Spannungshaltung im Mittel- und Niederspannungsnetz mit hoher Einspeisung regenerativer Energien

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1 Spannungshaltung im Mittel- und Niederspannungsnetz mit hoher Einspeisung regenerativer Energien Johannes Brantl, Leiter Assetmanagement, Bayernwerk AG, Regensburg München,

2 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 2

3 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 3

4 Netze für neue Energien Strom- und Gasnetze sind nicht nur ein Stück Infrastruktur, sie sind die Lebensadern unseres Alltags. Sie bringen Energie zur richtigen Zeit an den richtigen Ort: rund um die Uhr, 7 Tage in der Woche, 365 Tage im Jahr. Damit sichern sie Lebensqualität, Wirtschaftskraft und Wettbewerbsfähigkeit in der Region. Die Kraft hinter diesen Netzen sind wir. 4

5 Die Geschichte des Bayernwerks 2013 / Juli Juli 2014 Umfirmierung und Einführung der neuen Marke Integration des bayerischen 110 kv-netzes der E.ON Netz 5

6 Das Bayernwerk heute Standorte Unsere Mitarbeiter sind in ganz Bayern zu Hause und arbeiten dort, wo sie leben. 6

7 Das Bayernwerk heute Daten und Fakten rund Mitarbeiter - davon knapp 10 Prozent Auszubildende rund 2,3 Millionen rund Stromnetzanschlüsse - dahinter stehen rund 5 Millionen Menschen in Bayern Erdgasanschlüsse - in Nord- und Ostbayern rund Betreiber dezentraler Anlagen - speisen Strom in das Netz des Bayernwerks ein rund Kommunen in Bayern - vertrauen auf den Partner Bayernwerk 7

8 Unser Stromnetz Netzdaten im Überblick Netzgebiet rund km² Netzlänge Nieder-, Mittel- und Hochspannung rund km Niederspannungsnetz (Ortsnetz) Mittelspannungsnetz (regionales Verteilnetz) rund km - davon 93,85 Prozent verkabelt rund km - davon 56,12 Prozent verkabelt Hochspannungsnetz (überregionales Verteilnetz) rund km - davon 370 Kilometer verkabelt Straßenbeleuchtungsnetz rund km 8

9 Unser Gasnetz für eine sichere Gasversorgung 9

10 Unser Gasnetz Netzdaten im Überblick Netzgebiet Netzlänge Nieder-, Mittel- und Hochdruckebene rund km² rund km Niederdruckebene rund 280 km Mitteldruckebene Hochdruckebene rund km rund 930 km 10

11 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 11

12 Erneuerbare Energien bis 2050 bei 80 % als Ziel Ausstieg Kernenergie bis 2022 beschließt Einstieg in Zeitalter der Erneuerbaren Energien in Deutschland Umstieg Energieversorgung erfordert einen umfassenden Systemumbau der Netze (z. B. Lastverschiebung Norden, Süden) Anteil Erneuerbarer Energien an Stromversorgung bis % bis % bis % bis % Heute & morgen: Sicherstellung Balance im energiepolitischen Zieldreieck Wirtschaftlichkeit 1 Nachhaltigkeit 2 3 Sicherheit Die Gesellschaft muss den Kraftwerks- und Netzausbau mittragen 12

13 Die Energiewende Das Bayerische Energiekonzept Zielsetzungen [TWh] Nach dem bayerischen Energiekonzept soll die Kernenergie ersetzt werden durch: Ausbau der erneuerbaren Energien bis 2021 auf 50 % des Stromverbrauchs Verstärkter Einsatz von Erdgas (5 neue große Erdgaskraftwerke) Weitgehende eigene Erzeugung, um nicht auf Stromimporte angewiesen zu sein

14 Das Bayernwerk und die Energiezukunft Photovoltaikausbau Zahl der Photovoltaikanlagen in Tausend Weiterhin wachsende PV-Anlagenzahlen bei aktuell zurückgehender Zubaudynamik 2013: PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von rund MW am Netz Anlagenzubau Anlagenanzahl 14

15 Hot-Spot-Gebiete beim Bayernwerk 15 Insbesondere die Region Niederbayern ist von hoher PV-Einspeisung betroffen

16 Das Bayernwerk und die Energiezukunft Daten und Fakten Das Bayernwerk ist auf nahezu allen Handlungsfeldern der Energiewende tätig. Dezentrale Erzeugungsanlagen entstehen kaum in Städten sondern in ländlichen Regionen dort ist das Bayernwerk zu Hause die Zahlen sprechen für sich! rund rund Megawatt über 50 Prozent dezentrale Erzeugungsanlagen im Netz des Bayernwerks - davon Photovoltaikanlagen, rund 90 % in der NS regenerative Leistung ins Netz integriert - davon Megawatt Photovoltaik regenerative Energie im Netz des Bayernwerks rund 120 dezentrale Erzeugungsanlagen betreibt Bayernwerk Natur - die meisten davon auf regenerativer Basis 16

17 Das Bayernwerk und die Energiezukunft Stromnetz Energiefluss bisher Energiefluss jetzt 17

18 Das Bayernwerk und die Energiezukunft Stromnetz Die Veränderungen in der Erzeugungsstruktur stellen große Anforderung an das Netz: Das Stromnetz muss für Erneuerbare Energien ausgebaut werden. Im Netzbetrieb muss die stark schwankende Einspeisung ausgeglichen werden. Innovationen sind unverzichtbar, um das Netz für die Anforderungen der Zukunft zu rüsten. Der EEG-bedingte Investitionsbedarf des Bayernwerks liegt bei rund Millionen Euro pro Jahr. 18

19 Zur Einhaltung der zulässigen technischen Parameter / Beherrschung der Einspeiseleistung sind erforderlich: Smarte Technologien - Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung - Regelbarer ON-Trafo (RONT) - Blindleistungsallokation durch Wechselrichter - Strangregler Klassischer Netzausbau - Neubau / Erweiterung von Umspannwerken - neue Ortsnetzstationen, Wechsel von Transformatoren - Neue Leitungen (in der Regel als Kabel in der MS und NS) - Verkabelung von Freileitungen Einsatz von Speichern noch zu entwickeln Demand Site Management noch weiter zu entwickeln 19

20 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 20

21 Projektanstoß und Intention Das EEG und die Energiewende führen zu einer enormen Zunahme von dezentraler Energieeinspeisung und gänzlich neuen Anforderungen an das Verteilnetz der BAG PV-Anlagenzahl bei BAG Um diesen Anforderungen effizient und zukunftsorientiert begegnen zu können, wurde die Untersuchung des Einflusses zunehmender Einspeisung aus PV- und Biogasanlagen auf das Mittel- und Niederspannungsnetz notwendig Für die Untersuchung wurde eine Messinfrastruktur in einem bereits stark von Einspeisung geprägten Netzgebiet aufgebaut, aus dem sich wertvolle Erkenntnisse für das gesamte Netzgebiet der BAG ableiten lassen Begleitung des Projektes durch TU München und HS München Installierte PV-Leistung 21 Projekt - Netz der Zukunft - Smart Region Seebach

22 Projektgebiet und Messkonzept Das Projektgebiet liegt nahe der niederbayerischen Stadt Deggendorf und umfasst mit den Gemeinden Niederalteich, Moos, Osterhofen, Winzer, Hengersberg ein ca. 12x12 km großes Gebiet Die eigens entwickelte Messinfrastruktur besteht aus Messschränken mit hochgenauen Power Quality (PQ) Messgeräten und gesicherter Onlinemesswertabfrage, sowie intelligenten Zählern mit einem speziellen PQ-Messmodul mit Fernabfrage. Etwa 170 PQ-Messgeräte (a-eberle) sind im Umspannwerk Seebach, dem Schalthaus Osterhofen, sowie Trafostationen und speziellen Kundenanlagen verbaut Rund 580 intelligente Zähler mit PQ-Modul sind bei etwa 300 teilnehmenden Kunden als Einspeise- oder Bezugszähler installiert MS-Netz des Projektgebietes 22 Projekt - Netz der Zukunft - Smart Region Seebach

23 Ergebnisse der Untersuchungsschwerpunkte Detaillierter Einblick in das Verhalten und den Einfluss der PV auf das NS- und MS-Netz hinsichtlich Gleichzeitigkeiten, Flicker, Oberschwingungen, Unsymmetrie, Meteorologische Einflüsse Ableitung und Weiterentwicklung von Planungsgrundsätzen Unsymmetrie durch PV-Einspeisung Einspeisemanagement für EEG-Bestands- und Neuanlagen Begleitung vom Piloteinsatz bis zum Serieneinsatz von Fernwirk- technischer Anbindung und Funkrundsteuerung, sowie der Test und die (Weiter-) Entwicklung von Tools und neuen Technologien Einspeisemanagement über FRE 23 Projekt - Netz der Zukunft - Smart Region Seebach

24 Ergebnisse der Untersuchungsschwerpunkte Begegnung der Anforderungen mit neuen Technologien und Regelstrategien Dynamische MS-Regelung im UW Begleitung vom Piloteinsatz zu einem Standard-Regelverfahren Regelbarer Ortsnetztrafo (ront) Überführung des ronts vom Prototyp zu einem neuen Standard- Betriebsmittel, Entwicklung der Regelparameter und Richtlinien NS-Strangregler Überführung des Strangreglers vom Piloten zu einem neuen Standard-Betriebsmittel, Entwicklung der Regelparameter und Richtlinien Blindleistungsregelungskonzepte von EEG-Anlagen stabiles und netzdienliches Anlagenverhalten auf dem Weg zum umfassenden Blindleistungsmanagement Neue Messsensorik für die Mittelspannungsebene Begleitung vom Piloteinsatz zur anwendbaren Alternative für Wandlermessungen ront in Kompaktstation NS-Strangregler MS-Sensor in Schaltanlage 24 Projekt - Netz der Zukunft - Smart Region Seebach

25 Offene Untersuchungsschwerpunkte und Projektabschnitt Übergreifendes Blindleistungsmanagement der Einspeiseanlagen Optimierung und Weiterentwicklung des Einspeisemanagements Bewertung und Evaluierung von Speichern Weitere Feldtests von neuen Betriebsmitteln für die Mittel- und Niederspannung Weitere Optimierung von Regelverfahren und Anpassung von Richtlinien Projekt - Netz der Zukunft - Smart Region Seebach

26 Messtechnische Überprüfung der Spannungshaltung 26

27 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 27

28 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 28

29 Die zunehmende Einspeisung aus regenerativen Energiequellen verursacht in ländlichen Verteilnetzen Zuerst erhebliche Spannungsprobleme (Spannungsüberhöhungen). In der Regel lösen diese bereits den Netzausbau aus. Somit werden Betriebsmittel deutlich unterhalb der zulässigen Belastungsgrenze betrieben. Danach Überlastungen von Betriebsmitteln (Leitungen, Transformatoren). 29

30 U/U N (%) Spannungsverhältnisse im MS- und NS-Netz am Beispiel Ostbayern ΔU MS = 4 % und ΔU NS = 3 % (UW-Ausgangsspannung exemplarisch!) U MS-ONS 2 = 22,6 kv ü=52 U NS-max = 448 V 10 U soll = 21,8 kv U MS-ONS 1 = 20,8 kv ü=52 U NS-ONS 2 = 435 V Zulässige Spannung gemäß EN am Hausanschluss zwischen 360 V und 440 V 0-2 U NS-ONS 1 = 400 V -4 Betrachtung von Lastfall und Einspeisefall erforderlich! U NS-min = 380 V 30

31 Spannungshaltung: einschlägige Normen und technische Regeln (Auswahl) für Absolutspannung NS: einschlägig ist DIN EN im Normalbetrieb 400 V +/- 10 % in Einzelfällen bis 15 % MS: einschlägig ist TAB MS Bezug auf DIN EN in 95 % (Wochenintervall) muss 10 min-mittelwert der Spannung am Netzanschlusspunkt innerhalb der Toleranz +/- 10 % liegen 31

32 Mögliche Aufteilung des Spannungsbandes Lastfall: - 5 % in der MS im ungestörten Betrieb (Planungsrichtlinie BAG) - 5 % in der NS (Planungsrichtlinie BAG) - 1 % ON-Station - 1 % Sicherheitsabstand zu 360 V Einspeisefall: + 2 % gemäß TR Erzeugungsanlagen am MS-Netz (BDEW) + 3 % gemäß AR % Rückwirkung NS-Einspeisungen auf MS +.. für Unsymmetrie in der NS + 1 % Sicherheitsabstand zu 440 V +.. % Hysterese Stufensteller Netztrafo (110 / 20 kv)? 32

33 Betrachtung ΔU MS,NS UW 110 kv ΔU MS ~ 20 kv ΔU MS NS ~ MS-Netz ~ ΔU MS NS ~ ~ ΔU MS NS NS-Netz ~ ΔU NS ΔU MS NS

34 34

35 Mögliche Aufteilung des Spannungsbandes Lastfall: - 5 % in der MS im ungestörten Betrieb (Planungsrichtlinie BAG) - 5 % in der NS (Planungsrichtlinie BAG) - 1 % ON-Station - 1 % Sicherheitsabstand zu 360 V Einspeisefall: + 2 % gemäß TR Erzeugungsanlagen am MS-Netz (BDEW) + 3 % gemäß AR % Rückwirkung NS-Einspeisungen auf MS +.. für Unsymmetrie in der NS + 1 % Sicherheitsabstand zu 440 V +.. % Hysterese Stufensteller Netztrafo (110 / 20 kv)? Fazit: bei Anwendung der AR 4105 und der TR Erzeugungsanlagen am MS-Netz (BDEW) kann in ungünstigen Fällen das zulässige Spannungsband nicht eingehalten werden. 35

36 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 36

37 Starklast ohne Einspeisung HS MS Z MS NS Z U/U N [%] Maximal zulässig 100% Minimal zulässig

38 Schwachlast mit Einspeisung HS MS Z MS NS Z U/U N [%] Maximal zulässig 100% Minimal zulässig

39 Schwachlast mit zunehmender Einspeisung HS MS Z MS NS Z U/U N [%] Maximal zulässig 100% Minimal zulässig

40 Lösung: Dynamische Regelung der Sammelschienenspannung HS MS Z MS NS Z U/U N [%] Maximal zulässig Einspeisung 100% z. B. 96 % Lastfall Minimal zulässig

41 Dynamische Regelung der Sammelschienenspannung Grenzen der Anwendung HS MS MS NS Z Z Leitung 1 Z MS NS Z Leitung 2 U/U N [%] Netze mit geringer Durchmischung der EEA insb. MS-Netze mit wenigen großen WEA/BHKW Maximal zulässig Leitung 1 100% z.b. 98% Leitung 2 Minimal zulässig

42 Dynamische Regelung der Sammelschienenspannung Sollwertvorgabe anhand der Spannung im Netz (1) HS MS Z MS NS Z DÜ U/U N [%] Maximal zulässig Einspeisung 100% z.b. 96 % Lastfall Minimal zulässig

43 Dynamische Regelung der Sammelschienenspannung Sollwertvorgabe anhand der Spannung im Netz (2) Spannung als relevanter Parameter ist Führungsgröße + Regelung anhand der Spannung am schlechtesten Punkt + Redundante Messung erforderlich - Stabile Kommunikationsverbindung erforderlich - Schwarzfallfestigkeit prinzipiell nötig - Anpassung an Änderungen im Netz erforderlich o 43

44 Dynamische Regelung der Sammelschienenspannung Sollwertvorgabe anhand des Leistungsflusses am Trafo (1) HS MS Z MS NS Z U/U N [%] Maximal zulässig Einspeisung 100% z.b. 96 % Lastfall Minimal zulässig

45 Dynamische Regelung der Sammelschienenspannung Sollwertvorgabe anhand des Leistungsflusses am Trafo (2) Spannung als relevanter Parameter ist nicht Führungsgröße - Regelung anhand Kennlinie o Netzberechnung erforderlich - keine Kommunikationsverbindung erforderlich + Schwarzfallfestigkeit ist gegeben (Batteriepufferung in jedem UW) + Anpassung an Änderungen erforderlich o 45

46 UW Vilsbiburg, EG Vilsbiburg Nord 21,5 U 21,3 21,1 20,9 20,7 U_max 20,5 20,3 U_min U_soll Regelungs-Kennlinie für Traforegler Sollspannung bei 0 MW: 20,8 kv Sollspannung bei -17 MW: 20,2 kv 20,1 19,9 Rückspeisung in das 110-kV-Netz 19, Leistungsfluss / MW 19,7 Last P 46

47 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 47

48 Prinzip des RONT (1) Last +10 % - 10% OK +10 % - 10% OK Einspeisung +10 % - 10% kritisch +10 % - 10% kritisch 48

49 Prinzip des RONT (2) Last +10 % - 10% OK ront +10 % - 10% OK Einspeisung +10 % - 10% OK +10 % - 10% OK 49

50 RONT-Piloten im Forschungsprojekt Netz der Zukunft Solarpark Langenisarhofen GmbH & Co KG 2,6MWp - IB: 04/2010 1,2MWp - IB: 11/2011 Anschluss über 2,4km 150 in Obermoos O.5 Langenisarhofen L.5 Maschinenfabrik Reinhausen 630kVA konv. Stufenschalter 8 Stufen *1,25% PV 430kWp +250kWp IB: Maps ront Langenisarhofen L.2 Siemens 400kVA Kombination Thyristor- Vakuumschütz 2 Stufen *3,3% PV 380kWp +30kWp IB: Ende 2012 Maps ront Langenisarhofen L.1 Q-fähige WR Backupstation Backupstation Backupstation 50 3 Q (U) -fähige WR 12 PowerQuality Messgerät 50 PQ-Zähler ront Langenisarhofen L.3 Schneider 630kVA konv. Stufenschalter 7 Stufen *2,5% PV 410kWp +90kWp IB: Maps

51 RONT-Pilot in Station Langenisarhofen L.1 Feldversuch im Forschungsgebiet RONT von Siemens mit Vakuumschütztechnik

52 RONT-Pilot in Station Langenisarhofen L.2 Feldversuch im Forschungsgebiet RONT-Prototyp mit vorheriger MR-Stufenschaltergeneration

53 ront-pilot in Station Langenisarhofen L.3 Feldversuch im Forschungsgebiet RONT-Prototyp mit vorheriger MR-Stufenschaltergeneration en+l langenisarhofen)&iwloc=a&hl=de

54 Vorserienmodell RONT: Station Oberempfenbach Würzburg Bayreuth , &num=1&t =h&z=18 Ansbach Regensburg Oberempfenbach Landshut Augsburg München 54

55 Vorserienmodell RONT: Station Oberempfenbach RONT mit MR- Stufenschalter und Regler Kompaktstation 2817; installierte PV- Leistung 560kWp; rel. hoher Bezug bei Hopfenernte

56 Einsatz als Standard ront: Station Erlhof Erlhof Bayreuth Würzburg Ansbach Regensburg Landshut Augsburg München , (TH Erlhof+)&iwloc=A&hl=de 56

57 Einsatz als Standard RONT: Station Erlhof Turmstation gemauert; NS-Freileitung Trafoleistung 250kVA; Adapter für luftisolierten Anschluss; installierte PV- Leistung ca. 100 kwp

58 Regelbarer Ortsnetztransformator RONT Smart-Grid-Projekt Seebach Spezifikation Standardbetriebsmittel Feldtest: 3 Prototypen unterschiedliche Auslegungen ( 3-9 Stufen zu 1,25-3,3%) ront-bericht mit Spezifikation und Parametrierung Mandatsverhandlungen Entwicklung Verfahrens-, Einbau-, Betriebsanweisung Generalprobe mit Vorserienmodell Einführung als Kleinserie 60 Stück Begleitung der NCs beim Einsatz als Netzverstärkung Vereinheitlichung der RONT Planungs-, Betriebsweise Aufnahme in die Netzplanungs- / Stationsbaurichtlinien RONT-Schulung für Monteure im Schulungszentrum Pfaffenhofen Optimierung und Einführung Störungsmanagements 58

59 Regelbarer Ortsnetztransformator RONT Standardbetriebsmittel Einsatz in der NS bei hohen Absolutspannungen und hohen einspeisebedingten Spannungshüben Einsatz aus Sicht der MS ergänzend zur bewährten dynamischen Sollspannungsregelung im UW Nachrüstlösung für bestehende Stationen höheres Einspeisepotential in NS, zul. Hub 3 % 7 % - 8% Schnelle Umsetzbarkeit unkomplizierte Maßnahme um akute, lokal beschränkte Spannungsprobleme zu verbessern Unterstützt in Kombination mit der dynamischen Sollspannungsregelung im UW eine zukunfts-orientierte Netzplanung Verfügbare wirtschaftliche Alternative bei spannungsbedingten Netzausbau 59

60 Regelbarer Ortsnetztransformator ront Standardbetriebsmittel Bietet Vorteile bei spg.-bedingten Netzausbau höheres Einspeisepotential in NS, zul. Hub 3 % 7 % - 8 % Individuelle Netz- und Einspeisekonstellation bergen Einschränkungen (lange Ausläufer, punktuell hohe Einspeiseleistung schnelle Spannungsänderung) Leistungsbedingter Netzausbau muss weiterhin konventionell erfolgen Verfügbare wirtschaftliche Alternative bei spannungsbedingten Netzausbau 60

61 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 61

62 Blindleistungsbereitstellung durch Wechselrichter zur Reduzierung des Spannungshubes Technische Richtlinie Erzeugungsanlagen am MS-Netz, AR 4105: - mindestens cos phi von 0,95 untererregt bis 0,95 übererregt - individuelle Vorgabe durch den Netzbetreiber - mögliche Einstellungen: cos phi fest cos phi (P) Q fest Q(U) night Durch Blindleistungsbereitstellung (in der Regel Bezug induktiver Blindleistung) erhöht sich die Aufnahmeleistung bei bestimmten Netzkonfigurationen theoretisch um bis zu 100 %, wenn dies durch alle Einspeiser/Wechselrichter erfolgt. In der Praxis ergeben sich deutlich geringere Werte. 63

63 Beispiel für Q(U)-Regelung (Auszug aus ergänzenden Bestimmungen zu den TR EA MS, BAG) 64

64 Blindleistung im HS-Netz - Beispiel 65

65 Blindleistungsbilanz - Beispiel 66

66 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 67

67 NS-Strangregler (1) Quelle: AEG 68

68 NS-Strangregler (2) Quelle: AEG 69

69 NS-Strangregler (3) Thyrobox (AEG) einjähriger Pilotbetrieb (Niederbayern) rund 10 Exemplare im Einsatz bzw. konkret geplant Planungsgrundlage und Einbauhinweis erarbeitet Aufnahme in die Netzplanungsrichtlinie NS-Regler-Schulung der Servicetechniker bei Inbetriebnahme Piloteinsatz Thyrobox Erprobung von weiteren NS-Spannungsreglern in Umsetzung 70

70 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 71

71 Zur Einhaltung der zulässigen technischen Parameter / Beherrschung der Einspeiseleistung sind erforderlich: Smarte Technologien - Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung - Regelbarer ON-Trafo (RONT) - Blindleistungsallokation durch Wechselrichter - Strangregler Klassischer Netzausbau - Neubau / Erweiterung von Umspannwerken - neue Ortsnetzstationen, Wechsel von Transformatoren - Neue Leitungen (in der Regel als Kabel in der MS und NS) - Verkabelung von Freileitungen Einsatz von Speichern noch zu entwickeln Demand Site Management noch weiter zu entwickeln 72

72 Neue EEG-bedingte Umspannwerke Inbetriebnahme Inbetriebnahme Inbetriebnahme Inbetriebnahme Inbetriebnahme 2015 geplant 2 Inbetriebnahme 2016 geplant 2 Inbetriebnahme 2017 geplant 5 73

73 Agenda 1. Vorstellung der Bayernwerk AG 2. Auswirkungen der dezentralen Einspeisungen im Netz der Bayernwerk AG 3. Durchgeführte Messungen im Netz ( Seebach-Projekt ) 4. Möglichkeiten der Spannungshaltung Aufteilung des Spannungsbandes Dynamische Regelung der UW-Ausgangsspannung Regelbarer ON-Trafo (RONT) Blindleistungsallokation Strangregler Klassischer Netzausbau 5. Fazit 74

74 Fazit 1 Netze stellen das Fundament für unser Energiesystem. Die Energiewende bringt große Herausforderungen für Übertragungs- und Verteilnetze mit sich. Die Politik hat dies grundsätzlich erkannt. 2 Die Spannungshaltung ist insbesondere in den ländlichen Verteilnetzen komplex und aufwändig. Sie kann nur durch eine Kombination von smarten Technologien und klassischem Netzausbau erbracht werden. 3 Zusätzlich zur Spannungshaltung wird zunehmend die Notwendigkeit eines übergreifenden Blindleistungsmanagements deutlich. 4 Für die Spannungshaltung gibt es kein Patentrezept, sie erfordert vielmehr eine Vielzahl von Maßnahmen. Diese können je nach Netz- und Einspeise- bzw. Lastsituation unterschiedlich sein. 75

75 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Kontakt: Dipl.-Ing. (Univ.) Johannes Brantl Bayernwerk AG Lilienthalstraße Regensburg 76

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