Digital Twin zur Identifizierung von Netzengpässen

AI Quick Summary

Die Entwicklungen bei E-Mobilität, Wärmepumpen und PV stellen das Verteilnetz vor neue Herausforderungen. Dabei sind die Stromflüsse im Verteilnetz nicht genau bekannt und grosse Sicherheitsmargen in der Netzinfrastruktur notwendig. Wir schaffen ein Tool, das basierend auf möglichst wenigen Messpunkten, Transparenz im Verteilnetz schafft. So können Engpässe mit den heutigen und zukünftigen Lasten lokalisiert werden, damit Netzausbau nur dort stattfinden, wo er auch tatsächlich notwendig ist. HintergrundDie steigende Anzahl Elektroauto-Ladestationen, Wärmepumpen und Photovoltaikanlagen bringen zusätzliche Lasten in das Verteilnetz. Dies kann lokal zu Netzengpässen führen (bspw. Unter-/Überspannung, Überlastung einzelner Leitungen, Überlastung Trafostation). Oftmals sind die Stromflüsse im Verteilnetz nur punktuell, über einen beschränkten Zeitraum, ungenau oder gar nicht bekannt. Ziel von aliunid ist es, durch Integration und punktuelle Installation von Messinfrastrukur die Lastflüsse im Verteilnetz sichtbarer zu machen. Das Monitoring von Trafostationen wurde bereits im Feld mit anderen Verteilnetzbetreibern erprobt und soll in diesem Projekt mit WWZ umgesetzt werden. Ausserdem sollen die gesammelten Daten genutzt werden, um ein neues Tool zu entwickeln, das mit möglichst wenig Messdaten die Lastflüsse sichtbarer macht. Das Ziel ist es, die Investition in Messinfrastruktur zu minimieren und gleichzeitig die Transparenz des Verteilnetzes zu maximieren. Das Tool kann von WWZ und von anderen Verteilnetzbetreibern eingesetzt werden, um Trafokreise und Infrastrukturelemente mit dem grössten Handlungsbedarf systematisch zu identifizieren. Vorgehen/Arbeitspakete Auswahl eines Trafokreises und Integration von Messdaten in der ausgewählten Trafostation(=Monitoring)Entwicklung eines Tools zur zeitlichen und räumlichen Identifikation von Netzengpässen ("Digital Twin" )Validierung des Digital Twins mit Messdaten aus der ausgewählten TrafostationQuantifizierung des Mehrwerts von Intelligenz vor Kupfer (z.B. in CHF oder tCO2 pro Trafostation). Zum Beispiel: Was ist der Mehrwert von Lastmanagement gegenüber Netzausbau? Kommerzialisierung: Wie kann das erarbeitete Toola) zu einem kommerziellen Produkt für andere Kund:innen von aliunid (Verteilnetzbetreibern) weiterentwickelt werdenb) die Produktentwicklung einer Lastmanagementlösung für Elektromobilität unterstützen (siehe letzter Absatz)Output Durch das Projekt erhält WWZ detaillierte Einblicke in die Auslastung der einzelnen Infrastrukturelemente eines Trafokreises. Ausserdem steht am Ende des Projekt ein Tool zur Verfügung mit dem die Auslastung weiterer Trafostationen einfach simuliert werden kann. Beides erhöht die Transparenz in der Netzebene 7 und dient als Grundlage für einen gezielten Netzausbau - nur dort wo er auch wirklich notwendig ist. Letztlich wird ein direkter Vergleich von intelligenten Massnahmen (wie z.B. Lastmanagement) mit reinem Netzausbau möglich. Gleichzeitig entwickelt aliunid zurzeit eine Lastmanagementlösung für Elektromobilität pro Trafostation. Das Lastmanagement soll dann eingreifen, wenn es zu lokalen Netzengpässen im Verteilnetz kommt. Grundlage ist ein Netzmonitoring, wie es in diesem Projekt umgesetzt werden soll. Die Ergebnisse dieses Projekts dienen WWZ als Grundlage ob und wann ein Lastmanagement für Elektroautos sinnvoll ist und fliessen in die weitere Produktentwicklung von aliunid ein. WWZ und allthisfuture sind auch nach Abschluss dieses Projekts dazu eingeladen die Entwicklung einer solchen Lastmanagementlösung aktiv mitzugestalten.

Project Idea Metadata

• Project Idea Name: Digital Twin zur Identifizierung von Netzengpässen
• Date: 8/5/2022 2:42:23 PM
• Administrators:
  • Robin Bühler

Project Idea Description

Hintergrund

Die steigende Anzahl Elektroauto-Ladestationen, Wärmepumpen und Photovoltaikanlagen bringen zusätzliche Lasten in das Verteilnetz. Dies kann lokal zu Netzengpässen führen (bspw. Unter-/Überspannung, Überlastung einzelner Leitungen, Überlastung Trafostation). Oftmals sind die Stromflüsse im Verteilnetz nur punktuell, über einen beschränkten Zeitraum, ungenau oder gar nicht bekannt. Ziel von aliunid ist es, durch Integration und punktuelle Installation von Messinfrastrukur die Lastflüsse im Verteilnetz sichtbarer zu machen.

Das Monitoring von Trafostationen wurde bereits im Feld mit anderen Verteilnetzbetreibern erprobt und soll in diesem Projekt mit WWZ umgesetzt werden. Ausserdem sollen die gesammelten Daten genutzt werden, um ein neues Tool zu entwickeln, das mit möglichst wenig Messdaten die Lastflüsse sichtbarer macht. Das Ziel ist es, die Investition in Messinfrastruktur zu minimieren und gleichzeitig die Transparenz des Verteilnetzes zu maximieren. Das Tool kann von WWZ und von anderen Verteilnetzbetreibern eingesetzt werden, um Trafokreise und Infrastrukturelemente mit dem grössten Handlungsbedarf systematisch zu identifizieren.

Vorgehen/Arbeitspakete

• Auswahl eines Trafokreises und Integration von Messdaten in der ausgewählten Trafostation(=Monitoring)

• Entwicklung eines Tools zur zeitlichen und räumlichen Identifikation von Netzengpässen ("Digital Twin" )

• Validierung des Digital Twins mit Messdaten aus der ausgewählten Trafostation

• Quantifizierung des Mehrwerts von Intelligenz vor Kupfer (z.B. in CHF oder tCO2 pro Trafostation). Zum Beispiel: Was ist der Mehrwert von Lastmanagement gegenüber Netzausbau?

• Kommerzialisierung: Wie kann das erarbeitete Tool

a) zu einem kommerziellen Produkt für andere Kund:innen von aliunid (Verteilnetzbetreibern) weiterentwickelt werden

b) die Produktentwicklung einer Lastmanagementlösung für Elektromobilität unterstützen (siehe letzter Absatz)

Output

Durch das Projekt erhält WWZ detaillierte Einblicke in die Auslastung der einzelnen Infrastrukturelemente eines Trafokreises. Ausserdem steht am Ende des Projekt ein Tool zur Verfügung mit dem die Auslastung weiterer Trafostationen einfach simuliert werden kann. Beides erhöht die Transparenz in der Netzebene 7 und dient als Grundlage für einen gezielten Netzausbau - nur dort wo er auch wirklich notwendig ist. Letztlich wird ein direkter Vergleich von intelligenten Massnahmen (wie z.B. Lastmanagement) mit reinem Netzausbau möglich.

Gleichzeitig entwickelt aliunid zurzeit eine Lastmanagementlösung für Elektromobilität pro Trafostation. Das Lastmanagement soll dann eingreifen, wenn es zu lokalen Netzengpässen im Verteilnetz kommt. Grundlage ist ein Netzmonitoring, wie es in diesem Projekt umgesetzt werden soll. Die Ergebnisse dieses Projekts dienen WWZ als Grundlage ob und wann ein Lastmanagement für Elektroautos sinnvoll ist und fliessen in die weitere Produktentwicklung von aliunid ein. WWZ und allthisfuture sind auch nach Abschluss dieses Projekts dazu eingeladen die Entwicklung einer solchen Lastmanagementlösung aktiv mitzugestalten.

Die Entwicklungen bei E-Mobilität, Wärmepumpen und PV stellen das Verteilnetz vor neue Herausforderungen. Dabei sind die Stromflüsse im Verteilnetz nicht genau bekannt und grosse Sicherheitsmargen in der Netzinfrastruktur notwendig. Wir schaffen ein Tool, das basierend auf möglichst wenigen Messpunkten, Transparenz im Verteilnetz schafft. So können Engpässe mit den heutigen und zukünftigen Lasten lokalisiert werden, damit Netzausbau nur dort stattfinden, wo er auch tatsächlich notwendig ist.