Grid Integration of Photovoltaics Technical solutions status quo and prospect

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1 Martin Baart, Business Development Manager Microgrids & Renewable Integration, ABB AG, June 20, 2013 Grid Integration of Photovoltaics Technical solutions status quo and prospect

2 PV Integration Current challenges PV output limitation Days according to 13.2 EnWG (Limitation of PV output) *Note: Figures as of July 2012 Source: Dr. Torsten Haase, 50Hertz Transmission ABB Group June 18, 2013 Slide 2

3 PV Integration Current challenges voltage rise at DSO level ABB Group June 18, 2013 Slide 3

4 Current technologies ABB s available solutions at DSO level Transformer with onload tap changer Statcom EEG Einspeisemanagement Intelligent Substation ABB Group June 18, 2013 Slide 4

5 Future of our power system Challenging the status quo? What is subsidized, is being built Change of grid design from a centralized top-down to a decentralized bottom-up design Already taking place Technologies are available But what about the frameworks and incentives to secure investments? ABB Group June 18, 2013 Slide 5

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7 Innovationen im Verteilnetz Rainer Bäsmann, N-ERGIE Netz GmbH Produktpanel PV Grid Konferenz München, 20. Juni 2013

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9 Herausforderung im Verteilnetz Herausforderung für Netzausbau Vielzahl von Anlagen erfordert neue Wege im Netzausbau Begrenzung der Spannungsanhebung Einhalten der thermischen Grenzbelastungen Ausgleich von Spannungsschwankungen durch Schwankungen der Erzeugungsleistung Der klassische Netzausbau stößt an Grenzen Zeitnahe Ausführung durch die Vielzahl der Maßnahmen? Akzeptanz der Bevölkerung bei wiederholten Maßnahmen Kosten N-ERGIE Netz GmbH, NNG-NE-ST, Bäsmann 3

10 Innovationen im Verteilnetz Ansätze der N-ERGIE Netz GmbH Einbau einer Spule im Niederspannungsnetz N-ERGIE Netz GmbH, NNG-NE-ST, Bäsmann 4

11 Innovationen im Verteilnetz Aktuelle Entwicklung Innovative Lösungen werden primär bei Spannungsproblemen in der Niederspannungsebene benötigt Es gibt bereits mehrere Lösungsansätze und auch fertige Produkte Regelbarer Ortsnetztransformator Längsspannungsregelung Blindleistungssteuerung usw N-ERGIE Netz GmbH, NNG-NE-ST, Bäsmann 5

12 Innovationen im Verteilnetz Aktuelle Herausforderung Die verschiedenen Lösungsansätze müssen alle in das Netz integriert werden und deren Kompatibilität untereinander nachgewiesen werden Ziel: Vorhandene Mittel effizient einsetzen, um eine maximale Anzahl an EEG-Anlagen im Netz zu integrieren und dabei die Auswirkungen auf alle Kunden deutlich in den zulässigen Grenzen zu halten N-ERGIE Netz GmbH, NNG-NE-ST, Bäsmann 6

13 Innovationen im Verteilnetz Was macht die N-ERGIE Netz GmbH heute? Der Prototyp eines regelbaren Ortsnetztrafos wird heuer durch das Serienprodukt ersetzt und auch an anderen Stellen eingesetzt Vorbereitung des Einsatzes eines neuartigen Längsspannungsreglers im Niederspannungsnetz Start eines Feldversuchs mit einem elektronischen Phasenschieber zur Spannungsbeeinflussung im Mittelspannungsnetz N-ERGIE Netz GmbH, NNG-NE-ST, Bäsmann 7

14 Innovationen im Verteilnetz Welche Schwerpunkte setzen wir dabei? Neben technischen Aspekten stehen wirtschaftliche Aspekte gleichberechtigt im Fokus Neu sind Fragen, wie derartige Ansätze in den rechtlichen Rahmen für Netzbetreiber einzubringen sind Auch die Frage, ob die neuen Lösungsansätze einen zusätzlichen Nutzen bringen können und wie dieser zu bewerten ist, wird untersucht N-ERGIE Netz GmbH, NNG-NE-ST, Bäsmann 8

15 Innovationen im Verteilnetz Fazit Eine auf das individuelle Optimum einzelner Lösungswege fokussierte und in den Mittelpunkt gesetzte Betriebsweise vieler verschiedener Betriebsmittel kann zu einer weiteren Erhöhung der Kosten führen und damit langfristig die mühsam aufgebaute Akzeptanz der Energiewende negativ beeinflussen. Im Fokus muss das Optimum des Gesamtsystems stehen! N-ERGIE Netz GmbH, NNG-NE-ST, Bäsmann 9

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24 The Voltage Regulated Distribution Transformer A Smart Solution to all Voltage Band Issues!? Dr.-Ing. Thomas Smolka Head of Technology Power Distribution

25 With PV and Wind, dispersion and Voltatility in EUROPE s power generation grow Share of renewables in German power generation (in %) x 4 Power generation becomes dependant on PV and wind x ~2

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27 THE VOLTAGE REGULATED TRANSFORMER A SOLUTION FOR SECONDARY SUBSTATIONS Basic control algorithm decouples medium and low voltage grid DIN EN Voltage Band Network planning based on Worst- Case - Calculations Deviation of Rated Voltage(in %) 110 kv 20 kv 20 kv 0,4 kv 0,4 kv Transformer Medium Voltage Secondary Low Voltage Station Network Substation Network +10 % Outside Voltage Band 11 % Voltage Increase due to feed-in +5 % 0 % -5 % 2 % Voltage Increase due to feed-in 2 % Control BandwidthTransformator 5 % Voltage Drop MV-Network Regulating down Regulating up 4% Control Bandwidth Secondary Substation Maximum Feed-In -10 % 5 % Voltage Drop LV-Network Outside Voltage Band Power Distribution I Vorstellung MR-RONT-Technologie I Maximum Load I Seite 4

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30 SUMMARY Voltage band violations are the main problem resulting from feeding renewable energies into the distribution network in Europe Voltage regulated distribution transformers transfer proven technology from the tranmission network into the distribution network Voltage regulated distribution transformers are effective and efficient Increase of capacity for renewables in distribution networks by factor 2 to 4 without the need for conventional grid expansion Cost savings compared with conventional grid expansion Page 7

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