Regelbare Ortsnetzstationen

Transkript

1 Verteilnetzanforderungen unter dem Einfluss von regenerativen Energien Regelbare Ortsnetzstationen Internationale Wissenschaftliche Konferenz Mittweida 2012 Mittweida, Johannes Sigulla Global Operations Solution for Endusers Support Photovoltaik Dr. Thomas Weber Infrastructure Service Deutschland Leiter Netzplanung

2 Gliederung 1. Smart Grid Aktuelle Situation 2. Einsatz regelbarer Ortsnetztransformatoren 3. Anschluss Regenerativer im MS-Netz 4. Zusammenfassung und Ausblick 2

3 1. Smart Grid Aktuelle Situation 3

4 Smart Grid die Zukunftsvision 4

5 Photovoltaik die Realität 5

6 Europäische Ziele für Regenerative Energie 6

7 2. Einsatz regelbarer Ortsnetztransformatoren 7

8 Anschlussarten von PV-Anlagen 400-V-Netz / Mittelspannung 10 kw HA 29 kw ON-Trafo HA Fall A Dezentrale Anlagen im 400-V-Ortsnetz HA HA HA HA HA HA 17 kw HA HA HA HA HA SVK-Trafo HA 2000 kw Fall B Einzelanlagen (Solarparks) mit separatem Anschluss an das MS-Netz 8

9 Netzverträglichkeit von PV-Anlagen Normen und Richtlinien VDE-Anwendungsrichtlinie 4105 Anschluss und Parallelbetrieb von Eigenerzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz Spannungsänderung < 3 % Regeleigenschaften der Einspeiser Normen: EN IEC Normspannungen und Spannungsbereiche => 360 V < U b < 440 V (400 V 10 %) bdew-richtlinie Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz Spannungsänderung, Spannungsstützung Wirk- und Blindleistungsregelung Kurzschlussströme 9

10 Anschluss PVA - Überblick Anteile der Spannungsanhebungen MSP-Netz NSP-Netz PVA I erz 110 % U ges 100 % U/U n 90 % U Netz U Trafo U Leitung U ges 10

11 Spannungstoleranz Vorgehensweise Szenario 1: Starklast ohne zusätzliche Einspeiser Minimale Spannungen im Netz Maximaler Bezug von Energie Szenario 2: Schwachlast mit allen Einspeisern Maximale Spannungen im Netz Minimaler Bezug von Energie Einfluss des Mittelspannungsnetzes Grundniveau wird durch die Spannung im MS-Netz festgelegt Anpassung des Niveaus durch Änderung der Stufung der Transformatoren Stufensteller Stufenschalter 11

12 Netzverträglichkeit von PV-Anlagen Berechnungsbeispiel: Anschluss einer Anlage mit 45 kw p an ein Niederspannungsortsnetz 12

13 Niederspannungsortsnetz Untersuchter Netzausschnitt 13

14 Basisberechnung: Schwachlast ohne Einspeiser 14

15 Istzustand: vorhandene Anlagen Bewertung DU nach BDEW 15

16 Sollzustand: Ist + neue Anlage 45 kwp Spannungsverteilung im Netz zulässig nicht zulässig 16

17 Leistungsbegrenzung auf 11,5 kw Spannungsverteilung im Netz zulässig nicht zulässig 17

18 Maßnahme: Spannungsabsenkung (Prinzip) MSP-Netz NSP-Netz PVA I erz 110 % % 100 % U/U n Absenkung U ges 90 % U Netz U Trafo U Leitung U ges 18

19 Maßnahme: Spannungsabsenkung um 2 x 2,5 % zulässig nicht zulässig 19

20 Maßnahme: Netzausbau (Kabel/Freileitung) MSP-Netz NSP-Netz Netzausbau PVA I erz 110 % U ges 100 % U/U n 90 % U Netz U Trafo U Leitung U ges 20

21 Sollzustand incl. Maßnahme: beantragte Anlage 45 kw + Netzausbau zulässig nicht zulässig 21

22 Maßnahme: Direktanschluss zulässig nicht zulässig 22

23 Maßnahme: Anschluss an geändertem VP zulässig nicht zulässig 23

24 Niederspannung zukünftige Strategie Einfluss der neuen Richtlinie VDE 4105 => Regeleigenschaften der PV-Anlagen Einfluss der regelbaren Transformators => Bessere Ausnutzung des Spannungsbandes Erreichbare Effekte Spannungsmäßige Unabhängigkeit von der MS-Seite Schnelle Reaktion auf Änderungen im Netz Verringerung des Einfluss der Extremsituationen Teilweise Vermeidung / Verzögerung des Netzausbaus Weitere zu beachtende Effekte Erhöhte Auslastung des Mittelspannungsnetzes Keine vollständige Vermeidung des Netzausbaus Ausläuferproblematik 24

25 Anwendungsbeispiel regelbarer Ortsnetztransformator Erhöhung des Potentials durch Entkupplung MSP-Netz vom NSP-Netz MSP-Netz regelbarer ON-Trafo NSP-Netz PVA +/- 2,5%/Stufe 110% 103% 100% 97% du max. 7% 90% 25

26 Anwendungsbeispiel regelbarer Ortsnetztransformator Installierte Leistungen in kwp A möchte zusätzlich 30kWp installieren verfügbare Reserve max. 13kWp (cos φ = 0,9) danach im gesamten NSP- Netz kein Anschluss mehr möglich Einsatz eines regelbaren Ortnetztransformators verfügbare Reserven cos φ = 0, /13/79 A 30/ /62 15/62 30/62 26

27 3. Anschluss Regenerativer im MS-Netz 27

28 Mittelspannung zukünftige Strategie Zusammenarbeit mit Netzbetreibern => Zukunftsorientierte Auslegung der Netze Zusammenarbeit mit Kraftwerksbetreibern Wind + PV => Anschlusskonforme Auslegung der Kraftwerksnetze Klassische Aufgaben Netzausbauplanungen Ermittlung von Anschlusspunkten Netzschutzanalysen Anlagenberechungen zur Zertifizierung Smarte Aufgaben Gemeinsame Betrachtung MS + NS Empfehlungen für den Einsatz regelbarer Transformatoren Zusammenarbeit mit Netz- und Kraftwerksbetreibern 28

29 übrigens: Photovoltaik an Mittelspannung erfordert auch ein Anlagenzertifikat! Prüfung des PV-Parklayouts der Systemintegration Anschlussrichtlinien führt zu Machbarkeitsstudien PV-Park Layout Betriebsmittelauslegung Stationäre Studien Kompensationsleistung Anschlussrichtlinien Dynamische Studien LVRT nach deutschen Regeln bdew FGW TR8 V5 unter Verwendung von PowerFactory... Experten & Erfahrung: 11 x bei SES NP-F für. 29

30 Hintergrund Aktuelle Anschlussphilosophie (I) bedeutender Anteil an der Stromerzeugung durch WEA unzureichende Beteiligung der WEA an der Frequenzhaltung erschwerte Spannungshaltung im Netz durch Verdrängung konventioneller Kraftwerke durch WEA und damit unzureichender Blindleistungsbereitstellung erschwerte Aufrechterhaltung der Netzstabilität durch großflächige Abschaltung von WEA bei Netzfehlern Ziel Erhöhung der Netzstabilität und Netzzuverlässigkeit durch Anpassen des Systemverhaltens an konventionelle Kraftwerkseigenschaften für Windenergieanlagen und parks an Mittel- und Hochspannung Auch für: Photovoltaik-Parks an Mittel- und Hochspannung 30

31 Aktuelle Anschlussphilosophie (II) Reaktionen auf den Ausbau Anpassung der Anschlussrichtlinien Transmission Code 2007 bdew Mittelspannungsrichtlinie 2008 Anschlussvoraussetzung Zertifizierung Einheitenzertifikat Anlagenzertifikat SDLWindV FGW Technische Richtlinie 8 (TR8 V5) Zusammenarbeit mit FGH e.v. dem größten deutschen Zertifizierer 31

32 Anlagenzertifikate Workflow der FGW TR8 V5 32

33 Wesentliche Anforderungen (I) Stationäre Blindleistungsbereitstellung Quelle: FGW TR8 V5 33

34 Wirkleistung P/Pn Stationäre Blindleistungsbereitstellung Realistisches Beispiel Blindleistungsbereitstellung der EZA bei 10 kv 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-1,5-1,0-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 übererregt Blindleistung Q [Mvar] untererregt Anlagenkennlinie NVP 10% der Anschlusswirkleistung Anforderungen nach BDEW Anforderung nicht erfüllt 34

35 Wesentliche Anforderungen (II) Dynamische Blindleistungsbereitstellung Quelle: TC

36 Wesentliche Anforderungen (II) Dynamische Blindleistungsbereitstellung Quelle: SDLWindV 36

37 Dynamische Blindleistungsbereitstellung Realistisches Beispiel 37

38 4. Zusammenfassung und Ausblick 38

39 Zusammenfassung & Ausblick Integration regenerativer Erzeuger Gemeinsame Aufgabe von Netzbetreibern und Kraftwerksbetreibern Einheitenzertifizierung / Anlagenzertifizierung zum Nachweis der geforderten Eigenschaften Auswirkungen auf die Netze Ausbau der Mittelspannungsnetze Einsatz von regelbaren Transformatoren MS/NS Ausbau der Niederspannungsnetze Weitere Anforderungen Optimierung der Netze Einsatz geeigneter Regelungen im NS-Netz Geeignete Sekundärtechnik 39

40 Kontakt Johannes Sigulla Support Photovoltaik Dr. Thomas Weber Leitung Netzplanung 40

41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 41

42 Make the most of your energy