Einbindung dezentraler Erzeugungsanlagen und Herausforderungen aus Sicht einer VNB-Netzsteuerung
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- Clara Michel
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1 Einbindung dezentraler Erzeugungsanlagen und Herausforderungen aus Sicht einer VNB-Netzsteuerung 2. Fachtagung Infrastruktursicherheit Dezember 2013 in Berlin
2 Übersicht Versorgungsnetz Stand der EE Einspeisung Netzführung mit EE 2
3 Stromnetz - Kennziffern Netzgebiet: rund km² vom Fläming bis zur Ostseeküste 2,1 Mio. Einwohner E.DIS Netze: 110-kV-Netze : 3 MS-Netze ca. 220 (10kV, 15kV, 20kV, 30kV) 0,4kV Netzelemente: km HS-Leitungen km MS-Leitungen km NS-Leitung ca. 290 HS/MS-Umspannwerke davon ca. 110 EE-Umspannwerke ca MS-Stationen 3
4 Konfiguration Netzleitsystem Bentwisch FS 1 DR 1-12 FS 6 8 OR1+4 Funkrundsteuerung (EFR) 8 2xMCC 2xMCC 155MBit/s SDH-Ring WAN Potsdam DR DR Fürstenwalde FS OR3+6 FS 7-12 OR2+5 2xMCC 8 8 2xMCC 8 Prognose Tase 2 ORT1 DR28+30 Trainingssimulator Testsystem ORT1+2 DR31+32 EMS1+2 EMS Netzberechn. 4
5 Übersicht Versorgungsnetz Stand der EE Einspeisung Netzführung mit EE 5
6 Installierte Regenerative Einspeiseleistung MW regenerative Leistung sind im Versorgungsgebiet der E.ON edis A installiert installiert E.DIS A installierte Leistung beantragte Leistung Windenergie MW MW BHKW (reg.) 524 MW 733 MW Photovoltaik MW MW Summe* MW MW Entwicklung seit MW MW Entwicklung im Kalenderjahr MW MW 6 Stand:
7 EE-Leistung und Lastschwerpunkte die installierte regen. Leistung beträgt ca MW davon 4097 MW WEA der max. Leistungsbezug im Netzgebiet der E.DIS 2009 betrug ca MW 31 RB Nord-Mecklenburg RB Vorpommern RB Mecklenburgische Seenplatte RB Uecker-Peene Hohe Rückspeisungen zum Übertragungsnetz verbunden mit Netzengpässe in 20-kV/110-kV sowie beim Übertragungsnetzbetreiber! RB Prignitz-Ruppin 138 RB Uckermark-Oderland installierte regen. Leistung in MW Lastschwerpunkte der E.DIS in MW 257 RB Havel-Dosse RB Oberhavelland RB Barnim- Spree 133 < 100 MW < 200 MW >200 MW > 500 MW < 100 MW < 200 MW RB Fläming-Mittelmark RB Teltow-Fläming RB Dahme- Schönefeld RB Oderland-Spree 7
8 Starker Anstieg der EE-Einspeisung bei E.DIS In 2012 wurden 85 % des im E.ON edis-netzgebiet verbrauchten Stroms dezentral erzeugt, davon kamen 73 % aus regenerativen Quellen Ziel der Bundesregierung bis % 5,9 % 8,3 % 11 % 17 % 23 % 30 % 34 % 35 % 46 % 55 % 55 % 51 % 63 % 73% 87% HR Prognose : 35% EE 38% Direktvermarktung Stand:
9 Photovoltaikanlage roß Dölln bebaute Fläche (in ha) 300 installiert [MWp] 128,4 verbaute Module 1,51 Mio. 9
10 Übersicht Versorgungsnetz Stand der EE Einspeisung Netzführung mit EE 10
11 Aufgaben des Netzbetreibers Führen der Netze nach folgenden Parameter Frequenz TSO Versorgungssicherheit Spannung Vermeidung der Überlastung von Betriebsmitteln (Leistung, Strom) Wirtschaftlicher Netzbetrieb (Netzverluste) DSO 11
12 Frequenz Einflüsse durch Erzeugung und Verbrauch Frequenz wird vom Übertragungsnetzbetreiber (TSO) überwacht Fahrplan, Regelleistung AFE 50,2 Hz Problem (kleine PVA und BHKW schalten bei 50,2 Hz ab) über MW PVA Leistung in Deutschland Davon etwa 80% in der Niederspannung efahrenpotential Abschaltung von PVA (bei 50,2 Hz ) Abschaltung aller Kraftwerke bei 47,5 Hz (Blackout) Verbrauch Erzeugung 12
13 Spannung Spannung Spannungsverhältnisse im Netz nach DIN EN ±10 % der Nennspannung Un Verbrauch führt zu Spannungsabfall Einspeisung führt zu Spannungserhöhung efahrenpotential Traforegelung kann Spannungsband nicht mehr ausregeln Abschaltung von Einspeisern Schädigung von Verbrauchern 1,1 Un=20kV ΔU 18kV 22kV U= 20,8kV 1 Un=380V ΔU 342V 418V 0,9 Einspeisung Verbrauch oberes Spannungsband unteres Spannungsband Entfernung 13
14 Leistungsfluss Ohne Einspeisung nach EE 110kV-Netz P Einflussfaktoren Verbraucher UW Netz-Trafo 110kV -Temperatur -Tagestyp -Jahreszeit 20kV P Ortsnetz-Stationen P MS-Netz NS-Netz 14
15 Leistungsfluss Varianten der Einspeisung nach EE UW EE-UW EE Trafo Netz-Trafo 20kV P P EE-UW 110kV 20kV P P 110kV-Netz Einflussfaktoren Verbraucher Einspeiser -Temperatur -Tagestyp Ortsnetz-Stationen Ortsnetz-Stationen P + -Windstärke -Helligkeit -Jahreszeit -Direktvermarkt. MS-Netz NS-Netz 15
16 Leistungsfluss Rückspeisung bei Wind Windeinspeisung Vorlieferant 16
17 Lastfluss bei EE-Einspeisung Extreme Witterungseinflüsse efahrenpotential Abschaltung der WEA bei Sturm efahr für Netzstabilität durch schwankende Einspeisung PVA bei Sonne und Wolken WEA mit ewitterböen 17
18 Anschließen von EE-Anlagen Rechtliche rundlagen EE - Pflichten für den Netzbetreiber EE - 5 Netzanschlusspflicht von EE-Anlagen EE - 9 Netzausbaupflicht Einspeisemanagement Systemsicherheitsmanagement (SSM) gemäß 13 (1) EnW Erhalt der Sicherheit und Zuverlässigkeit des Elektrizitätsversorgungssystem in der Regelzone mittels markt- und netzbezogener Maßnahmen ÜNB ist verpflichtet bei efährdung sämtliche Stromeinspeisungen, Stromtransite und Stromabnahmen anzupassen Netzsicherheitsmanagement (NSM) gemäß 6 und 11 EE Regelung von Erzeugern (EE, KWK, rubengas) größer 100 kw zur Vermeidung von Netzüberlastungen Netzbetreiber muss Online-Mewwerte abrufen und sicherstellen, dass größtmögliche Menge an EE-Strom eingespeist wird 18
19 Anschließen von EE-Anlagen Eigenschaften am Netzverknüpfungspunkt Bereitstellung von Meßwerten Möglichkeiten der Leistungsreduzierung Fernwirktechnik Rundsteuertechnik efahrenpotential Nichterreichbarkeit der Regeleinrichtung Mobilfunktetz LW-Funk EE-Anlage Netzverknüpfungspunkt Versorgungsnetz U, I, P, Q 19
20 Strom Anstieg der EE-Einspeisung efahrenpotential Abschaltung der Verbraucher wegen Überlastung 20
21 EISMAN Konzept Einsenkung notwendig SSM NSM planmäßige Schaltungen Störungen I max % Alarm Warnung X t/minuten 2h Dynamisch (Topologie) Feste ruppen manuell Liste der zu regelnden Einspeiser Reduzierung Rücknahme ruppenbildung Dokumentation Bilder rafiken Messwerte Listen Einsatzbericht 21 Export
22 Leistungsreduzierung Absenkung auf 60% der installierten Leistung 60% ein 100% aus Strom renzwerte 22
23 Leistungsfluss bei EE-Einspeisung EE-Einsenkung und Schaltung im MS-Netz efahrenpotential Schlechte Beobachtbarkeit des Netzes wegen geringem Automatisierungsgrad 23
24 Leistungsreduzierung Veröffentlichung im Internet Anzahl Aufrufe (SSM) 2013 : 165 Anzahl Aufrufe (NSM) 2013 :
25 Prognose Zur Abschätzung der bevorstehenden Regelmaßnahmen 25
26 Prognose Veröffentlichung im Internet 26
27 Leistungsreduzierung Kriterien Einspeiseart Häufigkeit (leichbehandlung) ebietszugehörigkeit (Rundsteuerung) Verursachergerecht (rundlage : Netzberechnung) 27
28 Methoden der EE-Leistungsreduzierung - 1 EISMAN Tool UW 1 UW 2 Steuerung mit EISMAN-Tool I L2 Steuerung einzelner Anlagen möglich Häufigkeit und Art der Einspeisung wird berücksichtigt FW FW FW FW LS,P,Q LS,P,Q LS,P,Q LS,P,Q Mel,Mes Mel,Mes Mel,Mes Mel,Mes 60% 0% 28
29 Methoden der EE-Leistungsreduzierung - 2 Sensitivitätsanalyse UW 1 UW 2 Steuerung mit Hilfe der I L2 Netzberechnung Häufigkeit und Art der Einspeisung wird berücksichtigt Einfluss auf Engpass wird berücksichtigt FW FW FW FW LS,P,Q LS,P,Q LS,P,Q LS,P,Q Mel,Mes Mel,Mes Mel,Mes Mel,Mes 30% 0% 60% 29
30 Zusammenfassung Risiken Prognose des Einspeiserverhaltens efahr für Systemstabilität efahr der Überlastung Herausforderungen Netzausbau Ertüchtigung der Systeme und Prozesse Qualifizierung der Mitarbeiter IT - Sicherheit 30
31 vielen Dank 2. Fachtagung Infrastruktursicherheit Dezember 2013 in Berlin
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