Ralph Hoffmann, ABB-Pressekonferenz, 27. Januar 2011 PCS100 Die neue leistungselektronische Plattform für hohe Netzqualität

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Friederike Bauer
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1 Ralph Hoffmann, ABB-Pressekonferenz, 27. Januar 2011 PCS100 Die neue leistungselektronische Plattform für hohe Netzqualität 27.Januar.2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011

2 Agenda Herausforderungen und Einführung Netzqualität PCS100 Plattform-Konzept Applikationen und Produkte Zusammenfassung 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 2

Volatilität und teilweise Überangebot an Energie Ausgleich von Last und Erzeugung wird schwieriger

3 Herausforderungen: Ausbau erneuerbarer Energien Grundlegende Veränderung im Erzeugermix Ziel: Ökologische Energieversorgung Über 30 % aus erneuerbaren Energien im Jahre 2020 Auswirkungen: Volatilität und teilweise Überangebot an Energie Ausgleich von Last und Erzeugung wird schwieriger Neues bzw. anderes Systemverhalten der Erneuerbaren 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 3

Herausforderungen: Zuverlässiger Netzbetrieb Grundlegende Veränderung der Netzinfrastruktur Klassiche Energieversorgung Zukünftige

Betriebsführung und Informationen Volatilität der Versorgung bedarf eines höheren Flexibilisierungsgrades der Netzinfrastruktur

4 Herausforderungen: Zuverlässiger Netzbetrieb Grundlegende Veränderung der Netzinfrastruktur Klassiche Energieversorgung Zukünftige Energieversorgung Netzstruktur im Wandel und Adaptionsphase zu neuem Erzeugermix Auswirkungen: Neue Anforderungen bzgl. Betriebsführung und Informationen Volatilität der Versorgung bedarf eines höheren Flexibilisierungsgrades der Netzinfrastruktur Dienstleistungen von fossil-befeuerten Kraftwerken müssen kompensiert und ersetzt werden 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 4

von sensiblem Produktionsequipment, mit immer mehr elektronischen Komponenten Spannungseinbrüche oder

5 Herausforderung: Günstige und hochwertige Energie Grundlegende Veränderung der Industriestruktur Deutsche Industrie fokussiert auf hochwertige High-End Produktion im globalen Wettbewerb, starker Trend zur Automatisierung Verwendung von sensiblem Produktionsequipment, mit immer mehr elektronischen Komponenten Spannungseinbrüche oder Produktionsausfälle haben hohe finanzielle Verluste zur Konsequenz 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 5

PCS100 Plattform Das Konzept Traditionelle leistungsstarke Umrichter sind als Einzelumrichter ausgelegt Topologie unflexibel und starr Service komplex und teuer

6 PCS100 Plattform Das Konzept Traditionelle leistungsstarke Umrichter sind als Einzelumrichter ausgelegt Topologie unflexibel und starr Service komplex und teuer Plattformkonzept Master Modularer Aufbau Hohe Redundanz, N-1 Konfigurationen möglich Einfacher Service 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 6

PCS100 Plattform Leistungsmodule Gleichrichter und Wechselrichter-Module 400 V - 1.

Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 7 670mm MTTR < 1h

7 PCS100 Plattform Leistungsmodule Gleichrichter und Wechselrichter-Module 400 V V Module, alle 125 kva IGBT-Leistungshalbleiter 705mm 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 7 670mm MTTR < 1h Modultausch kann von jedem Elektriker durchgeführt werden Gemeinsame Teile, deswegen geringe Ersatzteilvorhaltung

8 PCS100 Plattform Gleiche Hardware-Komponenten / Baukastenprinzip Gleichrichter-Module Graphisches Display-Modul Wechselrichter-Module Master Controller 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 8

9 PCS100 Umrichter: Gehäuse und Aufstellung Für jeden Kunden das Passende Schaltschränke Kompakte Bauweise Rack Container-Lösungen Kundenspezifische Speziallösungen 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 9

10 PCS100 Produkt-Portfolio Eine Technologie-Plattform viele Produkte Versorgungsschutz Frequenz Anpassung Produktgruppen Netzkopplungen / Verbindungen PCS100 Produktlinien AVC & UPS-I SFC STATCOM ESS Industriesegmente Fotos Halbleiter & Elektronik Automobil Industrie Öl- & Gas- Plattformen Hafen / Schiffsversorgung Wind / Solar Industrie Netzbetreiber Wind / Solar Netzbetreiber Industrie Leistungsbandbreite 125 kva - 20 MVA 125 kva - 5 MVA 100 kva - 10 MVA 100 kva - 20 MVA Eingangsspannung Marktakzeptanz / Referenzen 208 V V, bis 26 kv abhängig von Applik. + AVC > 400 MVA + UPS-I > 100 MVA 400 V - 20 kv 400 V - 33 kv 400 V - 20 kv + SFC > 100 MVA + mehrere Windturbinenhersteller + Energieversorger, Windturbinenhersteller und Batteriehersteller 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 10

11 Produktionsausfälle durch Spannungsfluktuationen? PCS100 AVC zur Spannungshaltung Problem Kurzfristige Spannungseinbrüche verursachen: Abschaltung von Equipment Störungen und Schäden an Equipment Ausfälle von Produktionslinien Lieferzeitverschiebung Erhöhter Materialausschuss Lösung PCS100 Active Voltage Conditioner 160 kva -30 MVA Bemessungsleistung Nieder- und Mittelspannung Effizienz 97 % - 99 % Sowohl Überspannungs- als auch Unterspannungsschutz Korrektur von Spannungsunsymmetrien und Flicker 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 11

12 Produktionsausfälle durch Spannungsfluktuationen? PCS100 AVC regelt diese Fluktuationen aus Anstieg oder Einbruch 3ph Versorgung sekundär 3ph Ausgang Last primär Versorgungstransformator Leistungsschalter Injektionstransformator (Spar-) Transformator (wenn keine 400 / 480 V Versorgung) Bypass Gleich- & Wechselrichter 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 12

13 Produktionsausfälle durch Kurzunterbrechungen? PCS100 UPS-I schützt die Produktion Problem Kurzfristige Unterbrechung der Energieversorgung: Abschaltung von Equipment Störungen und Schäden an Equipment Ausfälle von Produktionslinien Lösung PCS100 UPS-Industrial 150 kva - 2,4 MVA Bemessungsleistung 208 V V Effizienz 99% Hochleistungskondensatoren oder Batterien als Speichermedium 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 13

14 Produktionsausfälle durch Kurzunterbrechungen? PCS100 UPS-I schützt vor Unterbrechungen Eingang UPS-I gelieferte Spg. Ausgang Bypass Versorgung Verteil- Transformator Netzabschaltung Kupplungs- Transformator Zu schützende Last Wechselrichter Ladegerät Batterie- Option Hochleistungskondensatoren PCS 100 UPS-I 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 14

Nicht alle Lasten / Netze haben die gleiche Frequenz Frequenzanpassung mit dem PCS100 SFC Problem: Schiffe haben 60 Hz Bordnetze Öl- oder Gasplattformen haben oft 60 Hz Equipment Lösung: PCS100

15 Nicht alle Lasten / Netze haben die gleiche Frequenz Frequenzanpassung mit dem PCS100 SFC Problem: Schiffe haben 60 Hz Bordnetze Öl- oder Gasplattformen haben oft 60 Hz Equipment Lösung: PCS100 Static Frequency Converter 50 / 60 Hz Anpassungen 120 kva - 2 MVA Systemgrößen Skalierung > 2 MVA durch Parallelisierung möglich 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 15

16 Blindleistungsbedarf ungedeckt? PCS100 STATCOM liefert Blindleistung dynamisch Problem Einhaltung von Netzanschlussbedingungen (Grid Codes) für die Erneuerbaren oder industriellen Verbraucher Erneuerbare Erzeuger sollen sich verhalten wie Synchronmaschinen Spannungshaltung/ -unterstützung des Netzes durch dynamische Blindleistungsbereitstellung (u. a. HVRT und LVRT) Lösung PCS100 STATCOM 120 kvar - 4 MVAr Skalierung > 4 MVAr durch Parallelbetrieb möglich 208 V bis 33 kv Effizienz > 97 % Redundanz und N-1 Konfigurationen Regelmodi: Leistungsfaktor-, Blindleistungs-/Blindstromoder Spannungsregelung 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 16

17 Blindleistungsbedarf ungedeckt? Integration PCS100 STATCOM in einen Windpark 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 17

18 Energie wird benötigt? PCS100 ESS integriert Speichersysteme ins Netz Problem Volatilität bei Erzeugung und Verbrauch Erneuerbare Energien sehr volatil Last und Erzeugungsspitzen sind unsymmetrisch Ausgleich Bedarf und Verbrauch Kapazitätsgrenzen im Netz erreicht Netzbetrieb- und Netzausbau teuer Lösung PCS100 Energy Storage Converter (ESS) 120 kva -2 MVA Systemgröße Gleichspannung bis V Generator Emulation, Netzstabilisierung Inselbetrieb möglich Zusätzlich STATCOM-Funktionen Unterschiedliche Speichermedien möglich: Brennstoffzelle, Batterien, Hochleistungskondensatoren und Schwungräder 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 18

19 Energie wird benötigt? Speichersystem-Konfigurationen mit PCS100 ESS Batterie-Energie-Speichersystem Inselbetrieb PCS100 ESS VCAN bus Sync Sense 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 19

20 Zusammenfassung PCS100 Leistungselektronische Plattform für hohe Netzqualität Das elektrische System verändert sich von der Erzeugung, über die Netze, bis zur Last und somit die Anforderungen an die Netzqualität Ob Spannung, Strom, Blindleistung, Energie oder Frequenz ABB versteht Netzqualitätsprobleme: Mit den PCS100 Produkten bietet ABB Lösungen zur Sicherung der Netzqualität Die großen Stärken der PCS100 Plattform sind: Feine Skalierung und optimale Auslegung Hohe Zuverlässigkeit durch hohe Redundanz Bewährte und leistungsfähige Komponenten Einfache Wartung und Ersatzteilvorhaltung Spannungsebenen unabhängig, variabel bezüglich Aufstellung 27. Januar 2011, Vor-Pressekonferenz Hannover Messe 2011, Slide 20

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