Dr.-Ing. Thomas Benz, Life needs Power, 8. April 2014 Der HGÜ-Leistungsschalter ist da Wann kommt das HGÜ-Overlay- Netz?

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1 Dr.-Ing. Thomas Benz, Life needs Power, 8. pril 2014 Der HGÜ-Leistungsschalter ist da Wann kommt das HGÜ-Overlay- Netz? pril 22, 2014 Slide 1

2 Hybrider HGÜ-Leistungsschalter Schnelles Schalten im Millisekundenbereich Betriebsstrom bis 2 k Betriebsspannung bis 320 kv DC bschaltzeit < 5 ms bschaltstrom bis 9 k Verluste < 0,01 % Einfach anpassbar an Spannung und Strom Strombegrenzung, Funktionsprüfung im Betrieb Leistungselektronik wie bei HVDC Light- Technologie Ultra fast disconnector in SF 6 -Technologie bout/hvdc-grid Current Limiting Reactor Residual DC Current Breaker Hybrid HVDC Breaker Ultrafast Disconnector Main Breaker Load Commutation Switch Normalbetrieb: Strom fließt durch den Low Loss Bypass Proaktives Schalten: Load Commutation Switch sorgt für Übergang des Stromflusses in Main Breaker und Ultra Fast Disconnector öffnet Fehlerklärung: Main Breaker Switch kommutiert Fehlerstrom in die bleiterbank pril 22, 2014 Slide 2

3 Hybrider HGÜ-Leistungsschalter Komponenten Hybrid HVDC Breaker Main Breaker Current Limiting Reactor Residual DC Current Breaker Ultrafast Disconnector Load Commutation Switch pril 22, 2014 Slide 3

4 Fehlerschutzkonzepte für HGÜ-Systeme Kurzschluss auf der Übertragungsstrecke DC-Schaltanlage x x x : HGÜ-Leistungsschalter X: C-Leistungsschalter Schnelles Freischalten der fehlerhaften Leitung mit HGÜ-Leistungsschaltern x K E I N bschalten für Fehlerklärung notwendig. pril 22, 2014 Slide 4

5 Warum HGÜ-Netze? pril 22, 2014 Slide 5

6 Verbrauchsferne Erzeugung Windenergie auf See und an Land im Norden usbauszenario: 6,5 GW bis GW bis 2030 Quelle: Eckpunkte für die Reform des EEG, BMWE, Bild: dena-netzstudie-ii, November 2010 Bild: TenneT TSO GmbH Download: Bild: 50Hertz Offshore GmbH shore/de Download: pril 22, 2014 Slide 6

7 100 Modellbetrachtungen Lastfluss-Szenario LU FR DK 21 NOR SE DK CZ CZ PL PL 1500 Verstärktes Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch Wegfall der Kernkraftwerke im Süden führt zu starkem Leistungsimport Belastung der Nord-Süd-Trassen nimmt zu Weitere Netzausbaumaßnahmen werden zusätzlich zu EnLG erforderlich Deckung mit Ergebnissen DEN II Studie Konventionelle Erzeugung / MW Offshore Windkraft / MW FR Vertikale Lasten / MW Lastfluss / MW CH Lastfluss ((n-1)-verletzung) / MW Lastfluss (Überlastung) / MW pril 22, 2014 Slide 7

8 Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario Punkt-zu-Punkt NOR DK DK SE Konverteranzahl: 8 Konverter NS_2 NS_ MW MW OS PL Trassenlänge: km Rückgang des Lastflusses im C-Netz um 45 % verbleibende Engpässe im C-Netz (vormals 11) PL Netzverluste im C-Netz sinken um 20 % LU FR FR MW CH CZ CZ 6000 MW kv 220 kv HGÜ /-Konverter Blindleistungsbedarf im C-Netz nimmt um 90 % ab geringer Bedarf an Blindleistungskompensation in 3 Regionen pril 22, 2014 Slide 8

9 Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario Multi-Terminal NOR DK DK SE Konverteranzahl: 9 Konverter NS_2 NS_ MW MW OS PL Trassenlänge: km Höhere Flexibilität bzw. Nutzen bei Schwachwind 71 (3000 MW) PL Rückgang des Lastflusses im C-Netz um 40 % 5 verbleibende Engpässe im C-Netz (vormals 11) LU FR FR MW MW 42 CH 76 CZ 3000 MW CZ MW kv kv kv HGÜ 220 kv /-Konverter HGÜ Netzverluste im C-Netz sinken um 20 % Blindleistungsbedarf im C-Netz sinkt um 80 % Blindleistungskompensation in 3 Regionen erforderlich pril 22, 2014 Slide 9

10 Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario HGÜ-Netz NOR DK DK SE Konverteranzahl:12 Konverter NS_ MW NS_ MW OS MW PL Trassenlänge: km Ring bietet (n-1)-redundanz Hohe Flexibilität LU 71 (3000 MW) MW MW MW CZ CZ PL Rückgang des Lastflusses im C-Netz um 60 % Keine Engpässe im C-Netz Netzverluste im C-Netz sinken um 40 % FR FR 6000 MW CH MW 380 kv kv kv HGÜ 220 kv /-Konverter HGÜ Spannungsverhältnisse sehr gut Blindleistungskompensation im untersuchten Szenario nicht erforderlich pril 22, 2014 Slide 10

11 Entwicklungsschritte zum HGÜ-Netz pril 22, 2014 Slide 11

12 Entwicklungsschritte zum HGÜ-Netz Punkt-zu-Punkt Einspeisung Stiche 10-20% HGÜ-Netz Kopplung asynchroner Drehstromnetze nbindung erneuerbarer Energiequellen us-/einspeisung aus/in HGÜ-Fernübertragungsstrecken HGÜ-Netz mit Redundanzen pril 22, 2014 Slide 12

13 Netze der Zukunft Visionen werden konkreter Offshore-Grid-Studie: Technisch-ökonomische Bewertung eines möglichen Übertragungsnetzes in der Nordsee Ergebnisse der Studie: Positive uswirkungen auf den europäischen Strommarkt Einbindung von Speicherkapazitäten in Skandinavien und zeitlicher usgleich volatiler Einspeisung Quelle: Offshore Electricity Grid Infrastructure in Europe, Final Study Report, Oct Download: Beitrag zur Einhaltung der Ziele pril 22, 2014 Slide 13

14 Netze der Zukunft Visionen werden konkreter Quelle: Energy from deserts Bringing the Desertec vision into reality, Desertec Industrial Initiative, Nov Download: Desertec Industrial Initiative: usbau der Photovoltaik, Solarthermie und Windenergie in MEN-Ländern für eine Deckung von etwa 15 % des europäischen Strombedarfs bis zum Jahr 2050 pril 22, 2014 Slide 14

15 Netze der Zukunft Visionen werden konkreter Quelle: European Supergrid: a priority for the EU, Press release , ergrid.eu Download: Friends of the Supergrid: Forderung für ein überlagertes europäisches HGÜ- Netz Bedeutung der Netzentwicklung in DE: Deutschland spielt eine Vorbildrolle für die Integration erneuerbarer Energien Die Einleitung des Netzentwicklungsplans (sowohl Onshore und Offshore) ist ein Paradigmenwechsel Die HGÜ-Verbindungen am Rand des deutschen Übertragungsnetzes können zu einem HGÜ- Netz ausgebaut werden pril 22, 2014 Slide 15

16 HGÜ-Netz Mögliche Entwicklung in Deutschland? Quelle: Fischer, W., Westermann, D.: n overlay network for Europe The DC grid option. IEEE PES Workshop Supergrid interaction between C and DC power systems, Baden- Dättwil, Sep 4, 2013 pril 22, 2014 Slide 16

17 Regionale HGÜ-Netze können heute realisiert werden Wir arbeiten an den noch offenen Herausforderungen Bundeskanzlerin ngela Merkel und der niederländische Ministerpräsident Mark Rutte werfen einen Blick ins Innere des Ultra fast Disconnector, dem Herzstück des hybriden HGÜ- Leistungsschalters. HMI, BB DC Grid Simulation Center in Västeras, Sweden Der HGÜ-Leistungsschalter ist da Mehrpunktsysteme und HGÜ-Netze mit einigen wenigen Konvertern können bereits heute realisiert werden In rbeit bzw. noch offen: Leistungsflussregelung utomatischer Netzwiederaufbau Hochspannungs-DC/DC-Wandler Technische Regelwerke und Normen für HGÜ-Netze Regulatorische Rahmenbedingungen für den Betrieb von HGÜ- Netzen pril 22, 2014 Slide 17

18 BB G pril 22, 2014 Slide 18