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Von der Turnschuhschnittstelle

zum Prozess –

Die Zusammenarbeit zwischen den Netzbetreibern

11.12.2017 Smart Grids – aus der Werkstatt in die Fläche

Peter Breuning

Peter Breuning

Abteilungsleiter Netzleittechnik/Technischer Service Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH

Dozent Hochschule Heilbronn

Sprecher IDS Anwenderforum

Mitglied Arbeitsgruppe FNN

(TAR Kraftwerke, HS-Netz)

Leiter Arbeitsgruppe Netze Smart Grid Plattform BaWü

Leiter TP 6 Netze C/sells

12.12.2017 www.stadtwerke-hall.de 2

12.12.2017 3www.stadtwerke-hall.de

Agenda

Verbundleitwarte und Kaskadenregelung

Vorstellung Stadtwerke Schwäbisch-Hall

Von neuen Anforderungen zu operativen Prozessen

Kaskade

StadtwerkeSchwäbisch Hall

GmbH

- ca. 500 Mitarbeiter, davon19 Auszubildende

- 261 Mio. € Umsatz

Stromversorgung383 Mio. kWh/a Netz

1.085 Mio. kWh/a Handel

Erdgasversorgung665 Mio. kWh/a Netz

4.502 Mio. kWh/a Handel

Wasserversorgung2,8 Mio. m³/a13 % Eigenwassergewinnung4 Quellwasseranlagen

Fernwärmeversorgung148 Mio. kWh/a

Freizeitbad Schenkensee448.000 Besucher/aHallen- und Freibad, Sauna

Stellplätze)

Parkierung6 Parkhäuser (1.790 Stellplätze) 4 Parkplätze (742 Stellplätze)

Energiedienstleistungen

ContractingSHERPA-XZählerfernauslesung und EDMProzessführung von technischenAnlagen

Energieerzeugung

48 BHKW-Module1 GuD-Kraftwerk8 Biomasse-KWK-Anlagen3 Holzheizwerke6 Wasserkraftwerke7 Windkraftanlagen

Erneuerbare Energien

Fotovoltaik: 59,7 MW Wasserkraft: 2,5 MW Windkraft: 45,8 MWBiomasse: 78,0 MWKWK-Anlagen: 36,0 MW

Facility-Management224 Stationen18.900 Datenpunkte

Unternehmensvorstellung

412.12.2017 www.stadtwerke-hall.de

Stand 2016

Beteiligungsstruktur

Stadt Schwäbisch Hall

Energie-Rhein-Sieg GmbH

Energieversorgung Ottobrunn GmbH

SHB Schwäbisch Haller Beteiligungsgesellschaft mbH

Haller Energiebeteiligungen GmbH

Stadtwerke Sindelfingen GmbH

29,90%

EMW Energieversorgung Mainhardt Wüstenrot GmbH & Co. KG 47,60%

KommunalPartnerBeteiligungsgesellschaft mbH & Co. KG 16,67%

Stadtwerke Olching GmbH

49,00%

EMW Energieversorgung Mainhardt Wüstenrot-Verwaltungs GmbH 47,60%

Ahrtal-Werke GmbH

49,00%

EVM Energieversorgung Michelfeld GmbH

47,60%100,00%

100,00%

100,00%

Stand:Juli 2017

Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH

Versorgung

100,00%

9,67% 90,33%

49,00%

BeteiligungsstrukturStadt Schwäbisch Hall

Bel Solar S.r.l.

Solar Invest AGBiogasanlage Reber GmbH & Co. KG

40,00%

Biogasanlage Reber Verwaltungsgesellschaft mbH

40,00%

Windpark Kohlenstraße GmbH & Co. KG

51,00%

Windpark Kohlenstraße Verwaltungs GmbH

100,00%

56,93%

100,00%

WS Power Plant CavarzereS.r.l.

100,00%

IPER Italian Padua EnergyRoof S.r.l.

100,00%

Solarkraftwerk Borna GmbH

100,00%

Windpark Tomerdingen-Bermaringen GmbH

100,00%

Windpark Köthen GmbH & Co. KG

6,10%

Trianel OnshoreWindkraftwerke GmbH & Co. KG 5,49%

Trianel Gaskraftwerk Hamm GmbH & Co. KG

1,87%

Energiezentrum Hohenlohe-Franken GmbH (i. L.)

100,00%

Stand:Juli 2017


Energieerzeugung

SHB Schwäbisch Haller Beteiligungsgesellschaft mbH100,00%

9,67% 90,33%

WEBW Windkraftanlagen Creglingen GmbH & Co. KG

51,00%

Windpark Beppener Bruch V GmbH und Co. KG 30,00%

Haller Windenergie Beteiligungen GmbH

Windpark Rote Steige GmbH & Co.KG

100,00%

100,00%

Windpark Tegelberg-Donzdorf GmbH

100,00%

Beteiligungsstruktur

Stadt Schwäbisch Hall

SHB Schwäbisch Haller Beteiligungsgesellschaft mbH

Trianel GmbH

SHERPA GmbH (Österreich)

Solbad Schwäbisch Hall GmbH

60,00%

SBE Sustainable BioEnergyHolding GmbH

100,00%

Südwestdeutsche Stromhandels GmbH

1,28%

0,26%

KWA Contracting AG

31,33%

EnergiePartner Süd GmbH

16,67%

HKS Systeme GmbH

49,90%

Somentec Software GmbH

84,00%

Grundstücksgesellschaft Solarfabrik - GSF - GbR

50,00%100,00%

Stand:Juli 2017


Handel, Vertrieb, Dienstleistungen

100,00%

9,67% 90,33%

RSE Rheinisch-Schwäbische Energie GmbH 50,00%

Dienstleistungsnehmer der Abteilung Netzleittechnik



Server 1 Server 2

Funktions-

rechner/

Server 3Funkrund-

steuerungCLS

PMSEO-

OptimierungMMI 1-n

Front-End

1-n

Heidenheim

TRA FRS

Sindelfingen Eutin

Neustadt iH.

Vereinigte Stadtwerke

(Mölln, Ratzeburg, Bad Oldesloe)

WAN MDEX

Arbeits-

platz

1-n

Standort-

Leitrechner

Arbeits-

platz

1-n

Standort-

Leitrechner

Arbeits-

platz

1-n

Standort-

Leitrechner

Arbeits-

platz

1-n

Standort-

Leitrechner

Arbeits-

platz

1-n

Standort-

Leitrechner

Infrastruktur Verbundleitwarte Schwäbisch HallAbsicherung der

Funktionen durch

redundante Leitstellen

Aufgaben können von

Partnern übernommen

werden,

„krisensicheres Konzept“

RTU HDH RTU Sifi RTU VSN RTU Eutin

RTU Neustadt iH.

Oldenburg iH.

RTU Oldenburg iH.

Gandhigram

RTU Gandhigram

Querverbundleitwarte der Stadtwerke Schwäbisch Hall

6 n


Änderung der Energieerzeugung- und Verteilung

11 I

Region mit vielen Menschen

Kernkraftwerke

Kohlekraftwerke

Windkraft

PV- Einspeisungen (Schwerpunkte)


TSO und DSO in Deutschland

Anbindung an VNB Ebene 1 – in BaWü SL Esslingen

Das Ende der Turnschuhschnittstelle*

13

Übertragungs-netzbetreiberTransnetBW • TenneT


Ebene 1z.B. SL Esslingen

gesicherte Verbindung

Verteilnetz-betreiber

Verteilnetz-betreiberNord

Ebene 1

Verbund-leitwarteVerteilnetz-

betreiberWest

Ebene 1

Verteilnetz-betreiberSüd

Ebene 1

Prognose aus Wetterund Verbrauch

* in Planung

*

*

*

Anmerkung :SHA ist das erste Stadtwerk VNB Ebene 2in Deutschland mit dieser Anbindung



Vernetzung in Deutschland

TransnetBW TenneT

50Hertz

Amprion


TASE 2

Ebene 1Netze BWSL Esslingen

104

104 101

RTU Verbund SHAHDH,SIFI, Mühlacker, Bretten,….

Verbund-leitwarte

Front-EndSHA

104

104 101

weitere Stadtwerke

Leitwarte

TASE 2

3x NEA

3x NEA

NEA

KWK 2x KWK

2x KWK

Installierte Leistung: 156,1MW Netzabgabe: 70 MW (max.)

NEA

NEA

NEAKWK

KWK

KWK

KWK KWK

Biomasse

Biomasse

Biomasse

Biomasse

BHKW: 21,0 MW

Notstromaggregate: 7,9 MW

Wind: 45,8 MW

Fotovoltaik: 59,7 MW

Biomasse/Biogas: 19,2 MW

Netz Schwäbisch Hall


Wasserkraft: 2,5 MW


Aufstellung der Anlagen im Netzgebiet Schwäbisch Hall

Anlagen größer 100 kW Anlagen kleiner 100 kW

Anzahlinstallierte Leistung

[kWp] Anzahlinstallierte Leistung

[kWp]

PV 63 17.123 3.037 42.577

Wasserkraft 7 1.844 15 609

Wind 14 45.800 0 0

KWK 16 31.535 0 0

Biomasse 16 18.959 3 235

Grundsätze und Akteure

ÜNB ist für Systemverantwortung verpflichtet

� Sicherstellung des bilanziellen Gleichgewichts von Last u. Erzeugung

� Jeder Netzbetreiber trägt Verantwortung für die Netzsicherheit

� Zur Umsetzung von Maßnahmen kann eine Kaskade erforderlich sein

Erst sind netzbezogene, dann marktbezogene Maßnahmen durchzuführen

Alle VNB sind verpflichtet, den vorgelagerten Netzbetreiber durch eigene Maßnahmen zu

unterstützen


Quelle:AR-N-4140


Zwischen den in der Kaskade

verbundenen Netzbetreibern

sind im Vorfeld Daten

auszutauschen u.

Anpassungsmaßnahmen

durchzuführen


Netze BW

SW Schwäbisch Hall


Falls der ÜNB ein Systembilanzproblem nicht beheben kann, informiert er

die nachgelagerten Netzbetreiber in der Regelzone

Der Grund für das Erfüllungshemmnis ist zu dokumentieren und durch

entsprechende Maßnahmen zu beheben

Maßnahmen zur Leistungsanpassung enthalten:

o Ankündigung (erwarteter Zeitpunkt, Dauer, Art der Maßnahme, …)

o Anforderung (Ausprägung der Gefährdung, konkreter Bedarf der

Leistungsanpassung in MW, Start-/Endzeitpunkt, …)

o Teilfreigabe (Zeitpunkt zur Umsetzung, Leistungswert in MW um den

die vorherigen Anforderungen wieder aufgehoben werden)

o Aufhebung (Endzeitpunkt, deutlicher Vermerk „Aufhebung“)


Grundsätze und Akteure mit Rollen (neue Prozesse)


-10 MW

-40 MW

Quelle:AR-N-4140



12:00 Uhr Anforderung: 10 MW Abschalten14:00 Uhr Anforderung: 4 MW Zusätzlich abschalten15:00 Uhr Teilfreigabe: 4,5 MW wieder zuschalten16:00 Uhr Aufhebung: alle Maßnahmen aufheben

-10 MW

-4 MW

-4,5 MW

alle Maßnahmen

aufheben

Alle Schritte müssen unabhängig von zwischenzeitlicher Entwicklung umgesetzt werden Quelle:AR-N-4140

Zeitrahmen Kaskade (VDE-AR-N 4140)

TransnetBW

NetzeBW

SW Schwäbisch Hall


Die BDEW Kaskade nach VDE 4140 gibt eine Gesamtkaskadenzeit von 18 Minuten für drei Netzbetreiber vor, d.h. jeder der drei Netzbetreiber hat eine Umsetzungszeit von 6 Minuten. Die Vorbereitungszeit des auslösenden Netzbetreibers wird nicht in die Gesamtkaskadenzeit eingerechnet. Erfolgt die Umsetzung des auslösenden Netzbetreibers beginnt parallel die Vorbereitungszeit des Netzbetreibers 2 (Nachgelagerter Netzbetreiber). Jeder Netzbetreiber hat 12 Minuten Zeit zur Vorbereitung und Umsetzung der geforderten Maßnahmen.

Quelle:AR-N-4140

Umsetzung Kaskade EnWG §13(2) EnWG bis 2017

Netze BW

SH Netz AG

Bayernwerk

Anruf

Robotor

SW SHA

Turnschuhschnittstelle

Mog net

koa net

derf net

Übung VNB Ebene 2

VNB Ebene 2


Knopf

6MW

3MW

1MW


Prozessbeispiel – Einsenkung 10 MW Netzknoten Schwäbisch Hall

§13(2) EnWG

Übertragungs-netzbetreiberTransnetBW


Ebene 1SL Esslingen

Aufforderung zuMaßnahmen

PR = Prozessrechner


PRNetzführung

Info SHAEE/KWK Ist*1EE/KWK R*2

*1: Prognosewert*2: Regelbar

PRFlex Markt §13(1) EnWG

N.N.

PRPrognosealle EE/KWK

ZSW

PRNetzführung

IDS

PRGrid Stabilität

IDS

PRAnlagenauswahl

IDS

Schritt 1: VNB Ebene 1 fordert Stadtwerke SHA zur Einsenkung auf (10MW)Schritt 2: PR Prognose berechnet die Einspeiseleistung der Anlagen größer 100kW für die nächsten 24 Stunden aSchritt 3: PR Anlagenauswahl sucht diskriminierungsfrei Anlagen aus, die abgeschaltet werden könnenSchritt 4: PR Grid Stabilität berechnet die Auswirkung des Netzeingriffs und gibt die Maßnahme frei oder sperrt diese, ggf. wird der Prozess erneut angestoßenSchritt 5: Dispatcher prüft die Maßnahme und gibt den Prozess frei

Normalbetrieb

Gefährdeter Betrieb §13(1) EnWG

Gefahr §13(2) EnWG

Netzwiederaufbau

Blackout

Sonstiges

MMI

Netzknoten SHA

1

23

4 5


Umsetzung §13(2) EnWG VAR Lieferung + Blockade Umspanner


MMI


Ebene 1SL Esslingen

Aufforderung zuMaßnahmen ;VAR NVP §13(2) EnWG



MMI

*1: Prognosewert*2: RegelbarLS: Leistungsschalter

U 100 kV<<

Lieferung VAR Kraftwerke + Speicher

Blockade Umspanner (HS/MS)

Normalbetrieb


Gefahr §13(2) EnWG

Netzwiederaufbau

Blackout

Sonstiges

MS

HSNVP 3NVP 1 NVP 2

LS

PRFlex Markt§13(1) EnWG

N.N.

PRPrognosealle EE KWK

ZSW

PRNetzführung

IDS

PRGrid Stabilität

IDS

PRAnlagenauswahl

IDS

Schritt 1: VNB Ebene 1 fordert Stadtwerke SHA auf Blindleistung zu liefern am NetzverknüpfungspunktSchritt 2: PR Anlagenauswahl zeigt, welche Anlagen Blindleistung liefern können

Schritt 3: PR Grid Stabilität simuliert den Eingriff im NetzSchritt 4: Dispatcher blockiert die Umspanner (HS/MS) und alle RONTSchritt 5: Dispatcher gibt die Auswahl frei �Kraftwerke liefern Blindleistung an NVP, Spannung steigt

1

2

3 45


Umsetzung §13(2) EnWG Rollierende Abschaltung


MMI


Ebene 1SL Esslingen

Aufforderung zuMaßnahmen ;Rollierende Abschaltung



MMI

*1: Prognosewert*2: RegelbarLS: LeistungsschalterPR: Prozessrechner

Normalbetrieb


Gefahr §13(2) EnWG

Netzwiederaufbau

Blackout

Sonstiges

HS

Ebene 1

NVP 1 NVP 2 NVP 3

MS

LS


N.N.


ZSW

PRNetzführung

IDS

PRGrid Stabilität

IDS

PRAnlagenauswahl

IDS

Schritt 1: VNB Ebene 1 fordert Stadtwerke SHA zur Abschaltung von Lasten aufSchritt 2: Es muss eine Lastreduzierung im Netz vorgenommen werden, dabei werden Verbraucher vom Netz genommen (sensible Verbraucher werden nicht abgeschaltet)Schritt 3: PR Grid Stabilität simuliert den Eingriff im NetzSchritt 4: Dispatcher gibt die Auswahl frei und es werden Verbraucher vom Netz genommen durch Schaltmaßnahmen (Leistungsschalter), gleicher Prozess wie bei AfE (Automatischer Frequenz Entlastung/Blockade bzw. Freigabe der Relais)

1

2

3 4

Neue Funktionen in Netzführungssystem Schwäbisch Hall

Prognoseampel (PA)Anzeige nur bei notwendigem Eingriff

Prognose für:11:00 Uhr

XXX kW

Ist-Ampel (IA)

Ist-Wert

Prognosewert

Differenz

Normalbetrieb


Gefahr §13(2) EnWG

Netzwiederaufbau

Blackout

Sonstiges

XXX kW

XXX kW

XXX kW


Die Prognoseampel weist den Dispatcher auf Überlastung von Leitungsabschnitten mit Uhrzeit und Lastflussrichtung hin.Die Ist-Ampel wird bei allen Abgängen mit Leistungsschaltern und Ortsnetzstationen eingebaut und zeigt Überlastung bzw. Meldungen wie Schalterfall etc. an.Die Ampel mit Netzwiederaufbau, Blackout etc. ist pro Netzknoten eingesetzt (UW Schwäbisch Hall, UW Westheim).


Abschaltung UW Westheim 110 kV/ Reduzierte Einspeisung über Netz

Einspeisung 17 MW Wind 7:10 Uhr

Einspeisung 17 MW Wind + 6,5 MW PV 11:45 Uhr


Die neuen Funktionen

Hinweise auf Ampel – Istampel wird immer angezeigt, Prognoseampel

normalerweise nicht sichtbar

Ansteuerung Istampel: Erdschluss, Kurzschluss, ...

Ansteuerung Prognoseampel – wichtiger Hinweis auf Überlastung von

Leitungen und Systemen, auch bei z.B. bei Nichteinhaltung von

Kurzschlussfestigkeit von Anlagen (VSN, Netz Bad Oldesloe)

der zuständige Dispatcher kann reagieren und ggf. toplogische

Maßnahmen einleiten (Netzumschaltungen)


Ausschnitt MS-Netz VSN– Lastflussberechnung/Einspeisung Kraftwerke


Ampelfunktionen im High Leit XW

für das Netz SHA ~ 1600 Ampeln

in Summe rund 14.000 Ampeln

Fertigstellung für alle MS-Netze 31.12.2017

alle Netzknoten mit Leistungsschalter und alle Trafostationen


Umsetzung §13(1) EnWG


Ebene 1

MMI


Ebene 1SL Esslingen

Aufforderung zuMaßnahmen



Kraftwerke + Speicher(2)

MMI

NVP 1 NVP 2 NVP 3

MS

LS

HS *1: Prognosewert*2: RegelbarLS: Leistungsschalter


N.N.


ZSW

PRNetzführung

IDS

PRGrid Stability

IDS

PRAnlagenauswahl

IDS

Normalbetrieb


Gefahr §13(2) EnWG

Netzwiederaufbau

Blackout

Sonstiges

Bei §13(1) EnWG gelten die Randbedingungen „Schmerzen“ des Netzbetreibers wegen Sperrung z.B. Ladesäule gegen Kosten für den Netzausbau im MS-Netz oder NS-Netz (Flexibilitätsplattform in Planung)


Operative Umsetzung § 13(1) EnWG

Plattform, Gebote für Kraftwerke und Speicher

Netzbetreiber kann bieten

Randbedingungen sind Netzausbau/Neubau ~ 100 € /m

alle Kraftwerke und Speicher werden über Aggregatoren

zusammengefasst und geboten, auch Rooftop PV + Speicher EFH

derzeit Diskussionen ob eine oder mehrere Plattformen


Operative Umsetzung §13(1) EnWG

Navigation via APP

Supercharger

Ortsnetzstation

Private Ladestation

PR (1)Flex Markt $13(1) EnWG

Ladeleistung via APP

Info über Netzeingriff z.B.§13(1)//§13(2) EnGW via APP

Kraftwerke + Speicher(2)

1-Prozessrechner Flex -Markt2- mit NVP

Kosten Netzbau/Ausbau

Europa darf nicht „SCHWARZ“ werden -neue Konzepte im Rahmen von c/sellsAnmerkung: lieber 100.000 € sinnvoll in Köpfe investieren als….


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.stadtwerke-hall.de.

Kontaktdaten

Tel.:

Fax:

Peter BreuningAL Netzleittechnik

0791 401-300

-

[email protected]


von der turnschuh-schnittstelle zum effizienten prozess ... · 3x nea 3x nea nea kwk 2x kwk 2x kwk...

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