zur optimalen Netzintegration Martin Heidl, Thomas Mühlberger Fronius International GmbH

Transkript

1 Herausforderungen an PV-Wechselrichter zur optimalen Netzintegration Martin Heidl, Thomas Mühlberger Fronius International GmbH

2 Inhalt Fronius International GmbH Herausforderungen Bisherige Anforderungen Spannungshaltung Dynamische Netzstützung Zusammenfassung Ausblick

3 Fronius International GmbH Jahr 2008 Jahr 2007 Mitarbeiter te weltweit e t Konzernumsatz F&E Ausgaben Exportquote Aktive Patente Mio. 298,5 Mio. 6,8 % 6,8% 90 % 88,2 %

4 Facts Sparte Solarelektronik Mitarbeiter: 800 Exportanteil: 99% Produktionskapazität (2009): 1000 MW ACnenn Marktanteil t weltweit: 20 % 30 Messeauftritte weltweit (150 Gesamt) Hauptexportländer: Deutschland, Italien, Tschechien, Frankreich, USA, England, Spanien, Australien...

5 Produktentwicklung Sunrise Fronius IG Fronius IG Fronius IG Plus Fronius IG TL Zentralwechselrichter

6 Herausforderungen Das Ziel: Hoher Anteil erneuerbarer Energieträger Netzdienstleistungen müssen auch von erneuerbaren Energien mitgetragen werden. Sonderstellung Photovoltaik: Viele dezentrale Anlagen Überwiegend im Niederspannungsnetz Hohe Akzeptanz

7 Bisherige Anforderungen Ausgehend von niedrigem Anteil dezentraler Erneuerbarer Netzüberwachung im Wechselrichter ht >U <U >f <f Anti Islanding Abschaltung des Wechselrichters Wiederzuschaltung erst nach 20 sec cos ϕ = 1

8 Bisherige Anforderungen Spannungsband:

9 Spannungshaltung - Blindleistung R X Z ψ R X Z ψψ UNetz. UV. Z ψ Z ψψ Z kv A V An,V,V An ) cos( S S U U u Δ = Δ ϕ ψ Netz V Netz V ) cos( S S U U u kv A V An,V,V An ϕ ψ Δ = Δ ) cos( S S U U u kv A V An,V,V An ϕ ψ Δ = Δ kv A kv A ) sin( S Q ) cos( S P + = ψ ψ ) sin( S Q ) cos( S P kv A kv A ψ ψ + = 2 V V A V A U X Q R P + = WR WR φ V U φ

10 Spannungshaltung - Blindleistung

11 Spannungshaltung - Blindleistung Regelstrategien g cos(φ) cos(φ) (P) Q Q(U)

12 Spannungshaltung - Blindleistung Regelstrategien g cos(φ) cos(φ) (P) Q Q(U)

13 Spannungshaltung - Blindleistung Regelstrategien g cos(φ) cos(φ) (P) Q Q(U)

14 Spannungshaltung - Blindleistung Regelstrategien g cos(φ) cos(φ) (P) Q P [%] 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 Q(U) Zeit Q [%]

15 Spannungshaltung - Blindleistung Regelstrategien g cos(φ) 40 Q (U) 30 cos(φ) (P) 20 Q Q [% %] 10 Q 0 Q(U) U [%]

16 Spannungshaltung - Blindleistung Auswirkungen: u Wechselrichterdimensionierung größerer WR für gleiche kwp-leistung z.b.: cos(φ) = 0.9 S = P + 11% Zusätzliche Verluste (wegen höherer Ströme) Nur einsetzen wenn es notwendig ist Neue Fronius Wechselrichter sind zur Blindleistungsregelung in der Lage

17 Spannungshaltung - Wirkleistungsreduktion i kti Bisher: U > U Grenz Abschaltung Alternative: Spannungsabhängige Leistungsreduktion Einsatz erst nach Q-Maßnahmen Bei seltener Derating-Erfordernis kann Anhebung der erlaubten Spannungserhöhung angedacht werden.

18 Dynamische Netzstützung Im Fehlerfall keine Netztrennung sondern Netzstützung Kurzschlussbedingter Spannungseinbruch Bisher: Netztrennung der Wechselrichter im Spannungstrichter Alternative: Ausfall von Erzeugungsleistung; g g weiterer Spannungseinbruch a) Keine Trennung; Einspeisung so schnell wie möglich b) Kurzschlussstromeinspeisung zur Verkleinerung des Spannungstrichters

19 Zusammenfassung Aktive Spannungsregelung ermöglicht höhere PV-Dichte Maßnahmen sollen nur bei Bedarf eingesetzt t werden, da sie Kosten verursachen Für Worst-Case Situationen kann kurzzeitige Leistungsreduktion zur Spannungsbegrenzung eingesetzt werden Eine Aufweitung des Grenzen für die Spannungserhöhung g ist möglich ohne die Spannungsgrenzen zu gefährden Die dynamische Netzstützung kann mithelfen eine Störungsausweitung zu verhindern

20 Ausblick Paradigmenwechsel für hohe h PV-Dichte fit and forget fit and let contribute

21 Ausblick Neue Fronius Wechselrichter ht sind in der Lage sowohl statische als auch dynamische Netzstützung anzubieten Fronius International GmbH beschäftigt sich intensiv mit den Möglichkeiten und Auswirkungen einer großen Dichte an PV-Anlagen Wir leiten das Forschungsprojekt morepv2grid - More functionalities for increased integration of PV into grid

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!