Hva er smartgrids?
Hvordan henger elkraft og IKT sammen?
Kjell Sand
Inst. Elkraft/ The Norwegian Smartgrid Centre
Nyttig fagkunnskap for smart grids:
• Matematikk
• Statistikk
• Fysikk
–
–
–
–
•
•
•
•
•
elektroteknikk –
elkraftteknikk
mekanikk
termodynamikk
IT - programmering - databaser – AI- big data …
Telematikk - kommunikasjon
Kybernetikk- reguleringsteknikk
Beslutningsteori - operasjonsanalyse - risikostyring
Økonomi
Morgendagens kraftsystem ≠ Dagens kraftsystem
- og smart grids er en merkelapp på denne transformasjonen
Om du ønsker, kan du sette inn navn, tittel på foredraget, o.l. her.
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 ”IP-adresse”
(Internet Protocol Address) slik at de kan observeres og styres via
”internett”
– En del av "Internet of things" – 50-70 milliarder apparater,
husdyr, … er på nett i 2020
4
Ny, smart teknologi
kommer kontinuerlig
5
Noen definisjoner
Smart Grid (EU)
Smart Grid (US, DOE)
Smart Grid is an electricity network that
can
efficiently
integrate
the
behaviour and actions of all users
connected
to
it
–
generators,
consumers and those that do both – in
order to ensure economically efficient,
sustainable power system with low
losses and high levels of quality and
security of supply and safety
A Smart Grid uses digital technology
to improve reliability, security, and
efficiency of the electric system from
large generation, through the delivery
system to electricity consumers and a
growing
number
of
distributedgeneration and storage resources
IEA (International Energy Agency)
Smart Grid enable increased demand response and
energy efficiency, integration of variable renewable
energy resources and electric vehicle recharging
services, while reducing peak demand and stabilizing
the electricity system
Hvorfor smartere kraftsystem nå?
Hurtiglading av elbiler –
spesielt Tesla S
Solceller – også
transparente solceller
som kan integreres i
vindusglass
 Forbruk i endring
Gjennomstrømningsvarmere
 Et strømmarked i endring
 Økt effekt og større effekt variasjon
 Utfordring i distribusjonsnettet: spenningskvalitet
 Produksjon i endring
 Ny, uregulerbar fornybar produksjon
 Produksjon tilknyttet distribusjonsnett
 Energilagring
Induksjonstopper
 Internasjonalisering av marked og
regelverk
 Forbrukeren i sentrum (stadig mer elavhengig)
Teknologiutviklingen – en driver for smart grid
•
•
•
•
AMS – Smart metering
IKT – informasjons- og kommunikasjonsteknologier
Nye sensor- og styreteknologier
Observerbare og styrbare apparater, komponenter og
anlegg f.eks.
–
–
–
–
8
inn-/utkobling/styring av belastninger
inn-/utkobling/styring av lokal produksjon
inn-/utkobling/styring av elbil-lading
styring av omformere/ FACTS-komponenter,
energilagringsanlegg...
Viktige faktorer som
påvirker sentralnettet…
Viktige faktorer som påvirker
distribusjonsnettet
Fornybar kraftproduksjon
Elektrifisering
nye sektorer
Nye
utlandskabler
Batteri og
varmelagring
Stenging av
kjernekraft
Klima-endringer
-Økt samspill
-Krevende integrasjon
I 2030-2050 års perspektiv
Distribuert
produksjon
Digitalisering/
smart forbruk
Et "nytt" intelligent og fleksibelt kraftsystem
-Hvordan vil dette kraftsystemet se ut?
-Hvordan kommer vi dit på best mulig måte?
SG treffer ulike deler av den elektriske verdikjeden
Produksjon
Transmisjon
Distribusjon
Industri
Kontorer
Wide-area monitorering & kontroll
WAMS, PMUs
Boliger
FACTS, HVDC nett
Overvåking, styring
AMS
Integrasjon intermitterende distribuert produksjon
Energi-/laststyringssystemer for Industri, Kontorer, Boliger
EV ladeinfrastruktur
Energilagring
Sikker integrasjon datasystemer/informasjon & pålitelige kommunikasjonsløsninger
Smarthus teknologi
Referansearkitektur for smart grids (SGAM)
Business Layer
Function Layer
Interoperability
Outline of Usecase
Subfunctions
Information Layer
Data Model
Communication Layer
Protocol
Data Model
Market
Protocol
Enterprise
Component Layer
Operation
Station
Generation
Transmission
Distribution
Field
Process
DER
Domains
Customer
Premise
Zones
Noen observasjoner
• Større innslag av variabel, uregulerbar kraftproduksjon som er vanskeligere å
prognosere – småkraft,vind, sol
• Mer variabel last og mer effektintensive apparater – elbil, gjennomstrømningsvarmere
• Større muligheter til å styre last (og distribuert kraftproduksjon) – smart hus
• Større innslag av lokale kraftsystem med kraftproduksjon og energilagre med
betydelig reguleringsevne – micro grids – community energy storage
• Nye aktører og endrede markedsregler/markedsdesign som påvirker rammevilkårene
og forretningsmulighetene til tradisjonelle de kraftprodusentene - 1 MW redusert last
blir sidestilt med 1 MW økning av produksjon
• Kundene for mye større makt over energiløsninger og kostnader
Smart grid innebærer store endringer:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Kraftsystemets arkitektur (fysisk, logisk)
Kraftflyten - last/produksjonsprofiler
Utnyttelse av fleksibilitet i last/forbruk
Mulighetene for overvåking, styring, automatisering
Energilagring - EV
Distribuert produksjon
Mikronett
Verdikjeder og forretningsmodeller
..og krever endringer av spillereglene
• … og gir nye muligheter
Smart grid er et stort IKT prosjekt
Kilde: Trygve Kvernland, Smartgridkonferansen 2014
Skal det bli noe av alt dette:
• Det må finnes gode løsninger som er enkle å
anskaffe og bruke
• Det må være betalingsvilje – d.v.s. fornuftig fordeling
av kost/nytte/risiko
–
–
–
–
–
–
–
Energiselskap
Kraftprodusenter
Kraftselgere
Nettselskap
Aggregatorer
Strømkunder
…..
Fremtiden er elektrisk!
Fremtiden er digital!
Fremtiden er µ.