Netzanbindung von Offshore- Windparks über VSC-HGÜ

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1 Netzanbindung von Offshore- Windparks über VSC-HGÜ Dr. Christian Feltes RWE Innogy SEITE 1

2 Inhalt > Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee > VSC-HGÜ - Was ist das? > Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen > Technische Anforderungen beim Netzanschluss an VSC-HGÜ Regelung Blindleistungsbereiche Frequenzbereich und -Regelung Dynamischer Betrieb Fault Ride-Through RWE Innogy SEITE 2

3 Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee RWE Innogy SEITE 3

4 Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee Quelle: TenneT RWE Innogy SEITE 4

5 Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee Quelle: TenneT RWE Innogy SEITE 5

6 VSC-HGÜ Was ist das? RWE Innogy SEITE 6

7 VSC-HGÜ Was ist das? Offshore Onshore > VSC Voltage Source Converter > IGBT-basiert, selbstgeführt bei hohen effektiven Schaltfrequenzen > Verschiedene Topologien verfügbar (2-level, 3-level, Multi-level) RWE Innogy SEITE 7

8 VSC-HGÜ Was ist das? 2 Level - Konverter 3 Level - Konverter - Konverter Verluste ca. 2 % - Hohe Taktfrequenz - Filter benötigt - Konverter Verluste ca. 1.7 % - Reduzierte Taktfrequenz - Geringere Netzrückwirkungen RWE Innogy SEITE 8

9 VSC-HGÜ Was ist das? Multi Level - Konverter - Konverter Verluste < 1% - Sehr gute Spannungsqualität - Keine Filter RWE Innogy SEITE 9

10 VSC-HGÜ Was ist das? Varianten von Offshore-Plattformen für VSC-HGÜ Jacket (ABB, BorWin 1) Jack-up (Siemens, HelWin Alpha) Schwerkraftfundament (ABB, DolWin Beta) RWE Innogy SEITE 10

11 VSC-HGÜ Was ist das? Projekt BorWin 1, Deutschland (ABB HVDC Light) MW ± 155 kv HVDC Multilevel km Seekabel - Inbetriebnahme 2009 Projekt Trans Bay Cable Project, USA (Siemens HVDC PLUS) MW ± 200 kv HVDC Multilevel - 85 km Seekabel - Inbetriebnahme 2010 Projekt DolWin 2, Deutschland (ABB HVDC Light) 900 MW ± 320 kv HVDC Multilevel Inbetriebnahme 2015 RWE Innogy SEITE 11

12 Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen RWE Innogy SEITE 12

13 Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen Anbindung über HVAC > Vorteile Bewährte Technologie Kein Bedarf für eine Offshore-Umrichterstation Hohe Verfügbarkeit Keine Umrichterverluste > Nachteile Kapazitive Ladeleistung (Übertragungskapazität, Kompensation) Hohe Kabelverluste Großer Trassenbedarf RWE Innogy SEITE 13

14 Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen Anbindung über klassische HGÜ > Vorteile Bewährte Technologie Hohe Verfügbarkeit Hohe Übertragungsleistungen Geringe Umrichterverluste > Nachteile Netzgeführt, benötigt Kommutierungsblindleistung aus dem Netz Hohe Oberschwingungspegel => Filterbedarf Großer Plattformbedarf Nicht schwarzstartfähig Keine VPE-Kabel einsetzbar RWE Innogy SEITE 14

15 Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen Anbindung über VSC-HGÜ > Vorteile Einsatz von VPE-Kabeln Hohe Übertragungsleistungen Entkoppelte Regelung von P und Q Kopplung von passiven Netzen möglich > Nachteile Wenig Betriebserfahrung, speziell mit Windparkanbindung Probleme mit Reglerstabilität? Grosse Offshore-Plattformen Geringe Überlastfähigkeit RWE Innogy SEITE 15

16 Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen RWE Innogy SEITE 16

17 Technische Anforderungen bei Anschluss über VSC-HGÜ RWE Innogy SEITE 17

18 Technische Anforderungen - Regelung Spannungsregelung Cos(φ)- regelung Cos(φ)- regelung Cos(φ)- regelung Cos(φ)- regelung WP 1 WP 2 RWE Innogy SEITE 18

19 Technische Anforderungen - Blindleistung Geforderter Blindleistungsbereich für Offshore Windparks in TenneT-NAR RWE Innogy SEITE 19

20 Technische Anforderungen - Frequenz Erweiterter Frequenzbereich für Offshore Windparks in TenneT-NAR Leistungsreduktion bei Überfrequenz RWE Innogy SEITE 20

21 Technische Anforderungen - FRT FRT-Anforderung in TenneT-NAR RWE Innogy SEITE 21

22 Technische Anforderungen - FRT Anforderung für Spannungsstützung in TenneT-NAR RWE Innogy SEITE 22

23 Technische Anforderungen - FRT Fehlerszenario Onshore im überlagerten HS-Netz WF Offshore-Netzspannung ist nicht betroffen von Fehlern im Onshore-Netz! Problem: Fehler führt zu schneller Leistungsreduktion an REC Ungleichgewicht zwischen REC und SEC-Leistung erhöht DC-Spannung Lösung: 1. Verheizen der überschüssigen Energie über DC-Chopper 2. Schnelle Leistungsreduktion auf SEC-Seite 1. Reduktion über Frequenzregelung 2. Reduktion über gesteuerten Spannungseinbruch RWE Innogy SEITE 23

24 Technische Anforderungen - FRT Fehlerszenarien Offshore REC DC Chopper SEC WF Onshore-Netzspannung ist nicht betroffen von Fehlern im Offshore-Netz! Fehler auf 155-kV-Ebene: Fehler führt zu kurzzeitigem, schweren Spannungseinbruch an SEC und zu Leistungseinbruch an SEC und REC Abschaltung eines erheblichen Anteils an Erzeugungsleistung (je nach Fehler) Fehler auf 33-kV-Ebene: Fehler führt zu kurzeitigem, leichten Spannungseinbruch auf der 155 kv Ebene und moderater Leistungsreduktion an SEC und REC Abschaltung eines geringen Anteils an Erzeugung RWE Innogy SEITE 24

25 VIELEN DANK FÜR DIE AUF- MERKSAMKEIT UND LASSEN SIE UNS GEMEINSAM: RWE Innogy SEITE 25

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