Okos fogyasztásmérés (Smart metering)

Átírás

1 Okos fogyasztásmérés (Smart metering) Kmethy Győző GNARUS Mérnökiroda Kft. DLMS Felhasználók Egyesülete, elnök IEC TC 13, Villamos fogyasztásmérés, titkár 1

2 Tematika Okos mérés vízió AMR AMM AMI Európai projektek Európai szabályzás és szabványosítás Méréstechnika, adatátvitel, adatfeldolgozás Megfontolandók és következtetések 2

3 Kérdések Mi az okos fogyasztásmérés? Mit csináljunk? Mit csinálnak mások? Miért téma ez? Milyen energiafajtákra terjedjen ki? Szabályozási környezet? Gazdasági környezet? energia / teljesítményigény energiaárak, tarifák árfolyamok, kamatok szabad piacon való részvétel foka Együttműködés az érdekeltek között? Követelmények? Technológiák / szabványok? Adatbiztonság? Projekttervezés? 3

4 Okos hálózatok smart grids A villamos energia termeléséhez, szállításához, elosztásához és kereskedelméhez szükséges eszközök egyetlen nagy rendszert alkotnak (Bláthy Ottó Títusz) A hagyományos elemeket számítástechnikai és információtechnikai képességekkel ruházzák fel Kétirányú energia- és információáramlás Megújuló források bevonása, elosztott termelés Fogyasztók interaktív részvétele 4

5 Európa 2020: 3x20 20%-kal csökkentett üvegházhatású gáz kibocsátás 20%-kal kisebb energiafelhasználás 20% megújuló energiaforrás 5

6 Okos mérés vízió Egész Európára kiterjedő infastruktúra Energia és a kapcsolódó szolgáltatások egységes európai piaca Fogyasztók: lakóhelytől függetlenül azonos szolgáltatások korrekt, informatív számlázás energia hatékony felhasználásának támogatása (ár, tarifa) könnyű szolgáltatóváltás Szolgáltatók eszközök és tevékenységek hatékony működtetése (Fosszilis) energiafelhasználás csökkentése, hatékonyság növelése Piaci szereplők: vízszintes versenypálya Új műszaki kultúra és munkahelyek Nyílt szabványok amelyek lehetővé teszik új szolgáltatások és technológiák integrálását Európa: Vezető szerep a világban 6

7 Minőségileg új Okos fogyasztásmérés méréstechnika adatátvitel, adatáramlás adatfeldolgozás, számlázás üzleti folyamatok üzemeltetés fogyasztói kapcsolatok új szereplők beruházási stratégia 7

8 AMR AMM - AMI 8

9 AMR: Rövidítések Automatic Meter Reading Automatikus fogyasztásmérő leolvasás AMM: Automated meter management Automatikus fogyasztásmérő menedzselés AMI: Advanced Metering Infrastructure Fejlett fogyasztásmérési infrastuktúra 9

10 Az okos fogyasztásmérés koncepciójának fejlődése - technológiák Fogyasztó bevonása T-görbék Kétirányú adatcsere Egyirányú adatcsere Előrefizetés Tarifa + terhelés kwh 10

11 Okos fogyasztásmérés fő funkciók (EU SM-CG ajánlás) F1. Számlázási regiszterek távleolvasása és az adatok rendelkezésre bocsátása az érdekelt piaci szereplő(k) számára F2. Az okos mérőrendszer és az érdekelt piaci szereplő(k) közötti kétirányú adatcsere F3. Fejlett tarifális rendszerek és az (előre)fizetés támogatása F4. A szolgáltatás távoli engedélyezése / letiltása F5. A lakásban / épületben lévő egyéb berendezésekkel történő adatcsere, és (adott esetben) azok direkt vezérlése F6. Az okos fogyasztásmérő egy külön kijelzőn keresztül információt szolgáltat A minimális funkciók meghatározása mindig az adott tagállam / projekt feladata! 11

12 Okos mérés Európai projektek 12

13 Európa Az EU Energiahatékonysági Direktíva beindította a piacot Belgium: technológiák értékelése Franciao.: 35 M mérő csere, DLMS/COSEM (S-FSK) PLC-vel Németország: MUC koncepció, saját protokollok Olaszország: Villamos fogyasztásmérőket elsőként cserélte ki, gáz most kezdődik Hollandia: NTA DSMR társ-specifikáció: DLMS/COSEM, S-FSK PLC, M-Bus Skandinávia: úttörő, többféle technológia: PLC, GSM, GPRS, DLMS/COSEM és más technológiák Spanyolo.: Iberdrola DLMS/COSEM + OFDM PLC, ENDESA / Sitred Európai OPEN meter projekt Okos mérő szabványosítási mandátum M/441 13

14 Franciaország ERDF project Az energiahivatal mandátuma alapján A nmérők 95%-át ki kell cserélni 2016-ra: 35 M mérő Célkitűzések: piacnyitás elősegítése energiaelosztás hatékonyságának javítása terhelésvezérlés javítása fogyasztói megelégedettség javítása CAPEX: 4,000 M : 800 M / év, 5 éven keresztül Naponta 30,000 mérőt kell felszerelni A projekt legnagyobb költségeleme Várt megtérülés: >10 év 14

15 Franciaország ERDF project Próbaüzem: okos mérő, koncentrátor Nyertes konzorcium: ATOS Origin 3 mérő szállító: Itron, Iskraemeco, Landis+Gyr 2 koncentrátor szállító 15

16 A holland okos mérő projekt Az okos fogyasztásmérést a kormány teszi kötelezővé - EU 2006/32/EK energiahatékonysági Direktíva alapján 7 M vill. fogy.mérő, M gázmérő + kis üzleti fogyasztók A beruházást a hálózati vállalatok végzik Biztonsági megfontolások Parlamenti döntés 16

17 Holland rendszerarchitektúra Optical GPRS / Ethernet Internet P0 Independent Service Provider ISP Module P1 Comm module / E-meter P2 P3 DC P3.2 Central Access System P4 Meter Data Company Supplier G W T GPRS Grid Company RJ11 wired / RF PLC Courtesy: KEMA 17

18 Holland okos fogyasztásmérő követelmények (NTA DSMR) és a DLMS UA NTA 8130: Minimális követelmények DSMR: use cases, üzembehelyezés /teljesítménykövetelmények Társ-specifikációk: P1 port, helyi adatcsere: OBIS + IEC P2 port, mérők közötti adatcsere: M-BUS DLMS/COSEM P3 port, adatcsere vill. fogyasztásmérő és adatgyűjtő között A COSEM adatmodell új elemei: M-Bus kliens, förmver frissítés, terheléskorlátozás / -ledobás, szabálytalan vételezés, figyelmeztető- / vészjelzés Fejlett adatbiztonság rejtjelezés segítségével DLMS/COSEM PLC, GPRS vagy Ethernet médián keresztül Nemzetközi szabványosítás P3 Service Module P1 Central Access Server P3.2 DC P3 GPRS, Ethernet P3.1 PLC Electricity meter P0 P2 Gas meter PDA, Laptop 18

19 Német piaci modell E / G szolgáltató Mérő üzemeltető Mérési adatszolgáltató E/G szállítási szerződés Mérési pont szerződés Mérési adat szerződés Szállítási keretszerződés E / G hálózat üzemeltető Mérési hely szolgáltató Mérési pont felhasználó 19

20 Németország MUC koncepció A hálózatüzemeltetés, energiaszolgáltatás és a mérésszogláltatás feladatai elválnak Többféle adatátviteli szabvány fejlesztése / kiértékelése folyik: MUC, SML, ehz, TLZ, Sym2, OMS... 20

21 Olaszország Villamosság: Telegestore projekt 33 M integrált mérő Különleges infrastruktúra (dugaszolható mérő) FSK PLC technológia, SITRED Gáz: minimum követelmények: UNI TS 11291, ARG/gas 155/08 Olasz szabványok: CTE / CTR Nemzetközi szabványok: IEC DLMS /COSEM Több energiafajta együttes kezelése nincs napirenden Courtesy: ENEL 21

22 Spanyolország 30 M+ mérő cseréjét írták elő ENDESA / ENEL: Telegestore / SITRED rendszer (ENEL specifikáció) 13 M mérési pont IBERDROLA, Union Fenosa: IEC DLMS/COSEM + Prime OFDM PLC Nyílt specifikáció 15 M mérési pont, első tender 2009 október 22

23 Európai szabályzás és szabványosítás 23

24 Hajtóerők Politikai energiahatékonyság energiamegtakarítás energiabiztonság / fenntarthatóság EU energiapiac EU szolgáltatáspiac új műszaki kultúrák létrehozása Üzleti (liberalizált) energiapiac működtetése eszközök hatékony működtetése kapacitásberuházás halasztása / elkerülése költségcsökkentés okos hálózatok infrastruktúra Technológiák összenövése elektronikus mérő adatátvitel adatfeldolgozás 24

25 Politikai tényezők EU állásfoglalások COM(2006)545 final: energiahatékonysági cselekvési program: 2020-ra 20 % energiamegtakarítás ICT politika i2010: a növekedés és munkahelyteremtés motorja Kutatás-fejlesztési keretprogramok: FP7 Irányelvek: 2005/89: A villamosenergia-ellátás biztonságát és az infrastrukturális beruházások védelmét célzó intézkedésekről 2006/32: Az energia-végfelhasználás hatékonyságáról és az energetikai szolgáltatásokról 2009/72: A villamos energia belső piacára vonatkozó közös szabályokról 2009/73: A földgáz belső piacára vonatkozó közös szabályokról 25

26 2006/32 Irányelv 13 cikk (1) A tagállamok biztosítják, hogy a villamos energia, a földgáz, a távfűtés és/vagy hűtés, valamint a háztartási melegvíz végső fogyasztóit a technikailag lehetséges, pénzügyileg ésszerű és a potenciális energia-megtakarításokhoz képest arányos mértékben ellássák olyan versenyképes árú, egyéni fogyasztásmérőkkel, amelyek pontosan tükrözik a végső fogyasztó tényleges energiafogyasztását, és a tényleges felhasználási időszakról szolgáltatnak információkat. 26

27 A 2009/72 irányelv I / 2 fejezet A tagállamok biztosítják az intelligens mérési rendszerek bevezetését, amelyek segítséget nyújtanak a fogyasztók villamosenergia-piacon történő aktív részvételéhez. Az ilyen mérési rendszerek bevezetése függhet a piac és az egyéni fogyasztók oldalán felmerülő valamennyi hosszú távú költséggel és előnnyel kapcsolatos gazdasági értékeléstől és attól, hogy az intelligens mérés melyik fajtája gazdaságilag ésszerű és költséghatékony, valamint hogy milyen ütemezés mellett valósítható meg kialakításuk. Ezt az értékelést szeptember 3-ig kell elvégzeni. Az értékelés eredményeinek függvényében a tagállamok vagy az általuk kijelölt bármely hatáskörrel rendelkező hatóság elkészíti az intelligens mérési rendszerek megvalósításának legfeljebb tízéves ütemtervét. Amennyiben az intelligens mérőberendezések üzembe helyezéséről kedvező értékelés születik, 2020-ig legalább a fogyasztók 80 %-át el kell látni intelligens mérési rendszerrel. A tagállamok vagy az általuk kijelölt hatsákörrel rendelkező hatóság biztosítják a területükön belül kialakítandó, ilyen mérési rendszerek együttműködtethetőségét és megfelelő figyelmet fordítanak a megfelelő szabványok és legjobb gyakorlatok alkalmazására, valamint a villamos energia belső piaca fejelsztésének fontosságára. 27

28 Üzleti tényezők (Liberalizált) energiapiac működtetése gyakori (havi) leolvasás, korrekt, valós adatokon alapuló számlák árinformáció a fogyasztónak, választási lehetőség szolgáltatóváltás helyi leolvasás / mérőcsere nélkül tartozások rendezése, előrefizetés Hálózat hatékonyságának növelése kereskedelmi veszteség, minőség, hibaelhárítás Kapacitásberuházás késleltetése / elkerülése terheléskorlátozás, ledobás Okos hálózatok feszültségszabályozás, helyi energiatermelés bevonása, előrejelzés, kapacitások / igények rugalmas egyensúlya Szolgáltatás költségének csökkentése mérő üzemeltetés, leolvasás, számlázás, ügyfélszolgálat 28

29 M/441: Az Európai Közösség okos fogyasztásmérés szabványosítási mandátuma Kiadva Márciusában a CEN, CENELEC és ETSI részére Fontosabb műszaki bizottságok: CEN TC 294: Nem-villamos fogyasztásmérés CENELEC TC 13: Villamso fogyasztásmérés CENELEC TC 210: Otthon automatizálás ETSI M2M: Gép-gép adatcsere Jelentés-tervezet az EB számára: Szeptember 28. Munka tárgya, terjedelme adatcsere pontok és interfészek neghatározása funkciók magas-szintű meghatározása meglévő szabványok és hiányosságok azonosítása felelősök azonosítása 29

30 M/441 mandátum: Javasolt szabványosítási felelősség 30

31 OPEN meter Open Public Extended Network metering Konzorcium Szállítók Okos mérő gyártók Távközlési szolgáltatók Csipgyártók Kutatóhelyek Adatmodellek, protokollok Integrált rendszerek Vizsgáló laborok Felhasználók Energiaszolgáltatók Hálózati vállalatok Mérés szolgáltatók Hatóságok Energiahivatalok Szabványosítási intézetek 31

32 Szabványok és társ-specifikációk EU Irányelvek Szabvány: funkcionális és teljesítmény követelmények eszköztár IEC / CENELEC TC 13 IEC TC 57 CEN TC 294 DLMS User Association Társ-specifikáció: válogatás a választékból a projekt céljainak megfelelően interoperabilitás biztosítása 32

33 OPEN meter Open Public Extended Network metering Alapvető információk EU FP 7.1.1: Open-Access Standard for Smart Multi-Metering Services Célkitűzés: Az ismerethiányok feltárása és kitöltése, koherens európai okos fogyasztásmérés szabványkészlet létrehozása, amelyet minden érdekelt támogat Projekt költség: 4 M, 60% finanszírozással Projekt tartama: 2009 január 2011 június 339 ember-hónap munka Projekt ko-ordinátor: Projekt műszaki ko-ordinátor: 33

34 OPEN meter Open Public Extended Network metering Feladatok 34

35 OPEN meter Open Public Extended Network metering Architektúra Local O&M device MUMI 2 Multi-utility meter Local O&M device MI3 System components and interfaces DLMS/COSEM over local ports DLMS/COSEM over GPRS / UMTS MUMI 1 End Customer devices MI4 MI5 DLMS/COSEM over M-Bus, Euridis, Zigbee Electricity Meter / Communication hub MI1 MI2 DLMS/COSEM over S-FSK / OFDM PLC CI1 Local O&M device CI3 Concentrator CI2 SI2 Central System SI1 SI3 Legacy systems (Supplier / Grid Company) CI4 External devices IEC DLMS/COSEM adatmodel és alkalmazási protokoll Adatátviteli médiumok: S-FSK PLC, OFDM PLC (Prime), M-Bus, Euridis, GPRS/UMTS... 35

36 OPEN meter Open Public Extended Network metering Eredmények D1.1 Követelmények D1.2 Regulátorok követelményei D 2.1 A technológiák és szabványok jelenlegi állása D 2.2 A technológiák és szabványok értékelése D 2.3 Az ismerethiányok feltárása A többi folyamatban van Információ: 36

37 Méréstechnika adatátvitel adat feldolgozás 37

38 Technológia: Mérés és terhelésvezérlés Mérés: kétirányú villamosenergiaforgalom energia / teljesítmény regiszterek terhelési görbék feszültségminőség illetéktelen vételezés más energiafajták Terhelésvezérlés lágy korlátozás ki/bekapcsolás 38

39 Technológia: Adatátvitel Technológiák közcélú adatátviteli hálózatok: PSTN, GSM / GPRS / UMTS vivőfrekvenciás (PLC), keskenysáv / szélessáv rádióháló (mesh radio) TV kábelhálózat optikai kábel A választás a körülményektől függ fogyasztói sűrűség hálózatok minősége költségek A hozzáférés gyakorisága az adat fajtájától függ Nem villamos mérők speciális szempontja: elemes táplálás 39

40 Technológia: Adatfeldolgozás Adatmennyiség: 1 energiafajta, 1 tarifa, 15 terhelési görbe: kb. 1 kbyte / nap, 365 kbyte / év 4 M mérési helyre: 1, 5 Tbyte / év Az adatokat a többi érdekelt számára is rendelkezésre kell bocsátani Integrálás a vállalatirányítási rendszerekbe 40

41 Alkalmazások és adatok Számlázás energia / teljesítményregiszterek, terhelés görbék Fizetés / előrefizetés számlázási rendszer a mérőben vagy a központban Terhelésvezérlés korlátok beállítása és figyelése, menetrendek Veszteségcsökkentés illetéktelen vételezés naplózása, riasztás Hálózatüzemeltetés pillanatértékek, feszültségminőség, kimaradások Szerződések kezelés szerződés adatai Förmver frisssítés új funkció, hibajavítás 41

42 Megfontolások és következtetések 42

43 Megfontolandók 1 Nemzeti / területi sajátosságok: jelenlegi helyzet és trendek piacliberalizálás elért szintje, mérés kihez tartozik fogyasztás szintje, árszint, jövedelmi viszonyok termelés / fogyasztás egyensúlya fogyasztói sűrűség, hálózat jellemzői tudatos fogyasztók aránya, igényei Több energiafajta lefedése Minimális és kiegészítő funkciók (pl. helyi kijelző) Adatvédelem, adatbiztonság Beruházási stratégia: önkéntes vagy kötelező szervezet: hálózati vállalat, kereskedő, harmadik fél térbeli és időbeli ütemezés Technológiák és eszközök élettartama a projekt élettartamhoz képest Előnyök és költségek allokálása, hátrányos helyzetű fogyasztók 43

44 Megfontolandók 2 Projekt hatóköre: területi elemzés és országos összesítés (Ausztrália) Jelenlegi és várható külső gazdasági feltételek meghatározása Kiinduló belső referenciállapot meghatározása pl. mérőpark, jelenlegi költségek Módszertan az egyes költség- és haszonelemek becslésére Érzékenységszámítás Projekt időtartam meghatározása (pl. 20 év) Átszámítás nettó jelenértékre (NPV) Költségek és előnyök allokálása, haszon eljuttatása a fogyasztóhoz És még sok más... 44

45 Adatbiztonság Védendő adatok meghatározása fogyasztói szokások privát szféra fizetési státusz konfiguráció számlázási adatok kapcsolási parancsok Védelem módja: hozzáférés, hitelesítés, titkosítás 95/46/EK Direktíva alapelvek: Tájékoztatás Célzottság Beleegyezés nyilvánosságrahozatalhoz Védelem visszaélés ellen Adatgyűjtő azonosítása Hozzáférés, javítás Számonkérhetőség 45

46 Szociális kérdések Az okos mérés néhány problémát megold: előrefizetés szelektív terheléskorlátozás / kikapcsolás De új problémákat is hozhat létre: árcsúcsok, amit a szegény hátrányos helyzetű fogyasztók nem tudnak megfizetni 46

47 Akadályok Beruházás költsége / rizikója és a megtérülés helye nem esik egybe szabályozásra van szükség Adatvédelmi, adatbiztonsági aggályok Megtérülési idő alacsony jövedelmű / fogyasztású / népsűrűségű országokban a megtérülési mutatók kedvezőtlenebbek Szociális hatások: munkaerő szegény fogyasztók védelme De: Ha a megvalósulás országonként eltérő, vagy nem teljes körű, nem valósul meg az egységes EU energia / szolgáltatás piac 47

48 Néhány eddigi tanulság Állam és regulátor szerepe: kötelezővé tétel, a megfelelő feltételekkel (lásd 2009/72 irányelv) Teljes lefedettség (legalább területenként) Ország sajátosságok figyelembevétele Előnyök maximalizálása, költségek minimalizálása az összes lehetséges előnyt ki kell aknázni Minimális követelmények előírása Nyílt, nemzetközi szabványokon alapuló, interoperábilis rendszerek Jövőbeni igények kielégítése (okos hálózat) Szállítói konzorciumok 48

49 Összefoglaló 1 Okos fogyasztásmérés megvalósítását politikai és üzleti hajtóerők indokolják, technológia lehetővé teszi mikor, hogyan, milyen feltételekkel, milyen követelményeket kielégítve Előnyök: energiahatékonyság: tudatos fogyasztóknál jól működő liberalizált piac: valamennyi fogyasztó energiamegtakarítás: társadalom szolgáltatónál hálózati vállalatnál eljuttatása a fogyasztóhoz Kockázatok: megtérülés, adatbiztonság, szociális fogyasztó közreműködése kulcskérdés Szabványosítás és innováció 49

50 Összefoglaló 2 A fogyasztásmérők szerepe felértékelődik Mélyreható változások az üzleti folyamatokra Szolgáltatók és szállítók együttműködése Új szereplők: telekommunikációs és számítástechnikai cégek A megfelelő megoldás a helyi adottságoktól függ 50

51 51

52 52

53 Összefoglaló: Egyedül nem megy... Politika: eszközök biztosítása a kitűzött célokhoz Fogyasztók: nélkülük a remélt előnyök nem teljesülhetnek Regulátor és a piaci szereplők között mindenkinek megfelelő versenypálya Szolgáltatók / hálózati vállalatok egységes specifikáción alapuló infrastruktúra Beruházók és a szállítók technológiák kiválasztása, részleges specifikációk kidolgozása, interoperabilitás biztosítása Szabványosító szervezetek piaci igényeket kielégítő, nyílt, mindenki által elfogadott szabványok kidolgozása Piaci szereplők igények kiszolgálása, hasznok és költségek allokálása 53

54 Köszönöm megtisztelő figyelmüket! Kérdések? 54