Smart Meter Rollout - rwe.com · Systeme aus den Bereichen Smart Grid, Smart Metering und Smart Home wachsen zunehmend zusammen. Die Grenzen sind sauber durch geeignete und standardisierte

Smart Meter Rollout

„Netzdienliche Schaltungen über das

intelligente Messsystem“ Dr. Kai Daniel

Neue Technologien/Projekte

RWE Deutschland AG

Mülheim an der Ruhr, 2. Geschäftsführer-Austausch 25.11.2015

SEITE 2 RWE Deutschland AG

Aktueller Stand des Diskussion:

Der Gesetzesentwurf zur Digitalisierung der Energiewende ist in der Abstimmung. Die netzdienliche

Steuerung hat nach aktuellem Stand über das Smart Meter Gateway zu erfolgen. Hieraus ergibt sich

eine regulatorische Verpflichtung zum Einsatz von Steuerboxen in einer Vielzahl von

Anwendungsfällen (Nachtspeicher, PV-Anlagen)

Relevante Auszüge aus dem Entwurf des Messstellenbetriebsgesetzes des BMWi1

Steuerbox bei Erzeugungsanlagen

> „Pflicht zum Einbau betrifft Alt- wie Neuanlagen“

> „ab 2017 EE- und KWK-Erzeugungsanlagen mit

einer installierten Leistung über 7 kW“

> „ ab 2020 ... alle Messstellen …mit einer installierten

Leistung über 100 Kilowatt“

Steuerbox bei Verbrauchern

> „Unterhalb von 6.000 kWh Jahresstromverbrauch ist

ein iM nur dann zwingend, wenn an einem

(netzdienlichen) Flexibilitätsmechanismus, wie dem

nach

§ 14a EnWG, teilgenommen wird.

1 Stand: Oktober 2015

Die Steuerungsfähigkeit intelligenter Messsysteme

wird vom Gesetzgeber verlangt


OT/IT-Konvergenz am Beispiel Steuerbox

Externer

Externer

Marktteilnehmer

(EMT)

Smart Meter

Gateway

(SMGw)

„Steuerbox“ (intelligenter

Agent)

Last/Einspeiser,

z.B. WEA

Smart Meter

Steuerbox als ein Beitrag zum BDEW-Ampelkonzept

Pflichteinbaufall, d.h. Einbau voraussichtlich verpflichtend

§21c (Einbau von Messsystemen)

gem. §14a EnWG (Steuerung unterbrechbarer Verbraucher in NS)

Marktrollenübergreifende Funktionen der Steuerbox

Einspeise- / Lastmanagement für den Netzbetreiber und Lieferanten*)

Schwellwertüberwachungen, Kontrollierter Versorgungswiederaufbau

Umsetzung von Tarifschaltungen und Steuerbefehlen für Energielieferanten

Verteilnetzbetreiber

Lieferant

Messstellenbetreiber

Wide Area

network

(WAN)

Gateway

Administrator

*) die rote Phase ist für die Systemsicherheit von großer Bedeutung


Heizungs-

steuerung

Dynamische

Tarifierung

Straßen-

beleuchtung

Netz-

steuerung

Virtuelles

Kraftwerk

Beispiel Nachtspeicher,

Wärmepumpen,

Elektromobile

Variable

Tarife

EFR-Steuerung 1)

TFR-Steuerung 2)

PV-Anlagen,

Winderzeugung

PV-Anlagen,

Winderzeugung

Anlagen 1,4 Mio. - 9,1 Mio. 1,3 Mio. 1,3 Mio.

Spannungs-

ebene Niederspannung

Niederspannung

Mittelspannung

Hochspannung

Niederspannung

(Niederspannung)

Mittelspannung

Hochspannung

Niederspannung

Mittelspannung

Hochspannung

Leistung 14 GW - ~900 MW (Annahme: 100W/Leuchte)

17 GW (nur NS)

17 GW (nur NS)

Energie 10 - 15 TWh - 4 TWh 77 TWh 77 TWh

Rechts-

grundlagen EnWG §14a

EnWG §14a

BSI TR03109

„Verkehrs-

sicherungspflicht“

EnWG §21c

EnWG §13

EEG §12

EnWG §21c

EnWG §13

EEG §12

Etwa 50% der iMSys-Einbaufälle erfordern eine Steuerbox

Use Case

Details

1) Europäische Funk-Rundsteuerung

2) Tonfrequenz-Rundsteuerung

Datenkategorie:

http://www.primatononline.de/MediaFrontend/58/strassenlaterne_by_Astrid Maria Kauertz_pixelio.de.jpg


Systemdienstleistungen werden zukünftig

auch durch die Steuerbox am iMSys erbracht

Einspeise- und Lastmanager

Frequenz-

stützung

System-

wieder-

aufbau

Spannungs-

haltung

Betriebs-

führung

Blindleistungsmanagement

dezentraler Erzeugung

Blindleistung zur Spannungs-

haltung im Verteilnetz

Blindleistungslieferung an

das Transportnetz

Systemoptimierer

Erzeugungs- und

Speichermanagement

Engpassmanagement

Aggregator von Regelleistung

z. B. Power to Heat

Definierte Lasten und

Erzeugung an

Verknüpfungspunkten

Ggf. Zwischenversorgung im

Inselbetrieb

Aktive Leistungsregelung

dezentraler Anlagen

Aggregator für den TSO in

der Systemverantwortung


Architektur-Entwurf (1/3)

Schaltakteur: Es kann nur einen geben…zu einem Zeitpunkt!

Unterschiedliche

Akteure

Kunden-

anlage

Zukunft: Smart

Meter Gateway

& Steuerbox

Steuerungssystem

vom

Direktvermarkter

Funkrundsteuerung

/ Fernwirktechnik

Smart Home

Controller

1

2

3

4

Parallele

Installationen

erschweren die

konsistente Schaltung

Vertrieb z.B. Virtuelles Kraftwerk

Netzbetreiber z.B. Netzleitstelle

Kunde z.B. Smart Home

Messstellenbetreiber z.B. Energiedaten-

managementsystem




Unterschiedliche

Akteure

Kunden-

anlage

Smart Meter

Gateway

Gerät/

Anlage

Steuerbox

Zähler

z.B. Einspeisemanagement

Zugriffskonflikte

!

Synchronisierter und

konsistenter

Zugriff ist notwendig

Vertrieb z.B. Virtuelles Kraftwerk




managementsystem


Sicherer

Zugriff

SMGw

Admin

Kunden-

anlage

Koordinator1,2,3,4 CLS-Management-System

Smart Meter Gateway

CLS-Prozesstechnik 5 (Nachtspeicher, PV-

Anlage…)

Steuerbox3

Zähler Vertrieb z.B. Virtuelles Kraftwerk




managementsystem

Unterschiedliche

Akteure

„Trusted Third Party“

als Vermittler

1 Aufgabe, die funktional zu beschreiben ist und einer Rolle zuzuordnen ist 2 nicht in KNA und POG enthalten. 4 Verbindungsaufbau gem. BSI-Vorgaben nach TR03109, z.B. HKSxxx

3 Priorisierungsregelwerk durch

den grundzuständigen Anschluss-NB

hinterlegt

5 In Kunden-Verantwortung nach TAR

u.a. Verbindungs-

aufbau; Zertifikats-

prüfung etc.




Das 1000x1000 Problem: Beitrag zu einem Ampelkonzept

Ampelmodell (Quelle: BDEW)

Technischer Prozess Transformation und

Weiterentwicklung

IEC 61850 Modell

Interoperabilität

1

2

3


LMN

WAN

Prv Home Network

HAN

Smart Meter

Gateway

Sicherheitsmodul

Zähler 1

Zähler 2

Zähler n

CLS

1..n

SMGW

Administrator Externer

Marktteilnehmer n

Externer

Marktteilnehmer 1

Externer

Marktteilnehmer 2

CLS

Management2

Letztverbraucher 1…n

Service-

techniker

Steuerbox

1..n

Steuerbox1

1, 2 Ergänzungen/Erweiterungen zur BSI-Architektur gem. TR03109

Erweiterung des intelligenten Messsystems

System of Systems Architektur (Entwurf)

Schnittstellen und Zusammenwirken der Systeme in Zukunft

Netzführungs-

system

Einheitliche

Schnittstelle

(Enterprise

Application

Bus) Gateway & Steuerbox

Stations-

leittechnik

Weitbereichs-

regelung

Direkte

Prozessanbindung

VPP-System Kunden

(Lieferanten / Vertriebe)

CLS-

Management-

System

etc EEG-Anlage / EnWG

§14a Anlage Direkte

Prozessanbindung1)

1) Abhängig von Ausgestaltung der TR03109 bzw. Vorgaben des BSI

Digitale / El.

Schnittstelle


Erhöhte TK-Anforderungen durch Steuerungsanwendungen

Szenario / Anforderung Einheit Smart Grid

(Steuern)

1 Bidirektionalität ja / nein ja

2 IT-Sicherheit, z.B. Authentifzierung Ende-zu-Ende

gering/hoc

h hoch

3 IPv4-Abwärtskompatibilität ja / nein ja

4 IPv6 ja / nein ja

5 Max. Übertragungsverzögerung (für sicherheitskritisches Updates)

parallel für alle SMGw h 24

6 Monitoring Anlage / Fernwartung; Statusinformationen zum Modem ja / nein ja

7 Technologielebensdauer Jahre 16

8 Max. Antwortzeit Systemreaktion

(Ende-zu-Ende Prozess) min 5

9 Max. Antwortzeit TK Ende zu RTT Ende Layer 7 s 1

10 Verkehrsklassen und QoS, priorisierter Netzzugang ja / nein ja

11 Min. Verfügbarkeit (zeitlich) % 97

12 Max. Wiederherstellungszeit pro Zugangspunkt/Basisstation h 12

13 Max. Wiederherstellungszeit Core Netz h 4

14 Gleichzeitiges Schalten für große Gruppen

10.000 Anlagen/3Min ja / nein ja

15 Min. Datenrate pro Gerät @ cell edge kBit/s 24

16 Schwarzstartfähigkeit für das TK-System ja/nein ja

17 Battery Back-up: welche Zeiten werden benötigt? h 12

18 Einflussnahme bei der Planung, Realisierung & Betrieb des TK-

Netzes ja / nein ja

19 Monitoring TK-System durch Netzbetreiber / Messstellenbetreiber/

Lieferant ja / nein ja

Steuerungs-anwendungen

haben erhöhte TK

Anforderungen

2x täglich Schaltprogramm

übertragen

= Verdreifachung des

Datenvolumens

NB darf (ausschließlich)

vom gMSB Erbringung der

TK-Leistung fordern

(angem. Entgelt)

Erreichte Ziele und Ergebnisse (09/2015)

Use Case

Beschreibung

30.11.2015

Kritische Anwendungsfälle (MS / HS), z.B. EEG-

Steuerung

Unterbrechbare Lasten, z.B. Nachtspeicher

Einspeisemanagement für Netz und Markt

Anforderungs-

katalog

Anforderungen an Funktion, Bauart, System und

Architektur definiert

Priorisierung / Klassifikation für NS, MS, HS

entsprechend der Rollout-Anforderungen

Lastenheft

(Teil 1)

Spezifikation entlang der bestehenden

regulatorischen Vorgaben (z.T. Workarounds)

Architektur: CLS-Management (in Arbeit)

Protokoll: IEC61850 für Steuerung (in Arbeit)

FNN-

Abstimmung

BMWi/BSI – diverse Termine

FNN PG Kommunikations-/Steuerungsschnittstellen

DKE HAN/CLS-Task Force

Validierung mit Herstellern zur Umsetzung (Prototypen)

100%

100%

85%

?

13


Erste proprietäre Geräte sind am Markt verfügbar. Sichere

Integration in den Netzbetrieb erfordert Kompatibilität

…eine FNN konforme und kompatible RWE-

Lösung befindet sich in der Entwicklung!

Plug & Play?


„Smart Control“ als Produktbeispiel für die

ganzheitliche Unterstützung unserer Partner

Steuerbox - Hardware

Erwerb der Steuerbox:

- RWE branded

- White label

IT - Hosting Lizenz und Mandat zur Nutzung

einer Software für CLS-

Management

Control Ready

- Ersatz TFR/EFR

- Lieferung & Montage

- Inbetriebnahme

Full Service - CLS & SMGw Management

- Betrieb, Updates, Entstörung

- Netzmanagement „as a

service“

X X X X

Gold Platin Silber Bronze

X X X

X X

X


Zusammenfassung Kernbotschaften zur Steuerbox bzw. Steuerungsanwendungen

Systeme aus den Bereichen Smart Grid, Smart Metering

und Smart Home wachsen zunehmend zusammen.

Die Grenzen sind sauber durch geeignete und standardisierte

Schnittstellen darzustellen und organisatorisch abzugrenzen.

1

A) Die Migration von Funkrundsteuerung und Rundsteuerung

wird mit dem Smart Meter Rollout starten

B) RWE entwickelt eigene Steuerungs-Lösung „in House“

C) Piloten sind in Vorbereitung (zusammen mit SMR-Projekt)

D) Geschäftsmodelle sind vielversprechend

3

Neue Funktionen durch Konvergenz

Unser Beitrag für künftige Steuerungssysteme

Den Bereich „OT/IT“ gibt es nach dem BNetzA Sikat nicht.

Hierzu ist eine klare Trennung von OT und IT

notwendig, um die Sicherheit und Stabilität

der elektrischen Versorgungsnetze sicherzustellen,

2

Notwendige Koexistenz von OT und IT


Foto: REUTERS

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Smart Meter Rollout

„Netzdienliche Schaltungen über das intelligente

Messsystem“

Fragen… Dr. Kai Daniel

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