärjestelmän energiatehokkuuteen sekä asiakasrajapintaan liittyvien energiansäästöä ja energiatehokkuutta tukevien toimintojen ja palvelujen kartoitus 8) Interaktiivisen asiakasrajapinnan mittaustietojen ja toimintojen hyödyntäminen aktiivisessa jakeluverkon hallinnassa, sen suunnittelussa sekä verkosto-omaisuuden hallinnassa

8 INCA rajapinnan mittaustietojen ja toimintojen hyödyntäminen aktiivisessa jakeluverkon hallinnassa ja verkosto-omaisuuden hallinnassa Verkosto-omaisuuden hallinta Kunnonhallinta verkkotiedot asiakastiedot Suunnittelu Asiakaspalvelu Asiakkuuden hallinta Laskutus Valvomo DMS QMS Mittaustietokanta Taseselvitys SCADA AMR luentajärjestelmä Kuorman ohjaus Sähköasemaautomaatio DMS = Käytöntukijärjestelmä QMS = Laadun seurantajärjestelmä

9 AMI (Advanced metering infrastructure) osana pienjänniteverkon hallintaa Sähkönjakelun katkaisu (esim. 0 vian yhteydessä) Muuntamoiden kaukokäyttö & valvonta J ännitteen epäsymmetrian havaitseminen Vikojen hallinta Normaalitilan hallinta Kuormien & tuotannon ohjaus Vikojen indikointi, paikallistaminen, erottaminen PJ verkon käyttötoiminnas s a Microgrid/VP P Jännitetason tarkis tus J ännitteen s tabiilis uus AMI osana pjverkon hallintaa Sähkön laadun seuranta Välkynnän havaitseminen P äivittäisten min & max jännitteiden perusteella Kuormitusmallien tarkentaminen Tarkempi kuva pj verkon ja muuntamoiden kuormituksis ta/häviöis tä S ulakepalon syyn selvittäminen PJ verkon suunnittelussa Tiedot jännitetasois ta J ännitteen epäsymmetrian havaitseminen Vikaherkkien johto osuuksien tunnistamien Ylikuormitettujen liittymien havaitseminen U & I harmoniset (2nd 15th) sekä THD (s ärö) Tarkemmat tiedot keskeytyksistä ja jännitekuopista Tarkemmat tiedot keskeytyksistä J ännitteen s tabiilisuus

10 Etäluettavien energiamittareiden (AMR) mittausten hyödyntäminen kuormitusten mallintamisessa Suuri määrä mittaustietoa mahdollistaa uudentyyppisten kuormitusmallinnusmenetelmien käyttämisen Kuormitusmallien parantuminen näkyy verkostolaskennan tarkentumisena Kehitettäviä menetelmiä lämpötilariippuvuuden ja sen viiveen määritys asiakkaiden uudelleenryhmittely kuormituskäyrien päivitys yksilölliset kuormituskäyrät

11 Asiakkaiden uudelleenryhmittely ja kuormituskäyrien päivitys Verkkotietojärjestelmällä laskettu esimerkki päivitettyjen kuormituskäyrien vaikutuksesta sähköaseman kuormitusennusteeseen

12 Yksilölliset kuormituskäyrät Nykytilanne Nykyään joissakin sähköyhtiöissä lasketaan AMR-datan avulla asiakkaille yksilöllisiä kuormituskäyriä. Kuormituskäyriä tehdään suoraan yhden vuoden mittausdatasta. Näin muodostetut kuormituskäyrät ovat epätarkkoja, koska peräkkäistenkään vuosien tuntitehot eivät ole identtisiä. Jatkossa Kootaan yksilölliset kuormituskäyrät tyyppipäivistä, jotka lasketaan keskiarvoina esim. viikonpäivätyypin ja vuodenajan mukaan. Keskiarvoina lasketuille tyyppipäiville on mahdollista laskea myös hajonnat.

13 Yksilölliset kuormituskäyrät Senerin käyrät Vuoden mittaiset topografiat 3 tyyppipäivää 4 vuodenajalle

14 Yksilölliset kuormituskäyrät

15 Interfaces of consumption metering infrastructures with the energy consumers - review of standards

16 Asiakkaan kuorman ohjauksen teknologiset ratkaisut ja markkinapohjaisen ohjauksen liiketoimintamallit Markkinaehtoinen kysynnän hallinta pohjautuu joko erilaisiin hinnoittelumekanismeihin tai liiketoimintamalleihin, joilla hajautetut resurssit saadaan energiamarkkinoiden käyttöön. Uutena toimijana voidaan tarvita ns. aggregaattoria (~VPP), joka toimii joustavien hajautettujen resurssien omistajien ja markkinoiden välissä. aggregaattori kerää pienimuotoiset kysyntäjouston ja hajautetun tuotannon resurssit kokonaisuudeksi. hajautettujen resurssien hallitsemiseksi aggregaattori tarvitsee sekä selkeät liiketoimintakonseptit että tekniikat/työkalut. Tutkimusprojektissa keskityttiin markkinapohjaiseen kysynnän hallintaan erityisesti aggregaattorin näkökulmasta ja AMR-järjestelmien vaatimusten osalta

17 Kysynnän jouston (DR) aggregointi - osapuolet

18 ICT architecture for Smart Grid Smart grid solutions Virtual Power Plant Smart grid solutions Distribution management system Smart grid solutions Open EMS Suite Smart grid solutions SCADA and COM 600 RTU Smart home energy solutions Smart grid solutions IED AMI

19 Ladattavan sähköauton toiminnallisia rajapintoja osana aggregoitua palvelua

20 INCA ja ADINE projektien loppuseminaari - torstai , Sokos Hotel Flamingo, Vantaa klo INCA -rajapinnan konsepti ja demonstraatio Jarmo Partanen, LUT Asiakkaan kuorman ohjauksen teknologiset ratkaisut ja markkinapohjaisen ohjauksen liiketoimintamallit Jussi Ikäheimo, VTT Tietoturva ja AMR - rajapinnan standardit Pekka Koponen, VTT Pienjänniteverkon automaatioratkaisut Niklas Löf, TUT AMR-mittausten hyödyntäminen kuormitusmallien kehittämisessä Antti Mutanen, TUT Sähköautot osana sähköjärjestelmää Jukka Lassila, LUT klo ADINE - Active Network Management project Sami Repo, TUT Älykäs jännitetason hallinta Kari Mäki, TUT Suojaukset ja vikatilanteiden hallinta Matti Kärenlampi, ABB Distribution Automation Sähkön laatu- STATCOM ja tuulipuiston kompensointi Jarmo Aho, Ahlstom klo : Paneelikeskustelu (puh. joht. Mika Pekkinen): Älykäs asiakasrajapinta ja aktiivisen verkon hallinta verkkoyhtiön näkökulmasta Asiakasrajapinnan tarjoamat palvelut, Samuli Honkapuro, LUT Aktiivinen verkko ja verkon aktiivinen hallinta, Sami Repo, TUT Sähköautot osana tulevaisuuden sähköverkkoja, Juha Matikainen, Fortum ICT in future Smart Grids, Seppo Yrjölä, NSN

21 INCA ja ADINE projektien loppuseminaari - torstai , Sokos Hotel Flamingo, Vantaa Seminaariin ilmoittautuminen perjantaihin 8.10 mennessä Ilmoittautuminen tapahtuu osoitteessa:

22 Tutkimusprojektin loppuraportti