Smart metering. Udviklingstendenser indlæg som oplæg

Transkript

1

2 Smart metering Udviklingstendenser indlæg som oplæg Indlæg på CLM temadag Oslo-færgen, 26. april 2017 Ved Anders Niemann, Sektionsleder, Teknologisk Institut, Aarhus

3 Hvad er Smart Metering Smart meter definition: A smart meter is an internet-capable device that measures energy, water or natural gas consumption of a building or home. Whereas traditional meters only measure total consumption, smart meters record when and how much of a resource is consumed. Power companies are deploying smart meters to monitor consumer usage and adjust prices according to the time of day and season. Smart meter: Afregningsaflæsning: Varme-, vand-, gas- og elforbrug Fjernaflæsning Højere aflæsningsfrekvens (datalogger) Smart Metering = intelligent måling Intelligent fra latin: forstå, indse, begribe 3

4 Definition of smart metering - European Smart Metering Alliance 2010 Smart metering has the following features: Automatic processing, transfer, management and utilisation of metering data 2-way data communication with meters Provides meaningful and timely consumption information to the relevant actors and their systems, including the energy consumer Supports services that improve the energy efficiency of the energy consumption and the energy system (generation, transmission, distribution and especially end-use) Such a smart metering system may be used for one or more utilities, such as gas and electricity, rather than having several single purpose metering systems. This definition supports all of the objectives of the ESMA project. It should be noted that there are many other definitions of smart metering. In many cases the differences arise from the purpose the smart metering is being used for. Project: European Smart Metering Alliance nt/projects/sites/iee-projects/files/projects/documents/esma_publishable_report_en.pdf 4

5 Tendenser for Smart Metering? Stigende udbredelse/implementering af smart meters Elmålere: alle forbrugere i Danmark inden 2020 (politisk bestemt) Varme-, vand- og gasmålere: løbende udrulning/udskiftning fra forsyningerne Smartere løsninger Realtidsdata: hurtigere dataindsamling og højere tidsopløsning (samplingsfrekvens) Lækageovervågning (fjernvarme) Permanent driftskontrol (fjernvarme) Reducering af omkostning ved dataindsamling Højere grad af digitalisering Automatisk indsamling af data og flere databasesystemer Proaktiv forbrugerengagement Brugerinddragelse via webbaseret forbrugerplatform/kundeportal Martin Lidegaard (daværende Energi- og klimaminister ): The potential is enormous. With the decision to install smart meters in every home, we are sending a signal to companies that they need to start thinking anew. We need to capitalize on our technological edge, thus creating jobs in Denmark. 5

6 Applications of smart metering - European Smart Metering Alliance 2010 Services for monitoring and improving energy efficiency of end use and dispersed generation Tariff setting (Time of Use, Maximum Demand, Seasonal) Energy saving Connect, disconnect, limit load remotely Load analysis, modelling and forecasting (for energy markets, network operation and planning, energy saving, etc.) Settlement and billing Fraud detection Providing information for authorities and researchers State estimation of power distribution networks Monitoring of power quality and reliability Etc. etc The list above shows the range of possible applications of smart metering and highlights the fact that many of them have no bearing at all on energy savings. It is clearly possible to design a smart metering system that offers many of these functions without making any impact on energy savings. Project: European Smart Metering Alliance nt/projects/sites/iee-projects/files/projects/documents/esma_publishable_report_en.pdf 6

7 Smart Grid/Metering projekter Driftsoptimering af Smart Grid-fjernvarmesystemer for lavtemperatur Projektets formål er at udvikle metoder, der kan indarbejde det store datamateriale fra fjernvarme smart meters i generelle analyse- og modelleringværktøjer og at udarbejde modeller for dynamikken i fjernvarmenettet under forskellige driftsforhold. Formålet er også - ved hjælp af disse værktøjer - at analysere, hvor meget energi der kan spares ved forskellige former for driftsoptimering. Smart City Kalundborg skal bl.a. demonstrere i praksis, hvordan en by kan udnytte energien bedst muligt, når den samtidig skal håndtere en stigende mængde energi fra vedvarende energikilder så som vind- og solenergi. Det skal ske ved at få nogle intelligente systemer, der styrer el, vand, varme, transport og bygninger til at tale sammen. Det hele kommer til at foregå på en åben platform, hvor en række virksomheder stiller deres teknologi og viden til rådighed 7

8 Smart Grid/Metering projekter Metoder til identifikation af brugerbehov og -accept af fleksible forbrugsenheder vil blive testet i praksis. Business cases for nøgleaktører i det intelligente energisystem opstilles på basis af platformens resultater. ipower bygger på erfaringerne fra markante danske og internationale forsknings- og udviklingsprojekter, hvor partnerne i ipower er blandt hovedaktørerne. ipowers partnerkreds har således både volumen og bredde til at udvikle og demonstrere løsninger, der dækker alle kritiske aspekter af intelligente energisystemer med fleksibelt elforbrug. DREAM - Rammerne for tidlig kommerciel udrulning af Smart Grid-løsninger 8

9 EnergyLab Nordhavn Illustration by Claus Lunau Over the next four years the project EnergyLab Nordhavn New Urban Energy Infrastructures will develop and demonstrate future energy solutions. The project utilizes Copenhagen s Nordhavn as a full-scale smart city energy lab and demonstrates how electricity and heating, energy-efficient buildings and electric transport can be integrated into an intelligent, flexible and optimized energy system. 9

10 10

11 Smart meter: Logning og analyse af fjernvarmedata Historisk set Manuel aflæsning Data en eller to gange om året Manuel databehandling (papir eller excel) Nuværende situation Fjernaflæsning (fuld- eller semiautomatisk) Data på timebasis eller oftere Manuel eller semiautomatisk databehandling og dataanalyse (Excel eller evt. i komb. med database) Retrospektiv analyse Fremtidige perspektiver Fjernaflæsning (fuldautomatisk) Data på minutbasis eller oftere Integration mellem flere forskellige systemer (IoT) Avancerede automatiske algoritmer (analyse og forecast) Online/realtime dataanalyse. 11

12 Analyse af Data - hvorfor? Driftsoptimering (forbedret virkningsgrad) Energieffektiviseringskrav og krav om økonomisk optimering Sænkning af energibehov (lavere forbrug) 12

13 Energieffektivisering - Hvor og hvordan Værket: - Lavere brændselsforbrug - Højere virkningsgrad - Øget brug af vedvarende energikilder Distributionsnettet: - Lavere varmetab - Lavere tryktab Industri: - Optimering af processer - Sænkning af energibehov/-forbrug - Genindvinding af energi Private forbrugere - Sænkning af energibehov/-forbrug - Ændring af forbrugsmønster 13

14 Tilgængelige data i Smart Metering Smart Meter-data Volumenflow [m³/h] Temperatur [ C] (frem og retur) Effekt [W] (Varme eller El) Samlet energiforbrug [kwh] Vandforbrug [m³] Differenstemperatur (afkøling) Tryk [bar] Spænding Målerinfomation Type (vand, energi, el, gas) Placering (fysisk) Brugerdata (info. om forbrugeren) Typer (industri, privat etc.) Adresser (GIS-position) Husstørrelse (BBR-tal) Ledningsregistrering Typer (vand, varme, gas, strøm, spildevand) Placering (fysisk) Fysiske parametre (Længde, areal, isoleringsgrad etc.) Database (rådata) Vejrdata Graddage Vindretning og -hastighed Solindstråling 14

15 System-integration - Smart Metering til Smart Grid (fx fjernvarme) Afregning Smart metering Fx fjernvarme Logningsinterval pr. min, time Kommunikationshastighed Real tid?? Datahåndtering og dataanalyser: Load/peak analyses, network modeling, etc, etc Ledningsregistrings data Værks driftsdata Load-forecasting/ drifts-optimering Vejrdata 15

16 System-integration - fra Smart Metering over Smart Grid til Smart City Gartner Group anslår, at der vil være 16 milliarder enheder forbundet på verdensplan i

17 Dataanalyse - Eksempel på systemintegration Kilde: 17

18 Dataanalyse Kilde: 18

19 Datamængde og anvendelighed? Hvad skal vi med alle de data? Datalinjer (records) fra 1 måler med 5 s data: Dag: records Måned: ca records År: 6,3 mill. records Hvor mange data (hvor meget information) skal der til? Logningsinterval pr. minut, pr. time?? Hvordan skal vi analysere og behandle dem? Af hvem og til hvad kan resultaterne anvendes? 19

20 Kend din afkøling Kilde: DIN Forsyning A/S 20

21 Energieffektivisering via dataanalyse - Hvilke parametre og hvordan? Ved højt flow stiger og falder henholdsvis fremløb- og returtemperatur Ved højt flow er fremløb- og returtemperatur lige store 21

22 Analyse- og simuleringsværktøjers præcision? Inputdata Målerdata: Tryk, temperatur, effekt, flow Output: Fx varmetab, tryktab, temperatur... Usikkerheder på input: Fx effekt (flow, differenstemperatur, ) Input Input: ±2 % Analyse eller simuleringsværktøj Output 22

23 Opsummering Spørgsmål og kommentarer! Smart meter data med høj tidslig opløsning er efterhånden standard Men hvilke krav skal vi stille til målerne i fremtiden, hvad skal de kunne mht. nøjagtighed, kommunikationshastighed og logningsfrekvens Store forskelle i udnyttelse af data hos værkerne Målerdata er svært tilgængelig og utilstrækkelige ressourcer Mangel på værktøjer til analyse og visualisering af store datamængder Uklarhed om hvad målerdata egentlig indikerer og skal bruges til, bortset fra afregning. Data indeholder værdifuld information, der kan udnyttes Men hvordan og til hvad skal data udnyttes: Energibesparelser via optimering af drift på værket, distributionsnettet eller kundeinstallationer? Hvordan graves denne information frem, hvad er nødvendigt? Platform til indsamling af data, integration med driftsdata, vejrdata, GIS-data, BBRdata osv. men hvordan skal data struktureres for at vi kan arbejde på tværs af platforme? Mere automatisering til analyse og forecast fx vha. machine learnings-algoritmer Men hvor præcis er eller skal modellerne/algoritmerne være. 23

24 Tak for opmærksomheden Spørgsmål? 24