Zusammenarbeit ÜNB/VNB

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1 Zusammenarbeit ÜNB/VNB Ludger Meier, Vorsitzender des Vorstandes Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN), Berlin Forum Netzbau und -betrieb (Leitungsbautagung), Frankfurt am Main - 07/05/2015

2 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 2 Übersicht Einleitung Anforderungen an Netze und Erzeugungsanlagen Regelsetzung Allgemein Aktuelle Beispiele Kaskade Intelligentes Messsystem Zusammenfassung / Ausblick

3 FNN - Regelsetzer Bedeutung Regelsetzung Innovative Netztechnologien Weiterentwicklung Verteilnetze Umwelt/ Naturschutz Versorgungs -qualität Zähl- und Messwesen Über 350 Mitglieder (Unternehmen, Wissenschaft, Verbände) Über 400 ehrenamtliche Fachleute in ca. 40 Gremien: u.a. Hersteller, Netzbetreiber (ÜNB und VNB), Wissenschaft, Dienstleister Dipl.-Ing. L. Meier Seite 3

4 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 4 Energiewende stellt hohe Anforderungen an die Netze Kernfragen/-thesen: Welchen Beitrag leistet die Regelsetzung für die Energiewende? Sind neue Netzführungskonzepte erforderlich? Genügen die Erzeugungsanlagen den Anforderungen? zuverlässig und sicher umweltgerecht preiswert und effizient

5 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 5 Schnittstellen ÜNB VNB Zentrale Kraftwerke Flexibilität, Systemsicherheit kwh bisher gerichteter Lastfluss ÜNB s 380-kV/220-kV-Netz Flexibilität, Systemsicherheit kwh Neu: bidirektionaler Lastfluss ÜNB s 380-kV/220-kV- Netz ca. 97 Prozent der EE sind im Verteilnetz angeschlossen VNBs 110-kV/MS/NS- Netz Flächenkraftwerk VNB s 110-kV/MS/NS-Netz Weiterentwicklung der Verteilnetze zu Flächenkraftwerken (Quelle: dena-verteilnetzstudie, 2012)

6 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 6 Installierte Leistung sehr viel größer als bisher installierte Leistung in GW Höchstlast Schwachlast Referenz 2013 B 2024 B 2025 B 2034 B 2035 Kontinuierlicher Zuwachs regenerativer Erzeugungsleistung Rückgang der konventionellen, gesicherten Erzeugungsleistung Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Mineralölprodukte Speicher Sonstige konv. Wind (onshore) Wind (offshore) Photovoltaik Biomasse Quelle: NEP Installierte Leistung wächst von 160 GW auf 270 GW! Netzausbau

8 Herausforderungen Netze neue Rollen neue Anforderungen 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 8

9 Weiterentwicklung der Netze 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 9

10 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 10 Ablösung Schwungmassen durch Wechselrichter Quelle: FNN

11 Massenproblem 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 11

12 Niederspannungsnetz in 2024: Technischer Stand der installierten Erzeugungsanlagen* 19 GW 5 GW 11 GW Erfüllen heutige Anforderungen nur eingeschränkt Abschalten bei 50,2 Hz (teilweise nachträgliche Anpassung läuft) Keine Spannungshaltung Netzverträglich 50,2 Hz Kennlinie Spannungshaltung? Netzdienlich, Systemstützend Dynamische Netzstützung Q(U) VDEW-Empf. (1987, 1991, 2001) VDE-AR N 4105 (2011) Zubau ( ) Vorrausschauende Entwicklung der Anforderungen notwendig Netzdienliches Verhalten kann nur durch Neuanlagen realisiert werden Szenario B-2024 (NEP 2014) * Gemäß Inbetriebnahmezeitpunkt 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 12

13 Aufgaben auf dem Weg zum DSO 2.0 HöS HS/MS Anzahl Großkraftwerke sinkt Einspeisung aus Offshore steigt Rückspeisung aus Verteilnetzen Transporte in D und EU steigen Installierte Leitung EE steigt Flexibilisierung im Netzbetrieb notwendig Definierte Schnittstellen zwischen ÜNB und VNB zunehmend netzdienliche und systemstützende Eigenschaften von Erzeugungsanlagen Neue Komponenten (u.a. Speicher, ront) NS Anzahl Erneuerbarer Erzeuger steigt Neue Komponenten: Speicher, Smart Meter, E-mobility, Prosumer Kommunikation und Steuerung 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 13

14 Schnittstellen ÜNB/ VNB sind wesentlicher Baustein VNB Sensorik, Steuerungs- und Kommunikationseinrichtungen vorhanden Systemdienstleistungen abrufbar NEU: Bedarf an Systemdienstleistungen aus unterlagerten Netzen ÜNB NEU: zunehmend beobacht- und steuerbar NEU: Harmonisierung von Kommunikationsund Steuerungsschnittstellen notwendig NEU: Einhaltung notwendiger Anforderungen an Erzeugungsanlagen NEU: Flexibilisierung Netzbetrieb 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 14

15 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 15 Anforderungen an Netze: Systemdienstleistungen ÜNB ÜNB/VNB Frequenzstützung: - Einspeise- und Lastmanagement - Regelleistung - Leistungsregelung dez. Anlagen Systemwiederaufbau - Gesamtsystemverantwortung - Last- und Erzeugungsdefinition an Verknüpfungspunkten Spannungshaltung - Blindleistungsmanagement dezentraler Erzeuger - Blindleistung zur Spannungshaltung im Verteilnetz - Blindleistungslieferungen an Transportnetz Betriebsführung - Systembetrieb und -optimierung - Erzeugungs- und Speichermanagement - Engpassmanagement

16 Zusammenfassung: Herausforderungen aus Netzsicht 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 16

18 European Network Codes 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 18

19 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 19 Umsetzung europäische Network Codes im FNN Erstmalige Definition von verbindlichen harmonisierten Anforderungen auf europäischer Ebene Schnittstellen ÜNB/ VNB: Konkretisierung der europäischen Anforderungen durch FNN. FNN wurde vom BMWi beauftragt, die nationalen Anschlussbedingungen gemäß der ENTSO-E Network Codes anzupassen und zu konkretisieren. Umsetzungsfahrpläne sind erstellt. Transparenter Prozess zur Anpassung und Konkretisierung als Teil des VDE- Vorschriftenwerks vorbereitet.

20 Europäische Network Codes u. nationale Umsetzung 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 20

21 Anforderungen an Erzeugungsanlagen in den Technische Anschlussregeln HöS HS MS NS Anschluss und Betrieb von Erzeugungsanlagen VDE-AR-N 4130 Anschluss und Betrieb von Kundenanlagen VDE-AR-N 4120 Anschluss und Betrieb von Kundenanlagen VDE-AR-N 4110 Anschluss und Betrieb von Erzeugungsanlagen VDE-AR-N 4105 Anschluss und Betrieb von Kundenanlagen VDE-AR-N 4100 Anforderungen an die Schnittstellen ÜNB/VNB Zählerplätze VDE-AR-N 4101 Anschlussschränke VDE-AR-N 4102 In Arbeit Treiber: Überführung und Konkretisierung der Europäischen Network Codes stetige Weiterentwicklung der Anforderungen 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 21

22 Anforderungen an Erzeugungsanlagen: Entwicklungspfad Systemstützend Systemstützendes Verhalten Beispiel: Aktives Entladen eines Speichers bei Unterfrequenz Netzdienlich Die Netzdienlichkeit kennzeichnet sich durch Funktionen, die über die reine Netzverträglichkeit hinaus einen positiven Effekt haben. Voraussetzung sind vorausschauende technische Anforderungen und Wirtschaftlichkeit. Beispiel: Blindleistung zur Spannungsstützung Netzverträglich Die Netzverträglichkeit beschreibt die Mindestanforderungen die eine Anlage für den Anschluss und Betrieb am öffentlichen Netz erfüllen muss Beispiel: Verminderung der Ladeleistung eines Speichers bei Unterfrequenz Einhaltung der gängigen Spannungsanforderungen bei Einspeisung 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 22

23 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 23 Anforderungen an Erzeugungsanlagen: Roadmap zur Weiterentwicklung Sannungshaltung Spannungshaltung Inselneterkennung Verhalten im Fehlerfall Inselnetzerkennung Verh. Fehlerfall Schwungmassen- zu WR-System Schwungmasse- zu WR-system Kundenanlagen in der NS (4105) Q1 Q3 Q1 Today 2015 heute 2016 Q3 Q1 Q3 Q1 Q3 FNN hat entscheidende Themen identifiziert und Studien beauftragt Ergebnisse fließen als Grundlage für Anforderungen in VDE-Anwendungsregeln ein VDE-AR- 4105

24 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 24 Europäische Netzcodes Technische Anschlussregeln (TAR) Kunde TAB Vertrag VDE-AR (FNN) VNB-spezifisch ÜNB-spezifisch Ministerien Regulatoren Energieaufsichten/ Landesbehörden Europäische Netzcodes EU Kommission Technische Anschlussregeln (TAR) Europäische Harmonisierung und nationale Herausforderungen müssen unter einen Hut

25 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 25 Umsetzung Demand Connection Code Demand Connection Code Umsetzungsfrist Anforderungen an ÜNB/VNB Schnittstellen Kaskadierung Schnittstellen ÜNB/VNB Anforderungen an Erzeugungs- / Kundenanlagen TAB HS TAR MS TAR HöS TAR NS Umsetzung Today Der Network Code Demand Connection definiert erstmalig europaweite Anforderungen an die Schnittstellen zwischen ÜNB und VNB

26 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 26 VDE-AR-N 4140 Kaskadierung von Maßnahmen für die Systemsicherheit Netzbetriebliche Umsetzung 13 (2) EnWG AR beschreibt Zusammenspiels der Netzbetreiber innerhalb der Kaskade Operativ Informatorisch Schaffung von Voraussetzungen für kaskadierende Maßnahmen Festlegung der Handlungsabfolgen über allen Netzebenen Differenzierung nach Systembilanz bzw. Netzengpässen In Arbeit Entwurf bis Mitte 2015 geplant

27 Modulares Konzept Funktionierendes System 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 27 Umsetzung Roll-out Integration SmartGrid Kommunikation und Steuerung: intelligentes Messsystem Lastenhefte: technische Lösungen für austauschbare und interoperable Geräte Testcases und technische Weiterentwicklung Leitfaden: Prozessbeschreibung Beschaffung, Installation, Inbetriebnahme, Betrieb, Wechselprozess, Fehlerbehandlung Netzbetriebliche Anwendungsfälle (Anforderungen für Einspeise- und Lastmanagement) Steuerbox

29 07/05/ Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 29 Zusammenfassung Verlagerung der Erzeugungsleistung auch in Verteilungsnetze erfordert komplexes Zusammenspiel zw. ÜNB und VNB s Erzeugungsanlagen in den Verteilnetzen müssen zunehmend netzdienliche und systemstützende Anforderungen erfüllen und nachweisen Harmonisierte und sichere Kommunikations- und Steuerungsschnittstellen sind Voraussetzung für den künftigen Informationsaustausch FNN konkretisiert die europäischen Anforderungen im Rahmen des nationalen Regelwerks; der bisher von der EU Kommission vorgesehene Zeitrahmen ist mehr als anspruchsvoll zuverlässig und sicher umweltgerecht preiswert und effizient