Slovenska predloga za KE 2001ELEKTRO MARIBOR IN GRADNIKI PAMETNIH MEST
Boris SOVI, Silvo ROPOŠA, Damir ATI, Boidar GOVEDI, rtomir KORES, Zvonko MEZGA, Mitja PREŠERN, Borut SORKO, Bojan HORVAT, Natalia VARL
POVZETEK
Globalizacija ter gospodarske in tehnološke spremembe nas postavljajo pred nalogo hkrati zagotoviti konkurennost in trajnostni razvoj mest. Kakovost ivljenja v mestu je odvisna od stanovanjskih, gospodarskih, kulturnih, drubenih in okoljskih razmer, vse to pa tudi od storitev, ki jih mesto svojim prebivalcem nudi. Skupina Elektro Maribor si prizadeva integrirati pristop pri zagotavljanju gradnikov pametnega mesta (Smart City) po razlinih podrojih.
Na podroju zagotavljanja kakovosti bivanja so gradniki: izgradnja sistema naprednega merjenja - ki je, ob informacijski in komunikacijski tehnologiji, eden izmed osnovnih gradnikov pametnih omreij - energetsko svetovanje in prikazovalniki porabe energije. V zvezi s tem bo v prihodnosti zelo aktualno izvajanje ukrepov prilagajanje odjema in upravljanja s porabo. Napredne tehnologije so odlina osnova za sodelovanje podroij, ki se ukvarjajo z razlinimi energenti (voda, plin, elektrika). Po drugi strani pa se napredne storitve nanašajo tudi na uporabo novih, uinkovitejših nainov komuniciranja s strankami.
Podroje pametne ekonomije (Smart Economy) se nanaša na pametna omreja, mobilno plaevanje in dematerializacijo dokumentov. Na okoljskem podroju so to ob pametnem merjenju, še pametne stavbe in pametna razsvetljava. K pametni mobilnosti (Smart Mobility) bistveno prispeva eMobilnost, ki lahko pomembno vpliva na zmanjšanje emisij CO2 ter delcev PM10 in PM2,5. Ob narašajoem deleu enot razpršene proizvodnje, ki so prikljuene na elektrino omreje, lahko pametna omreja vsaj delno odpravljajo teave pri obratovanju distribucijskega omreja.
Integracija gradnikov, ki predstavlja novo monost in prilonost, bo mogoa z aktivnim sodelovanjem naprednih lokalnih skupnosti.
ABSTRACT
Globalization and economic and technological changes put before us the task of how to simultaneously ensure competitiveness and sustainable urban development. Quality of life in the city is dependent on the residential, commercial, cultural, social and environmental conditions, as well as it depends of all of the services that the city provides to its residents. Group Elektro Maribor strives to integrate approach of providing the building blocks of the different areas of Smart City.
2 22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013
The construction of advanced metering system, which is next to information and communication technologies, one of the basic building blocks of Smart grids, energy consulting and energy consumption displays is in the quality of live area. In the future the main topic will be implementation of adaptation measures consumption and power management. Advanced technologies are an excellent bas for mutual cooperation areas dealing with different energy sources (water, gas, electricity). On the other hand, the advanced services are based on the use of new, more efficient ways to communicate with customers.
Area of Smart Economy refers to the Smart Grids, mobile payment and dematerialisation of documents. In the environmental field there are, next to the previously mentioned smart metering, smart buildings and smart lighting. eMobility, which can have a significant impact on reducing CO2 emissions and PM10 and PM2,5, contributes significantly to the Smart Mobility, Smart grids can, at least partially, solve problem in the operation of the distribution network that are due to the rising share of distributed generation units that are connected to the electricity grid.
Integration of building blocks, which is a new option and opportunity, will be possible with the active participation of conscious local communities.
1. GRADNIKI SMART CITY
Globalizacija ter gospodarske in tehnološke spremembe nas postavljajo pred nalogo, kako hkrati zagotoviti konkurennost in trajnostni razvoj mest. Kakovost ivljenja v mestu je odvisna od stanovanjskih, gospodarskih, kulturnih, drubenih in okoljskih razmer, vse to pa tudi od storitev, ki jih mesto svojim prebivalcem nudi. Skupina Elektro Maribor si prizadeva integrirati pristop pri zagotavljanju gradnikov pametnega mesta (Smart City) po razlinih podrojih [1].
Pametno mesto oziroma skupnost se manifestira skozi razlina podroja, ki nastopajo znotraj skupnosti: trajnostno bivanje (kakovost ivljenja), pametna ekonomija, pametna mobilnost, pametno upravljanje, pametne tehnologije, trajnostni razvoj, pametni prebivalci / pametni popotniki. Kljunega pomena je vzpostavljena infrastruktura Smart Grids (pametna omreja) in Smart Meter Technology (napredno merjenje) s podporo Smart ICT & Services ob zagotovljeni varnosti podatkov.
22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013 3
Slika 1: Gradniki Smart City [1]
2. TRAJNOSTNO BIVANJE (KAKOVOST IVLJENJA), PAMETNA EKONOMIJA
2.1 Sistem naprednega merjenja
Sistem naprednega merjenja je osnovni gradnik pametnih omreij. V Elektru Maribor sistem naprednega merjenja e ve let gradimo v okviru AMI (ang. Advanced Metering Infrastructure) projekta, v sistem pa je trenutno vkljuenih e 62.000 merilnih mest oz. 550 transformatorskih postaj. Skupni dele merilnih mest, vkljuenih v sistem daljinskega merjenja znaša e 29 %. V Nartu razvoja distribucijskega omreja elektrine energije v Republiki Sloveniji za desetletno obdobje od leta 2013 do 2022 lovimo cilj, da do leta 2020 v sistem naprednega merjenja vkljuimo vse odjemalce. V letu 2013 bomo v okviru projekta AMI v sistem naprednega merjenja vkljuili 24.000 merilnih mest. Do konca leta 2013 bo v sistem naprednega merjenja tako vkljuenih vsaj 36 % merilnih mest. Na podroju elektrine energije Direktiva 2009/72/ES dravam lanicam nalaga, da v primeru odloitve za uvedbo
4 22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013
sistema naprednega merjenja, do leta 2020 s sistemskimi števci opremijo vsaj 80 % odjemalcev.
Pozitivni uinki uvedbe sistema naprednega merjenja so tako na strani uporabnikov omreja, dobaviteljev kot tudi sistemskega operaterja distribucijskega omreja. Še posebej pa velja ob tem omeniti tudi uinek na okolje, v smislu manjših izpustov zaradi zmanjšanja porabe in izgub v omreju.
Sistemski števci, vkljueni v sistem naprednega merjenja omogoajo sistemskemu operaterju ali dobavitelju izvajanje naprednih storitev, ki lahko pomembno vplivajo na kakovost ivljenja posameznika.
Slika 2: Prednosti sistema naprednega merjenja
22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013 5
2.2 DSM, energetski prikazovalniki, multi-utility, napredne komunikacije
V prihodnosti bodo vedno bolj aktualni napredni tarifni sistemi (vetarifni sistemi, dinamini tarifni sistemi) oz. izvajanje ukrepov prilagajanja odjema in upravljanja s porabo (DSM – Demand side management). Z narašajoim deleem pametnih števcev je postala uvedba naprednih tarifnih sistemov nuja in ne ve zgolj teorija. Dobaviteljem tako za namene njihovih naprednih tarif e nudimo 1x meseno pošiljanje obremenilne krivulje za merilna mesta, kjer je to omogoeno.
Ker se zavedamo pomembnosti zagotavljanja naprednih energetskih storitev do konnih odjemalcev, nudimo dobaviteljem tudi podatke v obliki spletnega prikazovalnika ter najem energetskega hišnega prikazovalnika. Preko teh prikazovalnikov je odjemalcu omogoen sprotni vpogled v porabo elektrine energije, spremljanje dnevnega, tedenskega in mesenega stroška, informacije o CO2 obremenitvah. Razline študije, ki so bile izvedene po svetu kaejo, da se zaradi uporabe tovrstnih prikazovalnikov poraba v gospodinjstvu lahko znia od 4 % do 15 % [2]. Ob tem dodajamo, da je števni komunikacijski vmesnik pripravljen tudi za povezavo z napravami hišne avtomatizacije (nadzor naprav na domu).
Napredni tarifni sistemi se nanašajo tudi na omreni del. Nartovanje omreij se izvaja na osnovi koninih moi, rast katere in posledino potrebo po investicijah je mogoe omejiti z ukrepi prilagajanja odjema in upravljanja s porabo. Uspešna aktivna vkljuitev odjemalcev je mona zgolj skozi zgodbo, kjer si lahko odjemalec s spremembo svojih navad oz. odjema zagotovi dovolj velike prihranke (Demand Response). V tem primeru govorimo o t.i. aktivnemu odjemalcu. Ti prihranki se lahko zagotovijo skozi napredne tarifne sisteme, preko programov krmiljenja bremen (Direct load control) ali pa v okviru ponujanja spremembe odjema s strani odjemalcev (Demand Side Bidding). Ti programi so ponekod v tujini e uveljavljeni, pogoji za izvedbo v Sloveniji pa so v veliki meri še odvisni od zakonodaje.
Napredne tehnologije so odlina osnova za medsebojno sodelovanje podroij, ki se ukvarjajo z razlinimi energenti (voda, plin, toplota, elektrika). Trenutno je na elektrini števec omogoena prikljuitev do štirih merilnih naprav za ostale energente. V sodelovanju s Plinarno Maribor in Mariborskim vodovodom e izvajamo testiranja plinskih in vodnih števcev ter prouujemo tehnine monosti skupnega sodelovanja v smislu skupnega merjenja, posredovanja merilnih podatkov ter omogoanja dodatnih storitev v smislu spletnih prikazov porabe.
Po drugi strani pa se napredne storitve nanašajo tudi na uporabo novih, uinkovitejših, nainov komuniciranja s strankami. V Elektro Maribor smo tako uporabnikom omreja omogoili, da se preko naše spletne strani prijavijo na brezplano obvešanje o izklopih zaradi rednih vzdrevalnih del. Obvešanje poteka preko SMS, elektronske pošte ali faksa. Zraven tega smo uporabnikom omreja dosegljivi na brezplanih telefonskih številkah, informiranje pa poteka tudi preko spletne strani in omreja Facebook.
Posebno pozornost v Elektro Maribor posveamo elektronskemu poslovanju, zato smo e leta 2008 med prvimi prieli s pošiljanjem e-raunov. Uporaba e-raunov je zelo povezana z uporabo spletnega banništva, ki je v porastu. Leta je 2004 je spletno banništvo uporabljalo
6 22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013
4 % prebivalcev Slovenije, leta 2012 pa e 28 % [3]. Za stranke to pomeni enostaven in okolju prijazen nain poslovanja. Fizine osebe – potrošniki s prejemom e-rauna v svojo elektronsko banko na enem mestu pregledujemo in z nekaj enostavnimi kliki in brez prepisovanja podatkov, poravnavamo svoje obveznosti oz. kot uporabniki direktnih obremenitev, na enem mestu spremljamo svoje raune in plaane obveznosti. Podobno velja za pravne osebe, katere lahko raune uvaajo v svoj informacijski sistem. Prijava na prejem e-rauna se opravi elektronsko, v okviru spletne banke.
3. PAMETNA MOBILNOST - EMOBILNOST
Prebivalci slovenskih mest so izpostavljeni prekomernemu onesnaenju z NO2, delci PM10 in PM2,5, ki v veliki meri izvirajo iz prometa. Prekomerna onesnaenost z delci PM10 in PM2,5 je eden najbolj pereih okoljskih problemov slovenskih mest, zaradi esar je Evropska komisija v letu 2010 proti Sloveniji sproila postopek na Sodišu EU zaradi kršitve okoljske zakonodaje. Elektromobilnost oziroma eMobilnost lahko pripomore k zmanjšanju škodljivih emisij, saj elektrini avtomobili lokalno nimajo škodljivega vpliva na okolje.
Druba Elektro Maribor je v ospredju prizadevanj za eMobilnost v Republiki Sloveniji. Smo prva druba, ki je v zaetku leta 2011 kupila velikoserijski elektrini avto. Postavili smo ve klasinih (poasnih) polnilnih postaj, med drugim v Mariboru, Murski Soboti in Lendavi ter v zaetku 2012 tudi prvo hitropolnilno postajo v Sloveniji.
Slika 3: Hitro in poasi polnilna postaja Elektro Maribor na OE Maribor z okolico
Elektro Maribor sodeluje tudi v pilotnem EU projektu ICT4 EVEU. Namen projekta je izboljšati uporabniško izkušnjo tako, da je omogoena storitev gostovanja (roaming) in v nadaljevanju tudi plaila porabljene elektrine energije (billing) uporabnikom na mrei polnih postaj razlinih upravljalcev oziroma dobaviteljev elektrine energije.
22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013 7
Poslovni modeli oziroma storitve s podroja eMobilnosti so še v razvojni fazi (pilotni projekti). Predpogoj je sprejeta relevantna zakonodaja (identifikacija akterjev, viri financiranja, pravila trga z elektrino energijo, pogoji za prikljuitev v elektroenergetsko omreje …) in soasna izgradnja polnilne infrastrukture ter veje število uporabnikov elektrinih vozil, ki bodo ustvarili povpraševanje po storitvah.
4. TRAJNOSTNO OKOLJE - ZELENE ZGRADBE
Pomemben prispevek konceptu Smart City so lahko tudi t.i. "zelene zgradbe". Poleg materialov ima pri teh pomembno vlogo tudi uinkovita raba energije. Uinkovite rabe energije si ni mo predstavljati brez uinkovitega nadzora nad delovanjem porabnikov energije pa naj gre za elektriko, plin ali toploto. Sodobna informacijska in telekomunikacijska tehnologija skoraj kot na dlani ponujata platformo za uinkovite sisteme nadzora in upravljanja porabe razlinih vrst energije. Zato smo v Energiji plus zmonosti omenjene tehnologije identificirali kot razvojno prilonost. Vzporedno z vzpodbujanjem implementacije ukrepov na podroju uinkovite rabe energije, v sodelovanju s partnerji, razvijamo modularne sisteme za nadzor in upravljanje porabnikov energije za domao in poslovno rabo. Pri tem del koncepta pametnih omreij predstavlja pomemben del celotnega sistema, saj so merjenje porabe, hranjenje in obdelava izmerjenih veliin osnovni gradniki celotnega sistema.
Gradnja pametnih omreij terja svoj as, zato smo se odloili, da koncipiramo in zgradimo takšen sistem, ki bo deloval tudi v primeru, ko na doloeni lokaciji še nimamo zagotovljene ustrezne javne, vsem dostopne infrastrukture.
Slika 4: Pametni dom – sistem za nadzor in upravljanje porabe
8 22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013
Sistem sestavljajo aktivni elementi z monostjo medsebojne komunikacije. Osnovo sistema predstavljajo merilne naprave in TCP/IP prehod – koordinator (1 in 3), ki skrbi za dostop do hišnih naprav (6 do 16) na daljavo oziroma spleta, portala in pametnega telefona (5).
Raziskave so pokazale, da imajo uporabniki tovrstnih rešitev (gospodinjstva in poslovni subjekti) razline potrebe in elje. Temu primerno smo oblikovali pet osnovnih zaokroenih celot (paketov), ki jih je mo nadgraditi in dopolnjevati v skladu z individualnimi potrebami in eljami.
Osnovni paket sistema upravljanja omogoa daljinsko spremljanje trenutne porabe elektrine energije, tudi kadar merilno mesto ni opremljeno z naprednimi merilnimi napravami, in monost aktivnega upravljanja s porabniki elektrine energije v realnem asu. Nadgradnje pa omogoajo daljinsko spremljanje trenutne porabe elektrine energije posameznega porabnika, vpeljavo hišne avtomatizacije, daljinsko spremljanje in upravljanje trenutne porabe elektrine energije za razsvetljavo v realnem asu s hišno avtomatizacijo razsvetljave, daljinsko spremljanje raznih senzorjev in tipal, ki so namenjeni varovanju ter obvešanje in nadzor.
Rešitev ne prinaša zgolj uinkovite rabe energije, nadzora, analize porabe in upravljanja s porabniki, temve prinaša tudi udobje in brezskrbnost bivanja. Poleg tehnine nadgradnje posameznega sistema je v prihodnosti mono posamezne sisteme nadgraditi in povezati v veji sistem nadzora in upravljanja uporabnikov v okviru koncepta Smart City, ki se prilagaja trenutnim energijskim potrebam širšega okolja.
5. PAMETNA OMREJA - SMART GRIDS
Zahteve po uinkoviti rabi energije, zahteve po vejem deleu proizvodnje iz obnovljivih in razpršenih virov energije ter implementacije novih tehnologij in porabnikov v elektroenergetski sistem, kot so na primer elektrina vozila s pripadajoo polnilno infrastrukturo, predstavljajo nove velike izzive za celotni elektroenergetski sistem.
5.1 Pametna omreja v telekomunikacijah Elektra Maribor
Za nemoteno in zanesljivo delovanje potrebuje vsak elektroenergetski sistem svoj lastni telekomunikacijski sistem, ki omogoa prenos razlinih vrst informacij. V drubi Elektro Maribor imamo zgrajeno telekomunikacijsko omreje, ki ga delimo v dva segmenta; in sicer tehnino omreje, ki slui za nadzor, upravljanje in vodenje elektroenergetskega omreja in poslovno omreje kot podpora delovnim procesom.
Telekomunikacijsko omreje za nadzor, upravljanje in vodenje energetskega sistema na nivoju RTP-jev imamo v celoti zgrajeno in s tem hrbtenino telekomunikacijsko omreje pripravljeno na uvajanje novih storitev in tehnologij. Naš naslednji izziv pa je posodobitev naših TP-jev (cca 3.500), jih procesno pripraviti za nadzor, upravljanje in vodenje ter
22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013 9
komunikacijsko povezati v naše hrbtenino omreje. Konni dolgoroni cilj, ki smo si ga zadali, je optika kot fizini medij do teh objektov; vendar je potrebno v srednjeronem obdobju razmišljati tudi o drugih oblikah komunikacijskih povezav. Te bodo povezava danes znanih komunikacij (WiMax, PLC, xDSL, LTE …).
Zavedati se moramo, da pametna omreja predstavljajo tretjo fazo izgradnje elektroenergetskega sistema. Prva faza je zajemala izgradnjo primarnega elektroenergetskega sistema, druga faza obsega avtomatizacijo, ki je na nivoju RTP-jev zgrajena in jo je potrebno implementirati še na SN nivoju (postopno izvajanje). Kljunega pomena za izgradnjo pametnih omreij so, med drugim, tudi informacijske in komunikacijske tehnologije, ki povezujejo sistem v funkcionalno celoto. V konceptu pametnih omreij je potrebno vzpostaviti informacijske povezave s konnimi uporabniki omreja (proizvajalci oz. njihovimi razpršenimi viri, odjemalci) ter drugimi elementi v sistemu (hranilniki elektrine energije, infrastrukturo za elektrine avtomobile …).
Za vzpostavitev koncepta pametnih omreij je kljuno usklajeno delovanje in povezljivost posameznih segmentov omreja in tehnologij, ki morajo biti trno zanimive in ponujati inovativne storitve z ustrezno podporo. e bomo katerokoli od podroij zanemarili, koncept pametnih omreij ne bo dal zahtevanih rezultatov oziroma bo neuspešen.
5.2 Vkljuevanje razpršenih virov (OVE)
Dele enot razpršene proizvodnje, ki so prikljuene na distribucijsko elektrino omreje, se posebej v zadnjih treh letih izjemno poveuje. Ponekod je ta dele e tolikšen, da povzroa teave pri obratovanju delov distribucijskega omreja, saj se smer pretoka energije spreminja. Diagram na sliki 5 prikazuje število enot razpršene proizvodnje, prikljuenih na distribucijsko omreje Elektra Maribor po posameznih letih. Kot je razvidno, je bilo še v letu 2006 število razpršenih virov manjše od 50 in njihova inštalirana mo okoli 35 MW, medtem ko je bilo konec leta 2012 prikljuenih 1149 razpršenih virov s skupno inštalirano mojo okoli 139 MW.
Slika 5: Število enot razpršene proizvodnje prikljuenih na distribucijsko omreje Elektra Maribor po letih
10 22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013
Klasina distribucijska omreja so bila do sedaj zasnovana za prenos elektrine energije v eni smeri; in sicer od RTP 110/SN kV do konnih porabnikov. Glede na trenutne trende je mogoe priakovati, da bo v blinji prihodnosti veina porabnikov elektrine energije hkrati tudi proizvajalcev, ki bodo viške proizvedene elektrine energije oddajali v distribucijsko omreje. V takšnih pogojih bo treba spremeniti obstojei nain nartovanja in obratovanja distribucijskih omreij. V nasprotnem primeru bi lahko prihajalo do slabe kakovosti oskrbe oziroma do pogostih motenj pri dobavi elektrine energije konnim odjemalcem, lahko pa tudi do lokalnih razpadov delov elektroenergetskih omreij.
Soasno z mnoinim vkljuevanjem razpršene proizvodnje v distribucijska omreja, se ob stalni rasti koninega odjema, pojavlja vedno veje število novih zahtevnih elektrinih porabnikov, ki za svoje delovanje zahtevajo vedno kakovostnejšo elektrino energijo. Elektrodistribucijska omreja v doloenih odsekih s tem postajajo »prešibka« za zagotavljanje kakovostne oskrbe odjemalcev. Vkljuevanje razpršene proizvodnje v omreje zahteva doloene ojaitve, kar je tudi skladno s klasinim konceptom razvoja distribucijskih omreij.
Del rešitve omenjene problematike lahko predstavljajo pametna omreja z vsemi pripadajoimi elementi kot so informacijska in komunikacijska tehnologija, zajem elektrinih veliin, ipd ... Za ovrednotenje potenciala pametnih omreij pri reševanju omenjene problematike je nujno uvajanje pilotnih projektov.
5.3 Posledice velike penetracije razpršene proizvodnje v distribucijskem omreju
V stacionarnih razmerah v omreju oziroma v normalnem obratovalnem stanju, ko so napetosti, toki in moi konstantni in se asovno ne spreminjajo, lahko zaradi vpliva vejega števila razpršenih virov opredelimo štiri izzive:
a) tokovne obremenitve vodov pri oddajanju delovne moi razpršenih virov v omreje, b) vzdrevanje napetostnega profila vzdol voda, c) zagotavljanje jalove energije za delovanje razpršenih virov in d) razline motnje v omreju.
Vsi navedeni izzivi so v slovenskih distribucijskih omrejih bolj ali manj e nekaj asa prisotni. S trendom narašanja novih potencialnih investitorjev v gradnjo razpršenih virov bodo teave postajale še oitnejše. Nova Sistemska obratovalna navodila distribucijskega omreja (SONDO), sprejeta v letu 2011, v prilogi Navodila za prikljuevanje in obratovanje elektrarn inštalirane moi do 10 MW, sicer dokaj natanno opredeljujejo pogoje prikljuevanja. Med drugim tudi zahtevajo, da se male elektrarne prilagajajo napetosti v omreju preko spreminjanja cosφ – seveda tiste, ki imajo to monost – in s tem pomagajo uravnavati napetostni profil v omreju. Vendar se v praksi to sedaj še ne izvaja, saj obratovanje malih elektrarn s cosφ ≠ 1 za lastnike le-teh (še) ni ustrezno stimulirano.
22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013 11
Z ustreznimi pravili in stimulacijo proizvedene jalove energije iz razpršenih virov pa lahko v prihodnosti priakujemo postopno prilagajanje malih elektrarn napetosti in moi v omreju. Spremljanje obratovanja razpršenih virov proizvodnje, z zbiranjem in prenosom podatkov o obratovalnih parametrih elektrarn preko GPRS omreja ali Ethernet povezav do nadzornega centra enega ali ve razpršenih virov, analiza podatkov in alarmiranje je ponekod e prisotno in je relativno enostavno izvedljivo. Tak center je mono razširiti z regulacijo proizvodnje razpršenega vira. Veina elektrarn, zgrajenih po uveljavitvi SONDO, e ima vgrajene ustrezne postroje (skupaj generator in kompenzacije oz. razsmerniške enote, odvisno od tipa elektrarne), ki omogoajo tudi regulacijo in daljinsko krmiljenje cosφ ter s tem neposredno reguliranje proizvedene delovne in jalove energije v predpisanih mejah. Na starejših elektrarnah, ki takšnih postrojev nimajo vgrajenih, pa je v veini primerov prilagoditev le-teh izvedljiva, odvisno od tipa razpršenega vira, z dograditvijo obstojeih razsmerniških enot oz. z dograditvijo generatorjev z napravami za kompenzacijo jalove energije.
Vendar ob tem obstaja upraviena skrb, da brez usklajevanega delovanja, uinki ne bodo dosegli svojega namena v celoti. Ker ima vsaka regulacija elektrarne svoj odzivni as lahko zaradi velikega števila elektrarn teoretino pride do še vejih nihanj napetosti v omreju – stalne oscilacije in posledino do nestabilnega obratovanja omreja. Ugotovimo lahko, da bosta komunikacijsko povezovanje razpršenih virov in njihovo vodenje iz ustreznih centrov v prihodnosti nujni za uvajanje uinkovitega orodja za upravljanje s pretoki moi in celoten energetski menedment tako na strani proizvajalcev kot na strani porabnikov elektrine energije.
Gradnja komunikacijskih povezav vzporedno z energetskimi, povezovanje elektroenergetskih naprav med sabo preko centrov vodenja, vkljuevanje odjemalcev in proizvajalcev elektrine energije v komunikacijske poti, zbiranje, analiza in uporaba raznih podatkov iz elektroenergetskega sistema za upravljanje z omrejem, upravljanje s porabo in upravljanje s proizvodnjo so elementi pametnega omreja.
5.4 Povezovanje in upravljanje baz podatkov z velikimi koliinami podatkov
V dobi pametnih omreij se distribucijska podjetja sooamo z upravljanjem velike koliine podatkov, ki jih dobimo iz razlinih virov in iz razlinih sistemov, ki pa med seboj v osnovi ne komunicirajo direktno. Ti zapisi so zapisi o opremi, interakcijah, meritvah veliin ipd. Nemalokrat so takšni posamezni zapisi o objektu vneseni v razline baze podatkov; za isti objekt v razlinih bazah podatkov ni povezave.
Posamezni objekt v bazi podatkov ima obiajno ve parametrov, nekateri od teh parametrov se pri razlinih bazah podatkov ponavljajo, nekateri parametri pa so za isti objekt v doloenih bazah podatkov edinstveni.
Za omenjene baze podatkov skrbi ve ljudi; za isti objekt lahko vnašajo iste parametre, pa tudi edinstvene parametre. Zna se zgoditi, da se kak podatek tudi napano vnese. To pomeni podvojena vnašanja podatkov, zmeda pri napakah ipd., kar pomeni tudi obilico dodatno porabljenih delovnih ur.
12 22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013
Loeno urejanje baz podatkov prinese torej ve dodatno porabljenih delovnih ur, emur bi pa se lahko z enojnim vnosom izognili, saj je smiselno, da se posamezni objekt v doloeno bazo podatkov vnese le enkrat, takoj za tem pa distribuira v vse ostale baze podatkov. Naloga posameznega skrbnika baze podatkov pa ostane, da beno preveri vnos in poskrbi za specifine parametre objekta, ki so pomembni le njemu.
V energetskih distribucijskih sistemih se za povezave podatkovnih baz uporablja splošni informacijski model (Common Information Model – CIM), ki bazira na standardih IEC 61970, IEC 61968 in IEC 62325. Ti standardi definirajo dva vidika integracije podatkov: podatkovni model s svojimi razredi (in atributi) in dostopanje do CIM iz razlinih IT sistemov. Prednost takšnega principa integracije je, da ko sta vzpostavljena komunikacija in mapiranje posameznega informacijskega sistema s sistemom CIM, je ta informacijski sistem avtomatsko integriran z vsemi drugimi sistemi, ki so povezani v CIM.
V drubi Elektro Maribor smo kot dolgoroni cilj postavili naslednje zahteve pri vpeljavi CIM:
• ustvariti povezavo med bazami podatkov, kjer se bodo ob vnosu parametrov v katerikoli sistem za posamezni objekt ti parametri prenesli v vse smeri,
• sistem mora omogoiti dosledno upravljanje z objekti, neodvisno od tega, kako so prišli v doloeno bazo podatkov,
• omogoeno mora biti aktivno urejanje objektov baz podatkov razlinim skrbnikom, • programska orodja za upravljanje s podatki morajo biti napisana na tak nain, da bo
mogoe delo z razlinimi implementacijami brez kompleksnih in dragih konverzij in obvezno brez izgube podatkov,
• s tem bo znaten prihranek dela zaradi enojnega vnosa podatkov, hkrati pa tudi hitrejše upravljanje s podatki,
• baze podatkov se bodo preistile morebitnega balasta, • s tem se pridobi urejen sistem za mnoico dodatnih aplikacij, pri katerih se pokae
prilonost za uporabo tako urejenih podatkov.
Slika 6: DMS sistem z vmesnikom, skladnim s CIM standardi [4]
22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013 13
Kot je poudarjeno v zadnji alineji, je sam projekt osnova za smiselno izvedbo projekta pametnih omreij, ki uporablja manipulacijo z urejenimi podatki.
Trenutno poteka izvajanje prve faze povezave baz podatkov v Elektru Maribor. Zajema pa povezavo baz podatkov iz BTP podatkovne baze in podatkov iz sistema SCADA/DMS. Nadaljnje faze projekta obsegajo povezavo GIS, KC, AMI in sistema GREDOS v CIM platformo. Hkrati bo v isto platformo mogoe povezati katerikoli še neomenjeni sistem, ki vsebuje doloene objekte v svoji bazi podatkov, ki so skupni kateremukoli prej omenjenemu podatkovnemu sistemu.
Pri prvi fazi projekta, povezavi baz podatkov SCADA/DMS in BTP preko CIM platforme, so naslednji sklopi:
• integracijsko vodilo v skladu s CIM standardi IEC 61970, IEC 61968 in IEC 62325, • filter za uvoz in izvoz modela (podatkov) v skladu s CIM standardi (CIM XML
Importer/Exporter), • javna vmesnika GDA, HSDA za dostop do statinih in dinaminih podatkov modela
DEES, ki pa sta razvita za vsako aplikacijo razlinega informacijskega sistema posebej,
• javna vmesnika CIS in SIDMS v skladu s CIM standardom, • urejevalec CIM modela, ki je programski paket, omogoa pa urejanje posameznih
elementov modela glede na pravice uporabnika, dostop ima do vseh naprav in parametrov posameznih naprav in objektov modela,
• internetna poroila, s katerimi se dostopa do podatkov v skladu z dodeljenimi pravicami uporabnika, hkrati pa so orodje (grafini vmesnik, vnosne maske) za izdelavo takšnih poroil,
• podsistem za upravljanje delovnih procesov, s katerim se grafino kreirajo upravitelji procesov, ki se proijo na zahtevo, na asovni interval ali na spremembo vrednosti doloenega parametra doloenega objekta v CIM modelu,
• pripadajoa programska in strojna oprema ter licenna oprema.
Trenutno se izvaja podrobna primerjava in preverjanje podatkov DB2 in DCV ter njihovo medsebojno uparjanje na omejenem delu elektroenergetskega omreja Elektra Maribor.
6. ZAKLJUEK
Druba Elektro Maribor je e od svojega zaetka obstoja oz. prvih zametkov današnjega podjetja Elektro Maribor v letu1914 s prietkom projekta izpeljave elektrinega razdelilnega omreja izmenine napetosti v mestu Maribor tesno povezana z lokalno skupnostjo. V okviru Mestne obine Maribor so organizirali posebno mestno slubo, ki je leta 1914 zaela graditi elektrino omreje v mestu in njegovi okolici.
Na podroju oskrbe z elektrino energijo se druba nenehno razvija in ponuja nove storitve. Pri zagotavljanju kvalitetnih storitev na podroju severovzhodnega dela Slovenije smo do sedaj zgradili primarni elektroenergetski sistem. V drugi fazi razvoja smo uvedli avtomatizacijo na nivoju RTP z modernim centrom vodenja, implementacija sodobnih
14 22. posvetovanje "KOMUNALNA ENERGETIKA / POWER ENGINEERING", Maribor, 2013
tehnologij v okviru projekta pametnih omreij pa intenzivno poteka na srednjenapetostnem in nizkonapetostnem elektrinem omreju.
Kljunega pomena za izgradnjo pametnih omreij so med drugim tudi informacijske in komunikacijske tehnologije, ki povezujejo sistem v funkcionalno celoto. V konceptu pametnih omreij vzpostavljamo sodobne informacijske povezave s konnimi uporabniki omreja (proizvajalci oz. njihovimi razpršenimi viri, odjemalci) ter drugimi elementi v sistemu (hranilniki elektrine energije, infrastrukturo za elektrine avtomobile …). Tako e danes omogoamo sistem naprednega merjenja, na podroju eMobilnosti smo pionirji v Sloveniji, na podroju trajnostnega razvoja vzpodbujamo uinkovito rabo energije s t.i. 'zelenimi zgradbami'. Ob narašajoem deleu razpršenih virov proizvodnje, ki so prikljueni na elektrino omreje, s pametnimi omreji vsaj delno odpravljamo teave pri obratovanju distribucijskega omreja.
V projektih pametnega mesta pa je bistveno sodelovanje med razlinimi podroji oz. disciplinami ter prevzem in dopolnjevanje dobrih praks iz posameznih projektov Smart City po svetu, kjer pa je prilonost prevzeti tudi vlogo vodilnega na posameznem podroju. Ob tem je kljunega pomena motiviranost prebivalcev za spremembe v nainu ivljenja, ki jih prinaša uporaba naprednih storitev.
7. LITERATURA
http://www.mg.gov.si/fileadmin/mg.gov.si/pageuploads/Energetika/Zelena_knjiga_NEP _2009/NEP_2010_2030/NEP_2030_jun_2011.pdf
[10] Vizija razvoja koncepta Smartgrids v Sloveniji, Številka študije: 2026, Elektroinštitut Milan Vidmar, marec 2010
NASLOV AVTORJEV
mag. Boris Sovi, univ. dipl. in. el., boris.sovic@elektro-maribor.si Silvo Ropoša, univ. dipl. in. el., silvo.roposa@elektro-maribor.si Damir ati, univ. dipl. in. el., damir.catic@elektro-maribor.si Boidar Govedi, univ. dipl. in. el., bozidar.govedic@elektro-maribor.si rtomir Kores, dipl. in. el., crtomir.kores@elektro-maribor.si Zvonko Mezga, univ. dipl. in. el., zvonko.mezga@elektro-maribor.si Mitja Prešern, univ. dipl. ekon., mitja.presern@elektro-maribor.si mag. Borut Sorko, univ. dipl. in. el., borut.sorko@elektro-maribor.si
Elektro Maribor d. d., Vetrinjska ulica 2, 2000 Maribor, Slovenija Bojan Horvat, univ. dipl. in. el., bojan.horvat@energijaplus.si mag. Natalia Varl, univ. dipl. ekon., natalia.varl@energijaplus.si
Energija plus d. o. o., Vetrinjska ulica 2, 2000 Maribor, Slovenija
2.1 Sistem naprednega merjenja
3. Pametna mobilnost - eMobilnost
5.1 Pametna omreja v telekomunikacijah Elektra Maribor
5.2 Vkljuevanje razpršenih virov (OVE)
5.3 Posledice velike penetracije razpršene proizvodnje v distribucijskem omreju
5.4 Povezovanje in upravljanje baz podatkov z velikimi koliinami podatkov
6. ZAKLJUEK
7. LITERATURA