BMWi-Gesprächsplattform Zukunftsfähige Netze und Systemsicherheit. Das 50,2Hz-Problem. Markus Fürst, EnBW Transportnetze AG Berlin,

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1 BMWi-Gesprächsplattform Zukunftsfähige Netze und Systemsicherheit Das 50,2Hz-Problem Markus Fürst, EnBW Transportnetze AG Berlin, Amprion GmbH EnBW Transportnetze AG TenneT TSO GmbH

2 Bestehende PV Anlagen schalten sich heute bestimmungsgemäß bei einer Netzfrequenz von 50,2 Hz ab Eigenerzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz (u.a. die PV-Anlagen) trennen sich bei einer Frequenz von 50,2 Hz vom Netz. Grundlage für diese Einstellung sind die bisher gültigen Normen (EN 50438:2007; DIN VDE 0126) Diese Regelungen zur Abschaltung der Kleinerzeuger bei Überfrequenz entstanden zu Zeiten geringer installierter Leistungen aus Kleinerzeugungsanlagen Die zeitgleiche Abschaltung sehr hoher Einspeiseleistung gefährdet die Systemsicherheit des europäischen Verbundsystems Konsequenzen und Auswirkungen der zeitgleichen Abschaltung großer Leistungen siehe Präsentation von Herrn Dr. Grebe Elektrische Energie kann im Netz nicht gespeichert werden, d.h. Erzeugung und Verbrauch müssen im Gleichgewicht stehen. Bei einem Ungleichgewicht weicht die Netzfrequenz von 50 Hz ab. 2

3 Entwicklung der installierten PV-Leistung in Deutschland Exponentielle Zunahme der installierten PV-Leistung in den letzten Jahren Über 98% der PV-Anlagen und somit 80% der installierten Leistung sind im Niederspannungsnetz angeschlossen Neben PV-Anlagen sind in der Niederspannung noch diverse weitere Einspeiser mit ähnlichem Verhalten angeschlossen weiterer Zubau in den nächsten Jahren zu erwarten Installierte Leistung [MW] Installierte Photovoltaikleistung in Deutschland Jahr 3

4 Jahresdauerlinie der Photovoltaik PV-Leistung in der EnBW-Regelzone ( ) 1 0,9 0,8 0,7 Leistung (normiert) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Dauer [h]

5 Situation im europäischen Verbund ist ebenfalls zu betrachten Die installierte PV-Leistung innerhalb der EU (ohne D) betrug 2009 ca. 6 GW Weiterer Ausbau zu erwarten Laut EN aus dem Jahr 2007 schalten sich außerhalb Deutschlands lediglich Anlagen in Belgien bei 50,2 Hz ab Aber: Situation vor Inkrafttreten der EN 50438:2007 unklar Wird die Norm überall eingehalten? Genauere Analyse notwendig 5

6 Die 50,2 Hz sind nicht weit vom Normalbetrieb entfernt Im Normalbetrieb werden regelmäßig Werte von deutlich über 50,1 Hz erreicht Besonders problematisch ist ein plötzlich auftretender Leistungsüberschuss im Niedriglastfall steiler Frequenzanstieg und damit verbunden ein zeitgleiches Ansprechen der Überfrequenzabschaltung der Einspeiser Frequenz [Hz] 50,2 50,15 50,1 50, ,95 49,9 49,85 49,8 Im gestörten Betrieb (Starke Überdeckung durch Prognosefehler, Teilnetzbildung, Netzwiederaufbau) ist eine Überschreitung der 50,2 Hz sehr wahrscheinlich (vgl. Emslandstörung 2006) Frequenzverlauf am :00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Uhrzeit 6

7 weitere Vorträge: Herr Dr. Grebe, zu den Auswirkungen einer PV Abschaltung auf das europäische Verbundnetz Herr Dr. Kumm, Vorstellung der Lösungsansätze beim VDE FNN für Neuanlagen Fazit / weiteres Vorgehen 7

8 Fazit / weiteres Vorgehen Ein weiterer Zubau dezentraler Einspeiser ist zu erwarten. Nach dem Inkrafttreten der künftigen Anwendungsregel VDE AR 4105 geht von Neuanlagen keine Gefährdung der Systemsicherheit mehr aus. Die Bestandsanlagen gefährden die Systemstabilität und müssen daher umparametriert werden. Streuung des Überfrequenzwertes als Abschaltkriterium automatisches Wiederzuschalten bei Unterschreiten der individuellen Abschaltfrequenz Durchführung einer Studie zur umfassenden Analyse der Gefährdungen und zur Erarbeitung von Empfehlungen zum weiteren Vorgehen geplant. 8

9 Geplante Studie mit der Uni Stuttgart Auswirkungen der 50,2 Hz Problematik auf die Systemstabilität Studieninhalte: Untersuchung des Verhaltens der Bestandsanlagen in Deutschland und im europäischen Ausland Inwiefern sind neben den PV-Anlagen noch weitere Einspeiser (Windkraftanlagen, BHKWs, u.a.) von der Problematik betroffen? Untersuchung der Dynamik bei Abschaltung und Wiederzuschaltung Untersuchung der Lösungsempfehlungen und Klärung des Umfangs 9