Spectrum Power™ MGMS

Das gesamte Microgrid steuern und optimieren

Das Siemens Spectrum PowerTM Microgrid Management System (MGMS) ist eine leistungsfähige Steuerungs- und Optimierungssoftware, mit der sich die Wertschöpfung Ihrer dezentralen Energieressourcen unter Berücksichtigung der lokalen bzw. der Großhandels-Energiepreise maximieren lässt. Spectrum Power MGMS prognostiziert dazu den elektrischen und thermischen Verbrauch des Microgrids. Anhand der aktuellen Strom-, Brennstoff- und Gaspreise der Energieversorger führt das System anschließend eine umfassende Optimierungsrechnung durch, um den für die Erzeugungsanlagen optimalen Einsatzplan der nächsten 24 Stunden zu ermitteln. Dieser Plan wird dann in Echtzeit umgesetzt. Er beinhaltet das An- und Abschalten von Anlagen sowie die Übermittlung der wirtschaftlich optimalen Betriebssollwerte. Dadurch reduzieren sich die Betriebskosten für Strom und – bei Projekten mit thermischen Erzeugern – für den Brennstoffeinkauf beträchtlich.

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Energie koordinieren

Optimale Koordination disponibler Stromerzeugung

Die wichtigste Funktion von Spectrum Power MGMS ist die optimale Koordination disponibler Stromerzeugung (Gas, Dieselgeneratoren, KWK usw.), erneuerbarer Erzeugung (Photovoltaik, Wind usw.), Energiespeicherung (Batterien) und Lasten (über Gebäudemanagementsysteme oder ferngesteuerte Schaltmöglichkeiten).
Diese Koordination schafft die Grundlage für die zwei Hauptfunktionalitäten:

  1. Optimierte Einsatzplanung der Erzeugungsanlagen und dadurch weniger Energiekosten und Emissionen mit lokal erzeugter und importierter Energie (relevant für alle Microgrid-Projekte)
  2. Harmonisierung von Betriebsabläufen, die das gesamte Stromnetz betreffen, z.B. Inselbetrieb, Schwarzstart und Netz-Rücksynchronisation

Leistungsmerkmale und Vorteile

Mit dem Optimierungsmodul Spectrum Power MGMS kann jeder Microgrid-Betreiber bestimmen, ob die Erzeugungsplanung und der Einsatz der Anlagen nach wirtschaftlichen Kriterien oder auf Basis der Emissionen optimiert werden sollen. Spectrum Power MGMS optimiert den Energiemix unter Berücksichtigung aller elektrischen und thermischen Erzeugungs- und Speicheranlagen. Dafür werden Verbrauchsprognosen, die erneuerbare Erzeugungsleistung und der Tarif für Energieimporte herangezogen. Eine solche Optimierung kann von Spectrum Power MGMS bis zu einer Woche im Voraus durchgeführt werden.

Um die Systemstabilität zu gewährleisten, ist Spectrum Power MGMS in der Lage, einen Lastabwurf durchzuführen oder Lasten abzuschalten. Dies geschieht entweder auf Anforderung des Betreibers oder automatisch im Fall von Störungen (z.B. Inselbetrieb oder unzureichende Erzeugung). Der modulare Aufbau der Funktion kann an die spezifischen Anforderungen angepasst werden. Die Lasten sind entsprechend vordefinierter Prioritätenlisten geordnet. Dadurch kann in jeder Situation die Versorgung der wichtigsten Lasten sichergestellt werden.

Die Funktion Ablaufsteuerung (Ablaufsteuerung – SOO) von Spectrum Power MGMS ermöglicht die autonome oder manuelle Ausführung vorkonfigurierter operativer Maßnahmen. Dies können die Schritte zur Abkopplung des Netzes vom überlagerten Versorgungsnetz sein oder Schritte zur Durchführung eines Schwarzstarts, um die Versorgung bei einem ungeplanten Netzausfall wiederherzustellen. Mithilfe einer benutzerfreundlichen Web-Oberfläche macht  Spectrum Power MGMS eine SPS-Programmierlogik überflüssig.

Das Archivsystem (Historical Information System – HIS) von Spectrum Power MGMS bietet mit seinem leistungsfähigen Archiv die Möglichkeit, historische wirtschaftliche Daten und historische Daten zu Stromversorgung und Emissionen zu sammeln. Leistungsmerkmale sind regelmäßige und spontane Datenerfassung, integrierte Datenreduzierung und -komprimierung, automatische Nachberechnungen, manuelle Aktualisierung, Erfassung von Störungsdaten, Wiedergabe, einfache Integration mit externen Werkzeugen sowie ein Energieabrechnungsmodul. Berichte zu den wirtschaftlichen und zu Emissionszielen für das laufende Jahr sind für jedes Microgrid-Projekt ein wichtiges Leistungsmerkmal.

Standard

Die MGMS-Plattform bietet zahlreiche ergänzende Standardleistungsmerkmale, die für den Betrieb aller verteilten Erzeugungssysteme notwendig sind:

  • Erzeugungs- und Laststeuerung
  • Prognose der erneuerbaren Erzeugung
  • Lastprognose (elektrisch und thermisch)
  • Frequenz- und Spannungsregelung
  • Integration und Steuerung der erneuerbaren Erzeugung
  • Integration und Steuerung der Energiespeichersysteme
  • Optimierte, benutzerfreundliche Bedienoberfläche

Optional

  • Teilnahme am Energiemarkt
  • Serverredundanz
  • Umfassende Cyber-Sicherheit

Typische Microgrid-Anwendungen

Die Highlights von Spectrum Power MGMS

Beim Betrieb eines Microgrids muss bei bestimmten Ereignissen eine Abfolge operativer Maßnahmen ausgeführt werden. Kommt es z.B. aufgrund einer ungeplanten Störung zu einem Stromausfall, muss die Versorgung des Microgrids mit einer Abfolge von Maßnahmen wiederhergestellt werden. Gleiches gilt, wenn das Microgrid nach der Wiederherstellung der Versorgung auf das überlagerte Versorgungsnetz rücksynchronisiert werden muss. Weitere Anwendungsfälle für SOO sind der Ausfall von Betriebsmitteln oder ein geplantes Lastabsenkungsereignis.

Generell sind SOO für vielfältige Aufgaben im Microgrid einsetzbar. Spectrum Power MGMS enthält eine Anzeige für SOO, in der Ereignis-Trigger, Vorbedingungen und die Befehlsabfolge festgelegt werden können. Verschiedene Abfolgen wie geplanter Inselbetrieb, Wiederversorgung durch Schwarzstart und Netzrücksynchronisation lassen sich problemlos auf Projektbasis konfigurieren.

Automatische und manuelle Netzrücksynchronisation kommen bei einem unerwarteten Ausfall des überlagerten Versorgungsnetzes zum Einsatz, wenn das Microgrid sich vom Netz abkoppelt und in den Inselbetrieb wechselt. Wenn der Anwender auf dem Dashboard das Kontrollkästchen „Auto-Resynch“ aktiviert, führt das Microgrid automatisch eine Rücksynchronisation auf das Versorgungsnetz durch, sobald die Netzspannung wiederhergestellt ist. Ist das Kontrollkästchen nicht aktiviert, muss der Anwender die Befehlsabfolge zur Rücksynchronisation des Microgrids auf Netzbetrieb durch Klicken auf die Schaltfläche „Resynch“ manuell starten.

Befindet sich im Microgrid eine KWK-Anlage, die Wärme und Strom erzeugt, kann Spectrum Power MGMS die elektrische und die thermische Erzeugungsleistung auf Basis der vorgegebenen Brennstoffverbrauchsrate modellieren. In Verbindung mit der Funktion zur Prognose der elektrischen und thermischen Last befähigt dies Spectrum Power MGMS, den Einsatz der KWK-Anlage mit dem Ziel minimaler Energiekosten zu optimieren. Spectrum Power MGMS prüft die Brennstoffkosten für die KWK-Anlage (Erdgas, Diesel usw.), die Strombezugskosten (anhand der Energiepreise) und die Kosten der dezentralen thermischen Erzeugung (Erdgas oder sonstige Brennstoffe). Auf dieser Grundlage bestimmt das System die wirtschaftlichste Fahrweise des Microgrids für die nächsten 24 Stunden/7 Tage und setzt sie um.

Wenn eine Anlage unerwartet ausgeschaltet wird oder es zu einem Kommunikationsverlust kommt, kennzeichnet Spectrum Power MGMS die Ressource automatisch als ausgefallen (outaged) und schließt sie so lange aus dem Einsatzplan aus, bis sie wieder verfügbar ist. Spectrum Power MGMS registriert also automatisch, welche Ressourcen verfügbar oder nicht verfügbar sind, und setzt die wirtschaftlichen bzw. die Emissionsziele mit den als verfügbar bekannten Ressourcen um.

Spectrum Power MGMS enthält eine Bedienoberfläche, in der der Anwender auf einfache Art unterschiedliche Arten von Fahrplänen erstellen kann. Ein Microgrid-Betreiber muss in der Lage sein, den Stillstand einer Anlage einzuplanen, z.B. aufgrund einer planmäßigen Wartung. Gelegentlich müssen auch andere Ereignisse eingeplant werden, z.B. das Drosseln einer Anlage oder ein Lastabsenkungsereignis, das häufig eine wichtige Einschränkung darstellt. Eine andere Art von Fahrplan ist ein fester Erzeugungsfahrplan, z.B. für eine Brennstoffzelle, die häufig für die Grundlastdeckung verwendet wird. Alle diese Fahrpläne können über eine einfache Planungsanzeige in Spectrum Power MGMS konfiguriert und aktualisiert werden.

In nur einer Bedienoberfläche können Sie in Spectrum Power MGMS die mit Ihrem Energieversorger vereinbarte Preisstruktur konfigurieren. Neben mehreren Saisontarifen lassen sich nutzungsdauerabhängige und bedarfsabhängige Energiepreise aus Ihrer Stromrechnung angeben. Diese Informationen können problemlos vorab konfiguriert und später angepasst werden. Anhand dieser Preisangaben minimiert der Optimierungs-Algorithmus bei der Erstellung des Fahrplans für die dezentrale Erzeugung die betrieblichen Energiekosten.

Wenn das Microgrid in den Inselbetrieb mit einem hohen Anteil an Solar-PV-Erzeugung wechselt, ermittelt der Optimierungsalgorithmus von Spectrum Power MGMS Situationen, in denen die Einspeisung von PV-Anlagen abgeregelt werden muss. Der zulässige prozentuale Anteil der Solar-PV-Erzeugung kann im System für den Inselbetrieb definiert werden. Erzeugungsleistung oberhalb dieses festgelegten Wertes wird abgeregelt, um Systemstabilität zu gewährleisten.

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Was spricht für Spectrum Power MGMS von Siemens?

Fortschrittliche Steuerung zur Optimierung der dezentralen Energieerzeugung

  • Zentrales Steuerungssystem mit hoch entwickelter Funktionalität (Prognose, Erzeugungsoptimierung)
  • Bewährt für die Beteiligung am Strommarkt
  • Steuerungssoftware für netzverbundenen und für Inselnetzbetrieb
  • Hervorragende Sicherheit, plattformbasiert auf Utility-Grade-System (NERC-CIP-Design)
  • Skalierbar: Überwachung, Steuerung und Optimierung aller erforderlichen Anlagen
  • Einfach zu bedienende Oberfläche, die alle erforderlichen Informationen benutzerfreundlich bereitstellt
  • Optionale, auf die Anforderungen des Kunden zugeschnittene Softwarepakete
  • Integriertes System, das Standardindustrieprotokolle unterstützt (IEC 60870-5-101, IEC 60870-5-104, Modbus, DNP3 usw.)
  • Nahtlose Integration in die Leitstelle des Energieversorgers über das Protokoll IEC 60870-6 (ICCP)
  • Flexible Einsatzpläne
  • Siemens-Know-how in allen Bereichen von der Planung über die Gebäudeautomation bis hin zur kompletten Integration
Qualität bewährt sich

Referenzen

Kontakt

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Spectrum Power MGMS ist die Siemens-Plattform zur Überwachung, Steuerung und Optimierung von Microgrids. Bei uns erhalten Sie alle für Sie wichtigen Informationen über das Produkt und unser komplettes Microgrid-Konzept.