Wirkungen flexibler Ladekonzepte auf die Systemstabilität
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- Günther Schuler
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1 Wirkungen flexibler Ladekonzepte auf die Systemstabilität Thomas Pollok Vortragstitel
2 1 Übersicht E-Mobility Szenarien Exemplarische Ergebnisse Netzbewertung Potenziale gesteuerter E-Mobile für elektrische Netze Mechanismen zur Frequenzstützung Frequenzabhängige Ladeleistung Exemplarische Ergebnisse Zusammenfassung
3 2 E-mobility Szenarien Politische Fördermaßnahmen lassen eine stark steigende Durchdringung erwarten 22 % DG Stromverbrauch 18 TWh 4% Gesamtverbrauch 7% DG Stromverbauch 7 TWh 0,4% Gesamtverbrauch Welche Bedeutung hat dies für die elektrischen Netze insbesondere Verteilungsnetze? (lokal sehr unterschiedliche Durchdringung) Wann und welche Art von Steuerung ist notwendig zur Einhaltung technischer Grenzen? Welche Vorteile können sich für die Netze ergeben?
4 3 Exemplarische Ergebnisse Reales Netz Ausschnitt - Mittelspannung Szenario 2030: Momentaufnahme DG 12,5% (50 BEV) Ladeleistung variabel Kapazität 35 kwh Variable Anschlussleistungen Annahme: Laden nur am Wohnort Fazit: Geichzeitigkeitsfaktor steigt nicht proportional mit Anschlussleistung Kurze Überlappung von Beladungsvorgängen Kein signifikanter Anstieg der Gesamtleistung
5 4 Übersicht E-Mobility Szenarien Exemplarische Ergebnisse Netzbewertung Potenziale gesteuerter E-Mobile für elektrische Netze Mechanismen zur Frequenzstützung Frequenzabhängige Ladeleistung Exemplarische Ergebnisse Zusammenfassung
6 5 Mechanismen zur Frequenzstützung Selbstregeleffekt Primärregelung Sekundärregelung Tertiärregelung
7 6 Mechanismen zur Frequenzstützung Frequenzabhängigkeit der Last weist geringen Wert auf ca. 1,5-6%/Hz Selbstreglereffekt alpha [%/Hz] Umrichter ohne Effekt Anteil Umrichter an Gesamtlast [%] Fazit: Anstieg umrichter gekoppelter Anlagen ohne Abhängigkeit der Frequenz führt zu sinkender Frequenzstützung Notwendigkeit einer Übertragung dieser Eigenschaften in Umrichter
8 7 Frequenzabhängige Ladeleistung Selbstreglereffekt der Last Integriert in E-Mobile (Erhöhter Bezug von Leistung bei steigender Frequenz) Reaktion im Sekundenbereich Reaktion auf Frequenzschwankungen zwischen 49,8Hz und 50,2Hz in Abhängigkeit der Leistung (Batteriekennlinie) Ziel: Verhalten der leistungselektronischen Umrichter als virtuelle Synchronmaschine Beteiligung der Elektrofahrzeuge an der Frequenzregelung!
9 8 Frequenzabhängige Ladeleistung Uni-direktionaler Umrichter Begrenzung des Leistungsbezugs bei 50Hz auf 95% Leistung an Arbeitspunkt angepasst Hier: Frequenzabhängigkeit der Regelung: 26,3%/Hz (typisch: 1,5..6%/Hz) Außerhalb Normalband: Prinzip wie kont. Lastabwurf (steigende Frequenzabhängigkeit) Vorteil: keine Kommunikation notwendig Einfach umsetzbar! Frequenzband Normalfall
10 9 Frequenzabhängige Ladeleistung Bi-direktionaler Umrichter Generatorfunktion muss invertiert werden Steigende Einspeisung infolge Frequenzabfall Hier: Frequenzabhängigkeit der Regelung: 26,3%/Hz (typisch: 1,5..6%/Hz) Außerhalb Normalband max. Einspeisung Kommunikation notwendig!
11 10 Potenzial gesteuerter E-Mobile Frequenzabhängige Ladeleistung 3GW Fehlerfall 180GW Last Bidirektionaler Anschluss; 500k Evs; 3,7kW Unidirektionaler Anschluss; 500k Evs; 3,7kW Unidirektionaler Anschluss zeigt bereits signifikanten Einfluss Leistungssteigerung kann Frequenzüberhöhung entgegenwirken Bidirektionaler Anschluss erlaubt gen. Verhalten -> Einspeisung infolge Frequenzabfall
12 11 Übersicht E-Mobility Szenarien Exemplarische Ergebnisse Netzbewertung Potenziale gesteuerter E-Mobile für elektrische Netze Mechanismen zur Frequenzstützung Frequenzabhängige Ladeleistung Exemplarische Ergebnisse Zusammenfassung
13 12 Zusammenfassung Potenziale gesteuerter E-Mobile Elektrofahrzeuge bieten zusätzliches Potenzial von Systemdienstleistungen Stetige, netzfreundliche Charakteristik der Umrichter Bereits uni-direktionaler Anschluss zeigt signifikanten Einfluss auf Großstörungen im Netz (Unterstützung der Primärregelreserve) Handlungsempfehlungen Spezifische Netzanschlussregeln für E-Fahrzeuge erforderlich Ggfs. Lastflusskontrolle durch smarte Ortsnetzstationen
14 13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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