okos fogyasztásmérés (smart metering) · • ict politika i2010: a növekedés és...

Budapest, 2009.10.27. Magyar Mérnöki KamaraHÖVIT Villamosenergia Szakosztály

1

Okos fogyasztásmérés(Smart metering)

Kmethy Győző

GNARUS Mérnökiroda Kft.DLMS Felhasználók Egyesülete, elnökIEC TC 13, Villamos fogyasztásmérés, titkár


2

Tematika

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


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?


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


5

Európa 2020: 3x20

• 20%-kal csökkentett üvegházhatású gáz kibocsátás

• 20%-kal kisebb energiafelhasználás

• 20% megújuló energiaforrás


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


7

Okos fogyasztásmérés• Minőségileg új

– méréstechnika– adatátvitel, adatáramlás– adatfeldolgozás, számlázás– üzleti folyamatok– üzemeltetés– fogyasztói kapcsolatok– új szereplők– beruházási stratégia


8

AMR – AMM - AMI


9

Rövidítések

• AMR: – Automatic Meter Reading– Automatikus fogyasztásmérő leolvasás

• AMM: – Automated meter management– Automatikus fogyasztásmérő menedzselés

• AMI:– Advanced Metering Infrastructure– Fejlett fogyasztásmérési infrastuktúra


10

Az okos fogyasztásmérés koncepciójának fejlődése -technológiák

kWh

Tarifa + terhelés

Előrefizetés

Egyirányú adatcsere

Kétirányú adatcsere

T-görbék

Fogyasztó bevonása


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!


12

Okos mérés – Európai projektek


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 8130 + 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


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


15

Franciaország – ERDF project

• Próbaüzem: 300 000 okos mérő, 7 000 koncentrátor• Nyertes konzorcium: ATOS Origin

– 3 mérő szállító: Itron, Iskraemeco, Landis+Gyr– 2 koncentrátor szállító


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, + 6.5 M gázmérő + kis üzleti fogyasztók• A beruházást a hálózati vállalatok végzik• Biztonsági megfontolások• Parlamenti döntés


17

Holland rendszerarchitektúra

Internet

Meter Data Company

Comm module/ E-meter

G W T

P2

ISP Module

P1 Central Access System

P3Supplier

Grid Company

Independent Service Provider

P4

P0

DCP3.2

RJ11 wired / RF PLC

GPRS

Optical GPRS / Ethernet

Courtesy: KEMA


18

Holland okos fogyasztásmérő követelmények (NTA – DSMR) és a DLMS UA

PDA, Laptop

Electricity meter

Gas meter

Central Access Server

Service Module

DC P2

P0

P1

P3GPRS, Ethernet

P3.1 PLC

P3.2

• NTA 8130: Minimális követelmények

• Nemzetközi szabványosítás

• DSMR: „use cases”, üzembehelyezés /teljesítménykövetelmények

• Társ-specifikációk: P1 port, helyi adatcsere: OBIS + IEC 62056-21

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

P3


19

Német piaci modell

Mérési pont szerződés Mérési adat

szerződés

E / G hálózat üzemeltető

Mérő üzemeltetőMérési adatszolgáltatóE / G

szolgáltató

E/G szállítási szerződés

Mérési pont felhasználó

Mérési hely szolgáltató

Szállítási keretszerződés


20

Németország – MUC koncepció

• A hálózatüzemeltetés, energiaszolgáltatás és a mérésszogláltatás feladatai elválnak

• Többféle adatátviteli szabvány fejlesztése / kiértékelése folyik: MUC, SML, eHZ, TLZ, Sym2, OMS...


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 62056 DLMS /COSEM

• Több energiafajta együttes kezelése nincs napirenden

Courtesy: ENEL


22

Spanyolország

• 30 M+ mérő cseréjét írták elő• ENDESA / ENEL:

– Telegestore / SITRED rendszer (ENEL specifikáció)– 13 M mérési pont

• IBERDROLA, Union Fenosa: – IEC 62056 DLMS/COSEM + Prime OFDM PLC– Nyílt specifikáció– 15 M mérési pont, első tender 2009 október


23

Európai szabályzás és szabványosítás


24

Hajtóerők

Politikai

• energiahatékonyság

• energiamegtakarítás

• energiabiztonság / fenn-tarthatóság

• EU energiapiac

• EU szolgáltatáspiac

• új műszaki kultúrák létrehozása

Technológiák összenövése

• elektronikus mérő

• adatátvitel

• adatfeldolgozás

Üzleti

• (liberalizált) energiapiac működtetése

• eszközök hatékony működtetése

• kapacitásberuházás halasztása / elkerülése

• költségcsökkentés

• okos hálózatok

• infrastruktúra


25

Politikai tényezők

EU állásfoglalások• COM(2006)545 final: energiahatékonysági cselekvési

program:– 2020-ra 20 % energiamegtakarítás

• ICT politika i2010: a növekedés és munkahelyteremtésmotorja

• 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


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.


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 2012. 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 aterületükön 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.


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


29

M/441: Az Európai Közösség okos fogyasztásmérés szabványosítási mandátuma

• Kiadva 2009. 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: 2009. Szeptember 28.– Munka tárgya, terjedelme– adatcsere pontok és interfészek neghatározása– funkciók magas-szintű meghatározása– meglévő szabványok és hiányosságok azonosítása– felelősök azonosítása


30

M/441 mandátum: Javasolt szabványosítási felelősség


31

Konzorcium

Szállítók• Okos mérő gyártók

• Távközlési szolgáltatók

• Csipgyártók

Felhasználók• Energiaszolgáltatók

• Hálózati vállalatok

• Mérés szolgáltatók

Kutatóhelyek• Adatmodellek, protokollok

• Integrált rendszerek

• Vizsgáló laborok

Hatóságok• Energiahivatalok

• Szabványosítási intézetek

OPEN meterOpen Public Extended Network metering


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


33

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:



34

FeladatokOPEN meterOpen Public Extended Network metering


35

Architektúra

Electricity Meter / Communication

hub

Local O&M device

Concentrator

Central System

Legacy systems

(Supplier / Grid

Company)

Local O&M device

MI1

MI3

MI4MI2

CI3

CI1 CI2

CI4

SI2

SI1

SI3

System components and interfaces

Multi-utility meter

External devices

End Customer devices

MI5

Local O&M device

MUMI 1

MUMI 2

IEC 62056 DLMS/COSEM adatmodel és alkalmazási protokoll

Adatátviteli médiumok: S-FSK PLC, OFDM PLC (Prime), M-Bus, Euridis, GPRS/UMTS...


DLMS/COSEM over GPRS / UMTS

DLMS/COSEM over S-FSK / OFDM PLC

DLMS/COSEM over M-Bus, Euridis, Zigbee

DLMS/COSEM over local ports


36

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: www.openmeter.com



37

Méréstechnika – adatátvitel adat feldolgozás


38

Technológia: Mérés és terhelésvezérlés

• Mérés: – kétirányú villamosenergiaforgalom– energia / teljesítmény regiszterek– terhelési görbék– feszültségminőség– illetéktelen vételezés– más energiafajták

• Terhelésvezérlés– „lágy” korlátozás– ki/bekapcsolás


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


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


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


42

Megfontolások és következtetések


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


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....


45

Adatbiztonság

• 95/46/EK Direktíva alapelvek: Tájékoztatás – Célzottság –Beleegyezés nyilvánosságrahozatalhoz – Védelem visszaélés ellen – Adatgyűjtő azonosítása – Hozzáférés, javítás –Számonkérhetőség

• Védendő adatok meghatározása

• fogyasztói szokások „privát szféra”

• fizetési státusz

• konfiguráció

• számlázási adatok

• kapcsolási parancsok

• Védelem módja: hozzáférés, hitelesítés, titkosítás


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


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

• Ha a megvalósulás országonként eltérő, vagy nem teljes körű,nem valósul meg az egységes EU energia / szolgáltatás piac

De:


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


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


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


51


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


54

Köszönöm megtisztelő figyelmüket!

Kérdések?

[email protected]

okos fogyasztásmérés (smart metering) · • ict politika i2010: a növekedés és...

Documents