Chinas Netztransformation beschleunigt sich mit intelligenten Sekundärsystemen
Im Rennen um die doppelten Klimaziele – Emissionspeak bis 2030 und Kohlenstoffneutralität bis 2060 – durchläuft Chinas Strominfrastruktur eine tiefgreifende Metamorphose. Kern dieser Transformation ist nicht nur die Erzeugung sauberer Energie, sondern die intelligente Orchestrierung ihrer Verteilung durch das Netz. Nirgends ist dies kritischer als im Verteilnetz, der letzten Verbindung zwischen Stromquellen und Haushalten, Fabriken und Elektrofahrzeugen. Eine Innovationswelle formt die Sekundärsysteme neu, die diese Letzte-Meile-Infrastruktur verwalten, und verwandelt passive Leitungen in dynamische, selbstheilende und datenreiche Arterien des künftigen Energieökosystems.
Eine kürzlich in Electric Power Construction veröffentlichte Studie eines Teams des State Grid Economic and Technological Research Institute Co., Ltd. und der State Grid Corporation of China skizziert eine mutige Architekturvision für die nächste Generation von Sekundärsystemen im Verteilnetz. Unter der Leitung von Dong Chaowu, Lou Qihe, Wang Dengzheng, Xiao Zhihong, Han Liu und Xin Peizhe setzt sich die Studie mit den wachsenden Belastungen für Chinas Netz auseinander: das explosive Wachstum dezentraler Solaranlagen, die rasche Verbreitung von Elektrofahrzeugen und der Aufstieg dezentraler Speicherlösungen. Diese neuen Energieassets sind keine Endpunkte mehr – sie sind aktive Teilnehmer, die einspeisen, Last ziehen und Echtzeitkoordination erfordern. Das konventionelle Netz, einst ausgelegt für unidirektionalen Stromfluss von zentralen Kraftwerken zu passiven Verbrauchern, ächzt unter dieser neuen Realität.
„Das traditionelle Modell bricht zusammen“, so ein mit den Modernisierungsbemühungen von State Grid vertrauter Branchenkenner. „Millionen von Dach-Solarpanelen und E-Ladestationen lassen sich nicht mit Steuerungslogik des 20. Jahrhunderts managen. Das Verteilnetz braucht Augen, ein Gehirn und Reflexe.“
Genau das soll die vorgeschlagene Strategie „Steuerung in der Mitte, Offenheit an beiden Enden“ erreichen. Der Rahmen durchdenkt den gesamten Datenlebenszyklus – von der Erfassung am Rand (Edge) über Übertragung, Speicherung bis zur Anwendung – durch die Linse von Modularität, Interoperabilität und Intelligenz. Es ist ein Bauplan nicht nur für Zuverlässigkeit, sondern für die Ermöglichung von Marktteilnahme, Netzresilienz und nahtloser Integration dezentraler Ressourcen.
An der Edge ist die Herausforderung die Transparenz. Derzeit ist die Abdeckung mit intelligenten Monitoring-Terminals in Mittelspannungsnetzen lückenhaft – weniger als 50 % bei Schaltanlagen und unter 30 % bei Mastschaltern. Auf der Niederspannungsseite sind intelligente Zähler zwar fast allgegenwärtig, doch ihre 15-minütigen Abfrageintervalle sind für Echtzeitsteuerung zu grob. Die neue Architektur fordert eine abgestufte Bereitstellung: „Drei-Remote“-Terminals (Telemetrie, Telesteuerung, Fernsignalisierung) in hochpriorisierten urbanen Zonen (A+, A- und B-Klasse-Gebiete) und „Zwei-Remote“-Einheiten anderswo. Für Niederspannungsgebiete mit steuerbaren Assets wie Dach-PV oder E-Ladestationen befürwortet der Plan das Prinzip „ein Transformatorbereich, ein Terminal“, um Redundanz zu vermeiden, und setzt auf upgraded Konzentratoren oder Next-Generation-Fusion-Terminals, die sowohl harte Trennung als auch sanfte Leistungsmodulation beherrschen.
Entscheidend ist der Ansatz „minimale Sensorik plus digitale Inferenz“. Statt jeden Knoten mit teuren Sensoren zu überziehen, kombiniert das System spärliche Hochpräzisionsmessungen mit erweiterter Zustandsschätzung und KI-gestützten digitalen Zwillingen, um Echtzeit-Netzbedingungen zu rekonstruieren – ein kosteneffizienter Weg zu vollständiger Transparenz.
Ebenso vital ist das Kommunikationsrückgrat. Glasfaser bietet hohe Sicherheit und Bandbreite, ist aber kostspielig und anfällig für Bauschäden, besonders in Freileitungsgebieten. Drahtlose Lösungen – 4G, 5G und dedizierte private Netze – bieten Flexibilität, bergen aber Cybersicherheitsbedenken, besonders bei Steuerbefehlen. Die vorgeschlagene Lösung ist pragmatisch und geografisch nuanciert: Glasfaser dominiert in dichten, kabelbasierten urbanen Zentren; 5G Virtual Private Networks mit Hard Sizing bewältigen gemischte urbane und vorstädtische Zonen; und drahtlose öffentliche Netze, verstärkt mit VPNs und Network Slicing, dienen ländlichen Gebieten mit geringerer Steuerungsdichte. Auf der Niederspannungsseite werden dual-mode HPLC (High-Speed Power Line Carrier) und HRF (High-Radio Frequency) Technologien erprobt, um robuste, latenzarme Kommunikation innerhalb von Transformatorstationen zu gewährleisten.
Vielleicht liegt die systemisch größte Hürde in Datensilos. Echtzeitmessungen aus Verteilautomatisierung, Dispatchesystemen und Verbraucherinformationsplattformen residieren derzeit in isolierten Repositorien, was eine ganzheitliche Transparenz behindert. Das Paper plädiert für die Schaffung eines unternehmensweiten Echtzeit-Messzentrums – eines vereinheitlichten Data Lake, der Kurzzyklus-Telemetriedaten aller Domänen aufnimmt. Historische Daten würden in eine separate Data-Middle-Plattform fließen, doch der Echtzeit-Hub würde die einzige Quelle für operative Entscheidungen sein. Diese „One-Grid-One-Data-Source“-Philosophie ist essentiell, um die Mauern zwischen Dispatch, Anlagenmanagement und Marketingabteilungen niederzureißen.
Auf der Anwendungsseite ist der radikalste Wandel die Steuerungsphilosophie. Statt einer Top-down-Befehlsstruktur, bei der die Provinzzentrale jeden Wechselrichter bis runter auf 380 Volt mikromanagt, umarmt das neue Modell hierarchische Autonomie. Physische Microgrids, kommunale Energiesysteme und virtuelle Kraftwerke werden zu selbstverwalteten Einheiten, die ihre interne Balance managen, während sie eine einzige, vorhersehbare Schnittstelle zum größeren Netz präsentieren. Der Dispatch behält die Aufsicht, delegiert aber Echtzeitanpassungen an lokale Controller – was die Kommunikationslast reduziert und die Reaktionsgeschwindigkeit verbessert.
Für steuerbare Lasten integriert die Architektur Dispatch-Automatisierung, Verteilautomatisierung und das neue Lastmanagementsystem in ein vereinheitlichtes „Quelle-Netz-Last-Speicher-Koordinationszentrum“ innerhalb der Produktionskontrollzone. Steuerungsflüsse verbleiben strikt innerhalb dieses sicheren Perimeters. Unterdessen nutzen Nicht-Steuerungsanwendungen – Asset Management, Kundenservice, Energieanalytik – das Echtzeit-Messzentrum und die Data-Middle-Plattform, um reichhaltigere Services zu liefern, ohne Kernoperationen zu stören.
Dieser geschichtete, föderierte Ansatz stimmt mit globalen Trends der Netzmodernisierung überein, ist aber einzigartig auf Chinas Größenordnung und institutionelle Struktur zugeschnitten. Anders als auf westlichen Märkten, wo Drittpartei-Aggregatoren oft die Innovation anführen, treiben Chinas staatliche Netzbetreiber die Transformation von der Mitte nach außen. Das Ergebnis ist ein hochkoordinierter Rollout, der Systemstabilität priorisiert, während er schrittweise Türen für Marktbeteiligung öffnet.
Die Einsätze sind hoch. Mit dem Ausbau dezentraler Energieressourcen wächst das Risiko von Rückeinspeisungen, Spannungsschwankungen und Fehlern in der Schutzkoordination. Ohne intelligente Sekundärsysteme könnte das Netz unzuverlässiger werden, selbst während es grüner wird. Umgekehrt können Verteilnetze mit der richtigen Architektur zu Plattformen für Innovation werden – die Peer-to-Peer-Energiehandel, dynamische Tarife und netzbildende Wechselrichter ermöglichen, die die Resilienz bei Ausfällen stärken.
Branchenbeobachter merken an, dass State Grids Ansatz einen tieferen strategischen Wandel reflektiert: vom bloßen Stromtransporteur zum Orchesterdirigenten von Energieökosystemen zu werden. Das Sekundärsystem ist das Nervensystem dieses neuen Organismus – es spürt, verarbeitet und reagiert in Echtzeit auf Reize. Investitionen in diese Ebene machen vielleicht weniger Schlagzeilen als Gigawatt-Solarparks, aber sie sind arguably entscheidender für den Erfolg der Energiewende.
Die Umsetzung wird nicht einfach. Sie erfordert massive Kapitalaufwendungen, Umschulung der Arbeitskräfte und die Harmonisierung technischer Standards über Provinzen hinweg. Regulatorische Rahmen müssen sich weiterentwickeln, um neue Marktrollen wie Aggregatoren und Microgrid-Betreiber unterzubringen. Cybersicherheit muss auf jeder Ebene eingebettet sein, von der Terminal-Firmware bis zu Cloud-Plattformen.
Doch der Schwung ist unbestreitbar. Pilotprojekte in Jiangsu, Zhejiang und Guangdong testen bereits Elemente dieser Architektur. Die Integration von E-Ladenetzwerken mit Verteilmanagementsystemen schreitet rasch voran. Und das Drängen auf „transparente Netze“ – wo jeder Transformator, jedes Leitungssegment und jeder Wechselrichter sichtbar und steuerbar ist – gewinnt als zentrale Leistungskennzahl an Zugkraft.
Für internationale Investoren und Energievorstände bietet Chinas Netztransformation sowohl Grund zur Vorsicht als auch Chancen. Das Investitionsvolumen ist atemberaubend – hunderte Milliarden Dollar über das nächste Jahrzehnt – aber die technologische Roadmap ist klar. Unternehmen, die sich auf Edge Intelligence, sichere Kommunikation, Echtzeit-Datenplattformen und dezentrales Energiemanagement spezialisieren, werden fruchtbaren Boden vorfinden, vorausgesetzt, sie können Chinas einzigartiges regulatorisches und Partnerschaftsumfeld navigieren.
Weiter gefasst unterstreicht Chinas Erfahrung eine universelle Wahrheit der Energiewende: Das Netz ist nicht länger nur Stahl und Kupfer. Es ist Software, Daten und Algorithmen. Das Rennen um die Dekarbonisierung wird nicht allein durch den Bau weiterer Windräder gewonnen – es wird durch den Bau intelligenterer Netze gewonnen, die sie effektiv nutzbar machen.
Wie Dong Chaowu und seine Kollegen schlussfolgern, ist das Ziel nicht nur ein grüneres Netz, sondern ein agileres, resilienteres und interaktiveres – eines, das Millionen dezentraler Entscheidungen in Echtzeit ausbalancieren kann, während es für 1,4 Milliarden Menschen das Licht anhält. In dieser Vision tritt das besondere Verteil-Sekundärsystem nicht als Nebendarsteller, sondern als Star der Show in Erscheinung.
Autoren: Dong Chaowu¹, Lou Qihe², Wang Dengzheng², Xiao Zhihong¹, Han Liu¹, Xin Peizhe¹
Zugehörigkeiten:
¹ State Grid Economic and Technological Research Institute Co., Ltd., Peking 102209, China
² State Grid Corporation of China, Peking 100031, China
Journal: Electric Power Construction, Bd. 45, Nr. 8, August 2024
DOI: 10.12204/j.issn.1000-7229.2024.08.002