Smarte energinett Smart Grid

Transkript

1 Smarte energinett Smart Grid Vi ser på planer om et integrert europeisk energimarked, smarte energinett, AMSmålere, elektrifisering av transport og kunder som også produserer energi. Hvordan håndtere disse ambisiøse planene? Hvilke muligheter ligger det for norsk næringsliv? Professor og seniorforsker Kjell Sand, SINTEF Energi Leder i NK 8 Elektriske overførings- og distribusjonssystemer NEK Elsikkerhetskonferanse 26. og 27. november

2 Innhold Smarte energinett smart grid Hvordan møter vi utfordringene i Norge? Hvem er næringslivaktørene i Norge? Hvilke virkemidler bruker Europa for å nå målene? Network codes og standardisering 2

3 Smart grid motivasjon Erstatte fossil energi med fornybar energi Energieffektivisering Forsyningssikkerhet Bedre leveringskvalitet Bidra til økonomisk effektivitet Modernisering av kraftsystemet For Norge: Også muligheten til levere balansetjenester for Europa 3

4 Analyser av Smart grid (SG) investeringer i USA (DOE) Obama's Smart Grid Stimulus ble brukt til: 3 mrd. $ investert i SG ga en gevinst på 7 mrd. $ 1. Smart metering 2. Distribution automation 3. Smart transmission (WAMS/PMUs) 1 mrd $ investert i SG ga en 2,5-2,6 mrd $ økning i BNP mye bedre avkastning enn andre "government investments" 4

5 Fire enkle bilder på Smart Grids Et navn på fremtidens elektriske energisystem (anno 2020/2050) Et kvantesprang i integrasjon av IKT på alle nivåer i det elektriske kraftsystemet En fusjon av kraftnett og internett Et system hvor alle anlegg og apparater har en IPadresse (Internet Protocol Address) slik at de kan observeres og styres via internett Internet of things 50 milliarder apparater, husdyr, er på nett i

6 6

7 Framtida er full av muligheter og utfordringer. Kilde: 7

8 Det europeiske Smart grid-konseptet (Mandat 490) 8

9 Mellom domener flyter det informasjon og elektrisk energi. For at samspillet informasjonsmessig og energimessig skal fungere etter hensikten, må de ulike elementer i kjeden være interoperable Interoperabilitet: Evnen som to eller flere innretninger fra samme eller ulike leverandører har til å utveksle informasjon og utnytte denne informasjonen til ønsket funksjon eller samvirke. 9

10 Interoperabilitet den største utfordringen i SG

11 Referansearkitektur Under mandat 490 er det utviklet en referansearkitektur for Smart grids. Komponentlaget - Component layer Kommunikasjonslaget - Communication layer Informasjonslaget - Information layer Funksjonslaget - Function layer Forretningslaget - Business layer Komponentlaget inneholder alle fysiske komponenter og systemer. (f.eks. linjer, kabler, routere, datamaskiner, målere, sensorer, databaser, scada 11

12 Referansearkitektur (forts) Business Layer Function Layer Outline of Usecase Interoperability Information Layer Communication Layer Subfunctions Data Model Data Model Protocol Protocol Market Enterprise Component Layer Operation Generation Transmission Distribution Domains DER Customer Premise Process Field Station Zones

13 Et viktig element i løsningen er standardiseringen 13

14 14

15 15

16 16

17 Aktører i utvikling av et felles europeisk kraftmarked EU: Forordninger, direktiv, vedtak Universitet - FoU Demo ACER (The Agency for the Cooperation of Energy Regulators ): Framework guide lines Energiselskap ENTSO-E (The European Network of Transmission System Operators for Electricity) : Network Codes Leverandørindustrien, konsulentbransjen ESO (Europeiske standardiseringsorganisasjoner CEN/CENELEC/ETSI) : Standarder Energikundene Samfunnet Miljøet 17

18 Network codes Verktøy for et integrert europeisk kraftmarked med mer kraftutveksling mellom landene Må implementeres i Norge Berører alle elementer i kraftsystemet - inklusive installasjoner (f.eks. krav til > 800 Watt PV) Network Code on Capacity Allocation and Congestion Management (CACM) Network Code on Requirements for Grid Connection applicable to all Generators (RfG) Demand Connection Code (DCC) Network Code on Forward Capacity Allocation (FCA) Network Code on Electricity Balancing (EB) Network Code on HVDC Connections (HVDC) Network Code on Operational Security (OS) Network Code on Operational Planning and Scheduling (OPS) Network Code on Load Frequency Control and Reserves (LFCR) 18

19 19

20 Forslag til koordinering network codes - standarder MoU mellom CENELEC og Entso-e BTWG er det operative organ for denne MoUen Norske medlemmer er Helge Topp, Statnett og Kjell Sand, NK8 BTWG forslår at New approach/ harmoniserte standarder-prinsippet brukes også her dvs: Funksjonskrav i network codes Detaljkrav i standarder bl.a. hvordan samsvar skal testes EU kommisjonen publiserer "harmoniserte standarder" i OJ Skal diskuteres med repr. For EU-kommisjonen 20

21 Eksempel på komiteer som kan berøres av DCC SR1 Terminology TC8X System aspects of electrical energy supply TC 11 Overhead lines TC 14 Transformers TC 15 Solid electrical insulating materials TC 17 Switchgear and controlgear TC 20 Electric Cables TC 28 Insulation Co-ordination TC 33 Power capacitors TC 36 Insulators TC 37 Surge arresters TC 38 Instrument transformers TC 57 Power systems management and associated information exchange TC 59 Household Appliance TC 64 Electrical Installation of buildings TC 82 Solar photovoltaic energy systems TC 85X Measuring equipment for electrical and electromagnetic quantities SR 95 Measuring relays and protection equipment SR 96 Transformers, reactors, power supply units, and combinations thereof TC 99 System engineering and erection of electrical power installations in systems with nominal voltages above 1 kv a.c. and 1,5 kv d.c., particularly concerning safety aspects IEC / PC 118 Smart grid user interface CLC/TC 210 Electromagnetic Compatibility (EMC) M/490 (Smart Grid Coordination Group) M/441 (Smart Metering) M/468 (Electric vehicles) CEN/CLC/TC 1 Criteria for conformity assessment bodies 21

22 Eksempel på tilbakemelding: TC 64 Network Code Related technical topics Related standards Concerns (e.g. contradictory requirements in standards and network codes) RfG RfG DCC RfG DCC DCC OS Electrical Installations of buildings Smart Low-voltage electrical installations Electrical Installations of buildings- Selection and erection of electrical equipment Other equipment Electrical Installations of buildings- Requirements for special installations or locations Solar photovoltaic (PV) power supply system Electrical Installations of buildings- Requirements for special installations or locations Supply of electric vehicle HD HD HD Impact of Smart Grid on low-voltage electrical installations Clause 551 covers Low voltage generating sets Installation of PV panels with potential reverse feeding Supply of charging station for Electric vehicle, with potential reverse feeding Future IEC Possibly adopted at CENELEC level Identified standardization work (based on the network codes) Generators being connected or disconnected from Grid In course of maintenance at IEC level. Joint activity with TC82; HD to be revised from parallel procedure. In course of maintenance at IEC level. HD to be revised from parallel procedure. 22

23 Hvilke muligheter foreligger for næringslivet 23

24 EU

25 The Norwegian Smartgrid Centre en læringsarena for kraftbransjen og leverandører

26 Hovedmålet er å etablere et nasjonalt forsknings-, undervisnings, test- og demonstrasjonssenter for smartgrid i internasjonal toppklasse Delmål: 1. At energiselskap og aktører får tilført viktig kompetanse for egen virksomhet 2. At norsk industri får økt internasjonal konkurransekraft 3. Å skape en felles forståelse i samfunnet for smartgrid Dette skal skje gjennom følgende aktiviteter: A. Laboratorie-, test- og demonstrasjon B. Forskning C. Undervisning D. Næringsutvikling & kommersialisering E. Nettverksbygging & kommunikasjon F. Standardisering

27 47 medlemmer - 2 nye i år

28 Energi- og nettselskaper Statnett Lyse Elnett AS Hafslund Nett AS NTE Holding AS Skagerak Energi AS BKK Nett AS Fredrikstad Nett AS Trønder Energi AS Istad Nett AS EB Nett AS Helgelands Kraft AS Eidsiva Nett AS Energi Norge AS Agder Energi AS Bodø Energi AS Sogn og Fjordane Energi AS Fortum Distribusjon Kraftelektronikk Eltek ABB Siemens Nexans Norway AS Kommunikasjon Telenor (mobilnett, M2M) Energiselskaper m/ fiber som eks. Lyse, NTE Målerleverandører (AMS): Aidon Norge AS Kamstrup AS Landis+Gyr IKT sikkerhet og pålitelighet, sertifisering, test DnV GL (Det Norske Veritas) Embriq AS Safetec Nordic AS Beslutningsintellingens, systemutvikling, integrasjon mellomvare, konsulent tjenester Powel AS Enfo Energy AS Bitreactive AS esmart System Smart Grid Norway AS Logica Norge AS Greenbird Solutions AS Rejlers AS EPOS Consulting Tieto Norway AS Devoteam davinci AS

29 Demo Norge Sol, vind, biobrenselaggregat, dynamisk lager, nettverkstopologi, effektbalanse, stabilitet Dyrøy Microgrid: TFK, Troms kraft, HiN UiT RCC Alta: Statnett Transmisjon: RCC, Flaskehalser, SVC, WAM, PMU, last styring Distribusjon: Blandet kundegruppe, multiple kommunikasjonsløsninger, nye forretningsmodeller Demo Steinkjer: NTE ARENA smartgrid services Høgskolen i Narvik -Real-time simulator -Grid emulering, nettverk -EV lading og distribuert lagring -Smarthus -Remote aksess, database, skyløsning Smartgrid-lab" NTNU/SINTEF Energiselskap: Fiberteknologi, gateways, smarthus, velferdsteknologi Demo Lyse Smart UiS Skarpnes plusshus: AE Distribusjon: Øydrift, fritidshus, solceller, elbiler Smart Energi Hvaler: FEAS NCE Smart Distribusjon: Plusshus/nullhus, boligfelt, erfaringsdata, planleggingsverktøy for nett

30 Demo Norge Også for leverandører -Testarena -Utstillingsvindu -Konkurransekraft Siemens Powel Aidon esmart systems Embriq Norsk Transformator Dyrøy Microgrid: Statnett Demo Steinkjer: NTE UiT Høgskolen i Narvik RCC Alta: Statnett Kamstrup Eltek ARENA smartgrid services "Off-grid Lab" NTNU/SINTEF Telenor Landis+Gyr Demo Lyse Smart Smart Energi Hvaler: FEAS ABB UiS NCE Smart Skarpnes plusshus: AE 30

31 Virkemiddelapparatet fra FoU til kommersialisering Skattefunn Forskningsrådet Innovasjon Norge Enova Transnova Effektiv forvaltning av energiressurser Miljøvennlig energiomlegging Næringsutvikling Forskerprosjekter Kompetanseprosjekter for næringslivet Miljøteknologiordningen Innovasjonsprosjekter for næringslivet Utviklingstilskudd Markedsintroduksjon av ny teknologi Risikolån Markedsendring FME Miljøvennlige transportløsninger Prosjektstøtte og investeringstilskudd Standardisering

32 Niels Engelschiøn, nestleder ved EU-delegasjonen i Brussel 32

33 Kilde: Forskningsrådet 33

34 Kilde: Innovasjon Norge 34

35 Sluttord Smart grid berører alle Trenger et nasjonalt road map Store utfordringer Store muligheter Behov for flerfaglig samarbeid Offentlige midler i samarbeid med private midler for å sikre tilstedeværelse på de viktige arenaer bl.a standardiseringsarenaen Fremtiden er elektrisk! Kilde: 35