Erkenntnisse aus der FNN-Störungsstatistik. VDE-Kongress 2008 ETG-Fachtagung 1 Versorgungsqualität, ETG-Sitzung 1.1 Normen und Richtlinien,

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1 Erkenntnisse aus der FNN-Störungsstatistik Stephan Schubert, envia NSG, Markkleeberg Dr. Hendrik Vennegeerts, FGH, Aachen Dieter Quadflieg, FNN, Berlin VDE-Kongress 2008 ETG-Fachtagung 1 Versorgungsqualität, ETG-Sitzung 1.1 Normen und Richtlinien, VDE-Kongress 2008 / 1

2 FNN- statt VDN-Störungsstatistik? Übernahme des Themenbereichs Netztechnik und Netzbetrieb des BDEW durch den VDE zum 1. Juni 2008 im neu geschaffenen Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) Notwendigkeit der Umstrukturierung durch Forderung der Energieaufsichtsbehörden nach einer neutralen, unabhängigen und von den politischen Unternehmensinteressen losgelösten technischen Regelsetzung für Stromnetze Thema Störungs-/Verfügbarkeitsstatistik wird künftig beim FNN behandelt Betreuung der an der Statistik teilnehmenden Unternehmen und Datenmeldung unverändert gesichert VDE-Kongress 2008 / 2

3 Gliederung Kenngrößen und Messmethoden der Versorgungszuverlässigkeit Nutzen der Störungsstatistik bei der Interpretation der Verfügbarkeitskenngrößen Erfahrungen bei Erfassung und Auswertung VDE-Kongress 2008 / 3

4 Kenngrößen und Berechnungsverfahren nach DISQUAL Kenngröße Einheit Berechnung nach Verfahren a Unterbrechungshäufigkeit (interruption frequency) Nichtverfügbarkeit (supply unavailability) Unterbrechungsdauer (interruption duration) 1/a min/a min H Q U U = = N N n ges n ges n Erläuterungen n Anzahl der unterbrochenen Letztverbraucher Bezeichnungen nach IEEE 1366 N ges s S ges t SAIFI SAIDI CAIDI T U = n t t Berechnung nach Verfahren b Q T H U U U = = = S S s ges s ges s e Versorgungsstufe Anzahl der insgesamt versorgten Letztverbraucher Unterbrochene Bemessungsscheinleistung e Versorgungsstufe Insgesamt installierte Bemessungsscheinleistung Dauer der Versorgungsstufe Versorgungsstufen bei Versorgungsunterbrechungen Quelle: Anleitung zur FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik ASIFI ASIDI s t t Verfahren a: Berechnung auf Basis der unterbrochenen Letzverbraucher Verfahren b: Berechnung auf Basis der unterbrochenen Bemessungsscheinleistung FNN und BNetzA: Verfahren a für NS-VU Verfahren b für MS-VU (inkl. Rückwirkungen aus HS und HöS) Systemkenngrößen VDE-Kongress 2008 / 4

5 Störungsstatistik 2007 geprägt von Auswirkungen des Orkantiefs Kyrill am 18./ VDE-Kongress 2008 / 5

6 Unterbrechungshäufigkeit [1/a] 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 ohne Höhere Gewalt (Orkantief Kyrill ) Aus HöS Aus HS Aus MS Aus NS große statistische Schwankungen wegen geringer Ereigniszahlen Haupteinfluss (84 %) Unterbrechungshäufigkeit H U Aussage (für das Jahr 2007) Durch eine stochastische VU wird die Versorgung durchschnittlich unterbrochen für einen NS-Kunden 0,48- mal pro Jahr oder etwa alle 2 Jahre oder von 20 NS-Kunden in einem Jahr bei 10 Kunden oder von 20 NS-Kunden bei einem Kunden 10-mal in einem Jahr. VDE-Kongress 2008 / 6

7 Unterbrechungsdauer T U 100 Aussage (für das Jahr 2007) Unterbrechungsdauer [min] ohne Höhere Gewalt (Orkantief Kyrill ) Tritt eine stochastische VU bei einem NS-Kunden auf, so ist dessen Versorgung nach durchschnittlich 88 Minuten wieder hergestellt VDE-Kongress 2008 / 7

8 Nichtverfügbarkeit [min/a] Nichtverfügbarkeit Q U Produkt aus Unterbrechungshäufigkeit und Unterbrechungsdauer ohne Höhere Gewalt (Orkantief Kyrill ) Aus HöS Aus HS Aus MS Aus NS Aussage (für das Jahr 2007) Durch stochastische VU wird die Versorgung eines NS-Kunden durchschnittlich insgesamt 41,6 Minuten im Jahr unterbrochen (davon 37,7 Minuten durch VU im MS-Netz oder dessen überlagerten Spannungsebenen). Die Versorgung ist in 99,992 % der Zeit verfügbar. VDE-Kongress 2008 / 8

10 Nichtverfügbarkeit in Europa durch stochastische Versorgungsunterbrechungen (mit NS) durch stochastische Versorgungsunterbrechungen (ohne NS) Nichtverfügbarkeit [min/a] 0 D ohne H. Gewalt (2007) D mit H. Gewalt (2007) Finnland (2004) Frankreich (2004) Griechenland (2003) Großbritannien (2004) Italien (2004) Irland (2004) Lettland (2004) Litauen (2004) Niederlande (2004) Österreich (2004) Portugal (2004) Spanien (2004) Schweden (2004) Ungarn (2004) Quellen: FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik, Berichtsahr 2007 CEER, THIRD BENCHMARKING REPORT ON QUALITY OF ELECTRICITY SUPPLY, 2005 VDE-Kongress 2008 / 10

11 Nichtverfügbarkeit in den alten/neuen Bundesländern Nichtverfügbarkeit (über alle Spanungsebenen) [min/a] ohne Höhere Gewalt (Orkantief Kyrill ) ABL NBL VDE-Kongress 2008 / 11

12 Verteilung der Nichtverfügbarkeit stochastische VU in der Mittelspannung inkl. Rückwirkungen aus HS und HöS Summenhäufigkeit [%] In ca. 33% der Netze Nichtverfügbarkeit bis zu 10 min/a. Mittelwert von 37,7 min/a wird in ca. 70% der Netze unterschritten Nichtverfügbarkeit [min/a] In ca. 20% der Netze Nichtverfügbarkeit größer als 70 min/a. VDE-Kongress 2008 / 12

13 Störungen mit Versorgungsunterbrechung im MS-Netz 6,0 Störungen mit VU e 100 km Stromkreislänge 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 ohne Höhere Gewalt (Orkantief Kyrill ) VDE-Kongress 2008 / 13

14 Fragestellung Wie ist die erhebliche Bandbreite für ein und dieselbe Kennziffer zwischen unterschiedlichen Staaten Regionen Netzbetreibern Netzen Jahren zu erklären? VDE-Kongress 2008 / 14

15 Einflussgrößen auf die Versorgungszuverlässigkeit Witterung Tiefbauaktivitäten Einwohner-/ Kundendichte Topografie Ost-/West-Historie Öffentliche Infrastruktur Verkabelungsgrad Regionale Aufstellung/Organisation Betriebsmitteltypen Versorgungszuverlässigkeit Q U = H U T U Netzdichte Netzstruktur Netzalter Schutzkonzept Planungsgrundsätze Sternpunktbehandlung Automatisierungsgrad VDE-Kongress 2008 / 15

16 Nutzen der Störungsstatistik Einflüsse auf Versorgungszuverlässigkeit sind komplex FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik unterstützt bei Interpretation und Bewertung von Kennziffern ist Hilfsmittel zur Obektivierung gefühlter Tendenzen liefert Grundlagen für die Ableitung von Maßnahmen geht dabei deutlich über die BNetzA-Informationen hinaus Detaillierte Untersetzung von Störungsanlässen Aussagen zu Fehlerorten Detaillierte Netzdaten (z. B. Verkabelungsgrad) Weitere Detailangaben im Rahmen der erweiterten Erfassung (z. B. Art der Sternpunktbehandlung, Störungsauswirkung, Fehlerart, Ausfallart) Sonderauswertungen liefern weitergehende Erkenntnisse Wegen entscheidendem Einfluss der MS-Ebene werden Detailbetrachtungen im Folgenden darauf beschränkt VDE-Kongress 2008 / 16

17 Einfluss des Verkabelungsgrades (Daten aus 2007) Anteil an der Stromkreislänge MS Anteil an der Nichtverfügbarkeit MS Bei ca. 30 % Anteil der Freileitung an der gesamten Stromkreislänge MS verursacht diese ca. 76 % (2006: 50 %) der Nichtverfügbarkeit durch MS- Störungen an Freileitungen und Kabeln. Die durch MS-Freileitungsstörungen hervorgerufene Nichtverfügbarkeit ist bezogen auf 100 km MS-Freileitung mehr als 7-mal (2006: 2-mal) so hoch wie bei MS-Kabel (größere Fehlerhäufigkeit + Einsatz von Freileitung korreliert mit ungünstigerer Netzstruktur). VDE-Kongress 2008 / 17

18 Nichtverfügbarkeit MS-Netz nach Störungsanlässen Sonstige Einwirkung Fremde Einwirkung Erhebliche Schwankungen zwischen einzelnen Jahren Nichtverfügbarkeit [min/a] Atmosphärische Einwirkung Kein erkennbarer Anlass Hoher Anteil externer Einflüsse VDE-Kongress 2008 / 18

19 Nichtverfügbarkeit MS-Netz Kein erkennbarer Anlass 8 7 Sonstiges Kabel Geringer Einfluss der Freileitung (relativ wenige Störungen ohne erkennbaren Anlass; Nichtverfügbarkeit [min/a] Freileitung aber auch nur ca. 30 % der Stromkreislänge!) Kabel dominierend (aber auch ca. 70 % der Stromkreislänge!) Geringe Schwankungen von Störungen, die aus dem Betriebsmittel selbst aus heiterem Himmel erfolgen VDE-Kongress 2008 / 19

20 Nichtverfügbarkeit MS-Netz Atmosphärische Einwirkung Sonstiges Kabel Freileitung Entscheidender Einfluss der Freileitung Nichtverfügbarkeit [min/a] VDE-Kongress 2008 / 20

21 Nichtverfügbarkeit MS-Netz Fremde Einwirkung Nichtverfügbarkeit [min/a] Sonstiges Kabel Freileitung Etwa gleiche Anteile Freileitung und Kabel Freileitung: Baumfällarbeiten, Baumstürze ohne äußere Einwirkung, Vögel Kabel: Erd- und Baggerarbeiten VDE-Kongress 2008 / 21

22 Nichtverfügbarkeit [min/a] Nichtverfügbarkeit MS-Netz Sonstige Einwirkung Sonstiges Rückwirkung aus HöS Rückwirkung aus HS Stark schwankende Einflüsse aus vorgelagerten Netzebenen Nur wenige Störungen in HSund HöS-Netz führen überhaupt zu VU Einzelereignisse im HöS-Netz haben signifikante Auswirkungen selbst in deutschlandweiten Kennziffern VDE-Kongress 2008 / 22

23 Störungen mit Versorgungsunterbrechung im MS-Netz Störungen mit VU e 100 km Stromkreislänge 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Sonstige Einwirkung Fremde Einwirkung Atmosphärische Einwirkung Kein erkennbarer Anlass ohne Höhere Gewalt (Orkantief Kyrill ) 0, VDE-Kongress 2008 / 23

24 Verkabelungsgrad MS-Netz 100% 90% 80% 70% Verkabelungsgrad 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% VDE-Kongress 2008 / 24

25 Störungen mit VU im MS-Netz nach Leitungstypen 4, Störungen mit VU e 100 km Kabel bzw. Freileitung 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Kabel Gesamt VPE Papier-Masse Freileitung VDE-Kongress 2008 / 25

27 Erfassungsgrad der FNN-Verfügbarkeitsstatistik Anteil an der gesamten Stromkreislänge in Deutschland 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% NS MS VDE-Kongress 2008 / 28

28 Erfahrungen (1) Hohe Erfassungsgrade (derzeit etwa 80 %) sichern repräsentative Ergebnisse Hohe Akzeptanz durch vollständige Abdeckung der BNetzA- Anforderungen bei gleichzeitig höherer Aussagekraft Prüfprogramm sichert Datenqualität für FNN- und BNetzA- Anforderungen Weitere Plausibiltätsprüfungen durch den Dienstleister FGH (u. a. Vorahresvergleiche für Netzdaten, Prüfung von Wertekorridoren für die Ergebniskennwerte) reduzieren inhaltliche Fehler, die nicht durch formale Prüfungen aufgedeckt werden VDE-Kongress 2008 / 29

29 Erfahrungen (2) Meldebericht der FGH ermöglicht unmittelbaren Vergleich des Unternehmens mit dem FNN-Durchschnitt Meldebericht ermöglicht Plausibiltätsprüfung durch das Unternehmen vor der Datenmeldung an BNetzA Anleitung zum FNN-Erfassungsschema klärt eine Fülle von Detailfragen Anerkannt gute Betreuung der an der Statistik teilnehmenden Unternehmen durch FNN und FGH (Anleitung, Seminare, telefonische Betreuung, Informationen per ) VDE-Kongress 2008 / 30

30 Fazit Die Versorgungszuverlässigkeit kann durch geeignete Kenngrößen obektiv gemessen werden. Hinsichtlich dieser Kenngrößen gibt es Bandbreiten über Staaten, Regionen und Netzbetreiber (strukturbedingt) sowie Streubreiten beim einzelnen Netzbetreiber über die Erfassungsahre (stochastikbedingt). Deutschland nimmt hinsichtlich der Versorgungszuverlässigkeit eine Spitzenposition in Europa ein. Die Einflüsse auf die Versorgungszuverlässigkeit sind ausgesprochen komplex. Die FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik unterstützt bei der Interpretation und Bewertung der Verfügbarkeitskenngrößen und liefert Grundlagen für die Ableitung von Maßnahmen. Eine Teilnahme an der FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik sichert repräsentative Ergebnisse und einen Mehrwert für die teilnehmenden Unternehmen. VDE-Kongress 2008 / 31

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit VDE-Kongress 2008 / 32