Teilprojekt 5

Informations- und Kommunikations-Technologie (IKT)

Herausforderung

Technologische Herausforderung dieses Teilprojektes ist die Entwicklung einer Leitzentrale (Plattform), welche zum einen skalierbar und zum anderen offen für verschiedene Nutzer und Anlagen ist. Sowohl reale als auch virtuelle Anlagen sollen getrennt oder kombiniert in derselben Plattform betrieben werden. Die Strategie ist sämtliche Komponenten als lose gekoppelte Module aufzusetzen und in einer Service-Orientierten Architektur (SOA) zur Verfügung zu stellen. Dies ermöglicht, dass Teilaufgaben durch separate Dienste (Services) von verschiedenen Herstellern durchgeführt werden können. Dadurch werden Abhängigkeiten von einzelnen Produkten und Herstellern vermieden. Durch den modularen Aufbau können während des Entwicklungsprozesses Module für unterschiedliche, parallel entwickelte, Geschäftsprozesse in die Leitzentrale integriert werden. Zukünftige Geschäftsmodelleund Systemaufgaben können durch Hinzufügen weiterer Dienste erfüllt werden.

Ziel

Ziel in diesem Teilprojekt ist die Entwicklung einer umfassenden IKT-Lösung, welche die komplexen Aufgaben der Leitzentrale - wie die Vernetzung der Anlagen, die zentrale Steuerung und das Anbieten der Leistungen auf dem Energiemarkt - abdecken kann. Dabei muss das System die Leistungsfähigkeit und Verlässlichkeit sowohl heutiger als auch zukünftiger Anforderungen gewährleisten.

Erste Erkenntnis

Plattform = Verbund von mehreren Leitsystemen
Die bisherigen Arbeiten zeigen, dass sich Teilaufgaben (Geschäftsmodelle) im Energiesystem als separate Leitsysteme auffassen und umsetzten lassen. Dabei wird ein Leitsystem durch seine Nutzer (Rollen) beschrieben, die auch die Anforderungen definieren. Vorteil der Plattform ist, dass mehrere Leitsysteme parallel gleiche Anlagen nutzen können und die IKT-Module mehrfach genutzt werden können. – Die Plattform ist ein Verbund von Leitsystemen.

Durch die Anwendung des SOA-Prinzips (Service-Orientierte-Architektur) ist es möglich, dass Dienste unterschiedlicher Hersteller in ein Gesamtsystem integriert werden können. Die Plattform soll für diverse Anlagenhersteller und -betreiber durch die Unterstützung markgängiger Schnittstellen (IEC 60870, IEC 61850, SQL, Web Services, etc.) als auch durch die Bereitstellung von Unterlagen (Rahmenverträgen, Richtlinien, Best Practice Dokumente) nutzbar sein (Anlagen-Zugänge). Dies stellt eine Investitionssicherung sowohl für den Anwender als auch einen Marktanreiz für die IKT-Industrie dar, Dienste für Anlagenverbünde und virtuelle Kraftwerke zu entwickeln.

Für die entwickelten Geschäftsmodellesind Schnittstellen zu externen Systemen (z.B. Energiebörsen, Regelenergie-Leitzentralen, andere Verbundsysteme) notwendig. Damit werden Dienstleistungen für Service und Wartung, Planung und Beratung als auch die Optimierung und Weiterentwicklung von Anlagen ermöglicht. Weiterhin müssen Anwender-Schnittstellen (Bedienungsoberflächen, Nutzungs-Zugänge) entwickelt werden. Hierzu zählen u.a. über das Internet erreichbare Informationsseiten für Anlagenbetreiber und Dienstleister.  Die Kommunikation zwischen Anlagen, Nutzern und den zentralen Systemen erfolgt bis auf wenige systembedingte Ausnahmen (z.B. Regelenergie- Leitzentralen) durch geschützte Internetverbindungen.

Zusätzlich zu den Grundlagenentwicklungen wird HAMBURG ENERGIE die Integration vorhandener Anlagen und Lösungen betreiben. Die Plattform soll deshalb offen für neue Prozesse gestaltet werden, die modular während des Betriebes aufgeschaltet werden können. Weiter ermöglicht der flexible Aufbau der hier dargestellten Plattform, dass die Leitzentrale gezielt auf Innovationen und veränderte Anforderungen angepasst werden kann.

Umsetzung

Die Entwicklung des IKT-Systems erfolgt dabei nach dem Ansatz der "Agilen Softwareentwicklung". Dabei werden nacheinander Teile eines Aufgabenpakets iterativ entwickelt und getestet und bei Erfolg in die Gesamtstruktur integriert. Danach wird die nächste Teilaufgabe eines Arbeitspaketes bearbeitet. Bei notwendigen Anpassungen oder Änderungen der Anforderungen kann so schnell reagiert werden. Die Inbetriebnahme und der Testbetrieb erfolgen damit kontinuierlich über das Projekt.

Dadurch wird erreicht, dass bereits früh im Projekt Teillösungen zur Verfügung stehen, die dann bereits von den anderen Arbeitspaketen und Teilprojekten genutzt werden können. Dies gewährleistet eine Fokussierung der Entwicklung auf die definierten Ziele, indem fehlerhafte Entwicklungen frühzeitig erkannt und behoben werden können. Im Rahmen der Agilen Softwareentwicklung wird überdies nach dem "KISS"-Prinzip (keep-it-small-and-simple) gearbeitet. Als Designprinzip beschreibt es die möglichst einfache, minimalistische und leicht verständliche Lösung des definierten Problems, welche als optimal angesehen wird.

Zweite Erkenntnis

Adressierungssprache
Auch oder gerade in einem komplexen und heterogenen IKT-Verbund, der unterschiedliche Schnittstellen und Nutzer unterstützt, ist eine verständliche und flexible Adressierung notwendig. Also eine eindeutige Benennung von Datenobjekten im Gesamtverbund. Im Projekt haben wir uns für eine „Adressierungssprache“ entschieden, die sprechend und lernend ist. Die Namen der Datenobjekte sind für den Menschen verständlich und die Möglichkeiten der Sprache wachsen mit dem Projekt. – Wir können mit den Leitsystemen sprechen.

Im Zuge der oben dargestellten Tests wird die Leitzentrale geprüft und unter „Laborbedingungen“ belastet. Grenzwertige Betriebszustände (z.B. Datenüberlastung, fehlerhafter oder unplausibler Dateninput, Ausfall interner oder externer Teilkomponenten) werden gezielt herbeigeführt und das Verhalten getestet. Anschließend erfolgt die stufenweise Implementierung ins System. Durch Monitoring und Profiling wird ermöglicht, Schwachstellen zu identifizieren. Erst wenn alle Komponenten diesen Prozess durchlaufen haben, werden sie in den Pilotbetrieb eingeführt.

Das Gesamtsystem wird also in Teilschritten aufgebaut und mit seinen verfügbaren Funktionen betrieben. Hierbei werden reale externe Systeme wie Handel, Börse und Netzsimulation im Szenario ebenso schrittweise eingebunden wie ausgewählte Verbraucher- und Erzeugeranlagen (z.b. die mit Frequenzumrichtern ausgestatteten Lüftungsanlagen oder die BHKW). Auf diese Weise werden die externe Kommunikation sowie die Schnittstellen in den Test einbezogen.