Gemeinsam mit den Partnern BKW, ewz und Bacher Energie AG, sowie mitfinanziert vom Bundesamt für Energie hat die Firma SCS AG das Projekt „GridBox – Echtzeit-Management-Plattform für das Verteilnetz“ erfolgreich durchgeführt und per Ende März 2016 die geplanten Mess- und Demonstrationskampagnen beendet. Das Projekt umfasst die praktische Umsetzung und Erprobung des Konzeptes „GridBox“ und beinhaltet die Entwicklung von 150 Mess-/Steuerboxen, die Entwicklung einer potenten zentralen Software-Infrastruktur, das Ausrollen der Technologie in zwei Verteilnetzen im Berner Oberland sowie in der Stadt Zürich sowie einen einjährigen Betrieb mit begleitenden Forschungskampagnen.

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Die Hauptergebnisse des Projektes sind:

  • Die Demonstration der Machbarkeit einer Echtzeit-Management-Plattform für die Nieder- und Mittelspannungsebene
  • Die Entwicklung und Demonstration einer Zustandsschätzung (State Estimation) für Ströme und Spannungen in den Verteilnetzen
  • Die Demonstration einer Topologie-Erkennung in den Verteilnetzen basierend auf den reinen Messwerten
  • Das Aufzeigen der Möglichkeiten einer Echtzeit-Optimierung des Verteilnetzzustands unter Beeinflussung von Flexiblitäten:
    • In den Häusern mit GridBox: Schalten von Boilern und Wärmepumen sowie Steuerung der Solarinverter (P und Q)
    • Im Verteilnetz von ewz: Regelung einer netzgestützten Batterie (500kWh)
  • Die detaillierte Aufzeichnung der Messwerte (inkl. PMU-Phasoren) für knapp 150 verteilte Messpunkte über ein Jahr im 1Hz-Takt
  • Die Evaluation des Nutzens von PMU-Informationen auf Verteilnetzebene

Box_open_Rogos_fadedBild 1: Die GridBox Hardware, welche für das Projekt von Grund auf entwickelt wurde. Sie ermöglicht Strom- und Spannungsmessung, enthält ein GPS für PMU-Messwerterfassung, erlaubt die Kommunikation im Sekundentakt und verfügt über Schnittstellen für die Steuerung von Verbrauchern und Einspeisern im Haus.

 

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Bild 2 : Das GridBox Cockpit visualisiert das System im Live-Betrieb und erlaubt den Zugriff auf aktuelle und archivierte Messwerte. Ebenso lässt sich die vom State Estimator errechnete Gesamtsystemsicht darstellen.

Das Kernteam bei SCS umfasste 7 Personen, im Gesamtprojekt mit allen Partnern waren mehr als 35 Personen involviert: Entwickler, Datenanalysten, Installateure, IT-Personal, Projektleiter/Management. Ihnen gebührt unser herzlichster Dank für den Einsatz über die vergangenen knapp drei Jahre.

Die Projektergebnisse sind erfolgsversprechend und es wird eine Kommerzialisierung von Teilen der Technologie angestrebt.

BFE Schlussbericht GridBox:
BFE Schlussbericht PDF

Pressemitteilung vom 20.5.2016:
Pressemitteilung_20160520

Veröffentlichung bei Springer: Computer Science
Springer

In Zusammenarbeit mit den Partnern BKW, ewz und BEAG entwickelt SCS AG die Smart Grid Plattform GridBox, welche die elektrischen Verteilnetze für die Zukunft fit machen wird:

Die elektrische Energieversorgung ist in einem starken Wandel begriffen. Einerseits gibt es Bestrebungen, die bisher auf zentralen grossen Kraftwerken basierende Energieversorgung zu dezentralisieren, wobei viele kleine Erzeuger wie Photovoltaikanlagen, Kleinwasserkraft, Windkraftwerke und Wärmekraftkopplungsanlagen eingebunden werden. Andererseits sind die regulatorischen Anforderungen im Wandel und für die Energiemärkte werden neue Spielregeln definiert. Diese Veränderungen haben einen Einfluss auf die elektrischen Netze, welche künftig dynamischer, kostengünstiger und intelligenter werden müssen.

Die GridBox Plattform ist ein generischer Ansatz für ein intelligentes Stromnetz: Verteilte Mess- und Steuergeräte (Phasor Measurement Units) erfassen im Sekundentakt hochpräzise den Netzzustand und kommunizieren diesen an einen regionalen GridBox Master. Auf dem Master werden Algorithmen gerechnet, welche geeignete automatisierte Eingriffe in den Netzbetrieb erlauben. Es werden PV-Anlagen, Batterien, elektrische Boiler, Elektromobil-Ladestationen und weitere Akteure im Netz intelligent und in Echtzeit gesteuert.

Die GridBox Plattform bietet zudem Funktionalitäten wie Netzmonitoring, Power Quality Bestimmung, virtuelle Kraftwerke, Unterstützung bei der Netzauslegung, Koordination von PV und Batterie in den Haushalten, bis hin zu Smart Markets mit Echtzeit-Preisinformationen. Als generische Smart Grid Plattform werden somit Funktionalitäten und Business Cases zur reinen Software-Angelegenheit (Apps).

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Das Projekt umfasst zwei Testregionen: Im Kiental im Berner Oberland wird ein ländliches N7/N5 Netz ausgerüstet, in der Stadt Zürich ein typisch urbanes Quartier. Insgesamt werden 150 Geräte installiert und hochaufgelöste Messdaten über ein volles Jahr hinweg aufgezeichnet. Die Demonstrationen der Funktionalitäten erfolgen im Alltagsbetrieb.

Das System wird live visualisiert, die Zustände aller Elemente sowie die Arbeit des State Estimators sowie des Optimierers können in Echzeit verfolgt werden:

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Das Projekt wird vom Bundesamt für Energie mitunterstützt und läuft bis Mitte 2016.

Aktuelle Präsentation zum Projekt GridBox: PDF

Zusammenfassendes Paper: GridBox Pilot Project (CSRD March 2017)

Zuständige Ansprechperson: Stephan Moser