Systemsicherheit im Kontext geplanter gesetzlicher

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1 ENERGY VDE-Symposium 2014, in Erfurt Technische Anforderungen zur Einbindung von EEG-Anlagen in das Verteilnetz Systemsicherheit im Kontext geplanter gesetzlicher EU-Regelungen Dirk Behrendt, DNV GL-Energy SAFER, SMARTER, GREENER

2 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 2

3 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 3

4 DNV GL Gute, alte Partner unter neuem Namen Business Area DNV GL Energy Energy Advisory Renewables Advisory Renewables Certification Power Testing, Inspections & Certification Service Area Energy Advisory Kombination aus Beratungsund Ingenieurdienstleistungen Abteilungen Market & Policy Development Power Systems Planning Project Management & Technical Services Operational Excellence 4

5 Unsere Kompetenzen Wir unterstützen unsere Kunden mit innovativen Lösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Energiewirtschaft. Politik & Strategie Erzeugung Handel & Vertrieb Übertragung & Verteilung Anwendung Unabhängige energiewirtschaftliche Fachberatung in allen Bereichen entlang der energiewirtschaftlichen Wertschöpfungskette, einschließlich regulatorischer und energiepolitischer Fragestellungen Umfassendes technisches Know-how in den Bereichen Netze, Erzeugung, Betriebsführung und Anwendung von Energie 5

6 Energy Advisory Germany Service-Portfolio Unabhängige Beratungs- und Ingenieurdienstleistungen. Market & Policy Development Power Systems Planning Project Management & Technical Services Optimierung der Netze und Betriebsführung Zukunftsfähige Marktdesigns Modellierung und Analysen, Simulationen Energiemarktgestaltung und Integration von EE Marktanalysen Regulierungsmanagement und Compliance Beratung in regulatorischen Fragestellungen Erstellung von Finanz- und Geschäftsmodellen Weiterentwicklung von Regulierungsmethoden und -instanzen Business Strategien Neue Geschäftsmodelle Smart Grid und Smart Market Strategie Konzeption und Umsetzung von Produkten / Dienstleistungen Prozessgestaltung und -optimierung für alle Marktrollen Strategische IT-Beratung Due Diligence Planung und -optimierung von Versorgungsnetzen Netzstudien Überprüfung / Einhaltung von netzregulatorischen Vorgaben Analyse von ausgedehnten Netzstörungen Netzintegration (HGÜ / Erneuerbare Energien) Analyse der Versorgungsqualität Planung und -optimierung von Industrienetzen Optimierung bestehender Netzstrukturen Entwicklung von Betriebskonzepten Überprüfung / Einhaltung von Netzanschlussbedingungen Aufbau eines Inselnetzbetriebes bzw. autarker Stromversorgung Wettbewerbsfähige integrierte Energiesysteme Schwerpunkte: KWK, Erneuerbare Energien, Energiespeicher Machbarkeitsstudien Risikomanagement Entwurfsprozess und Projektrealisierung One-stop-shop für Umspannwerke Projektmanagement Bauaufsicht und Inbetriebnahmeunterstützung Entwicklung von Normen und Spezifikationen Planung von HGÜ-Technologien Technisches Asset Management Erdungsmessungen HS-Beeinflussungsberechnung Diagnostik und Fehleranalysen Messungen und Diagnose für Erneuerbare Energieanlagen Smart Cable Guard Netzbetrieb und Anlagenmanagement Betriebliche und technische Konzepte Spezifikationen SCADA EMS / DMS / OMS / NMS Stations- /Netzautomatisierung Datenengineering/Modellierung Einführung von Smart- Grid-Technologien Schwerpunkte: Smart Energy, Smart Grids, Smart City, E-Mobilität Technische Spezifikationen und Ausschreibung Rollouts / Implementierungsunterstützung IT Security / Information Security Management Systems Grid Code Compliance Status quo-analyse Implementierung von Network Codes Nachweis der Einhaltung der Anforderungen 6

7 Unsere Berater verstehen die betriebswirtschaftlichen Konsequenzen einer technischen Entscheidung und die technischen Konsequenzen einer betriebswirtschaftlichen Entscheidung. Unternehmensberatung Unabhängigkeit Umfassende operative Erfahrung Bewährte Methoden Globale Erfahrung in der Energiewirtschaft Ihr Vorteil Technische Beratung Erfahrene technische Experten Umfangreiche praktische Erfahrung Operatives Verständnis der komplexen Komponenten und Systeme 7

8 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 8

9 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 9

10 2 Europäische Verbundsysteme ENTSO-E Mitglieder 41 ÜNB aus 34 Staaten sind Mitglied der ENTSO-E (the European Network of Transmission System Operators for Electricity 10

11 2 Europäische Verbundsysteme - Netzgebiete Innerhalb der ENTSO-E gibt es 5 Verbundsysteme,die untereinander nicht synchron sind. Elektrische Energie zwischen diesen Verbundsystemen kann nur in Form von Gleichstrom über Hochspannungs- Gleichstrom- Übertragung (HGÜ) oder HGÜ-Kurzkupplungen (GKK) übertragen werden Quelle: 11

12 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 12

13 2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

14 2 Europäische Verbundsysteme Hydro is gathered from storage hydro, run of river, pure pumped storage and mixed pumped storage Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

15 2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

16 2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

17 2 Europäische Verbundsysteme Renewable generation excluding hydro includes non-fossil energy sources: wind; solar; geothermal; wave; tidal; biomass; landfill gas; sewage treatment plant gas and biogases Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

18 2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

19 2 Europäische Verbundsysteme The non renewable part of hydro related to pumped storage is included Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

20 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 20

21 2 Europäische Verbundsysteme Der physische Lastfluss zwischen zwei Ländern ist nicht zwingend identisch mit dem Handelsaustausch. Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

22 2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

23 2 Europäisches Verbundsystem Der maximale stündliche Anteil bezieht sich nicht auf die zeitgleiche Stunde der einzelnen Länder. Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

24 2 Europäische Verbundsysteme Der Importanteil am Jahresverbrauch bezieht sich auf den kommerziellen Bezug. Phys. Loops und Transit sind nicht betrachtet. Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

25 2 Europäische Verbundsysteme Der maximale stündliche Anteil bezieht sich nicht auf die zeitgleiche Stunde der einzelnen Länder. Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during

26 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 26

27 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich CEER Benchmarking Report 5.1 on the Continuity of Electricity Supply/Ref: C13-EQS Revised version: 11 February

28 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich Versorgungszuverlässigkeit Systemsicherheit CEER Benchmarking Report 5.1 on the Continuity of Electricity Supply/Ref: C13-EQS Revised version: 11 February

29 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 29

30 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle: 30

31 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: defektes Relais 1 Quelle: 31

32 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: mangelnde Erzeugungskapazität 2 Quelle: 32

33 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 3 Ursache: Marktsplittung Netzzustand Quelle: 33

34 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Lichtogen zwischen Baum und Leitung (Lukmanier-Ltg. 380kV) mit Folgeausfall einer zweiten Ltg. 4 Quelle: 34

35 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Spannungskollaps infolge zu geringer Blindleistungseinspeisung 5 Quelle: 35

36 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Überlastabschaltung einer 132-kV Übertragungsleitung infolge fehlerhafter Abschaltplanung / Anlagendokumentation 6 Quelle: 36

37 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: umfangreiche Leiterseilrisse und Mastbrüche infolge aussergewöhnlicher Grosswetterlage mit Nassschnee und Starkwind 7 Quelle: 37

38 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Separate Betrachtung Quelle: 38

39 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Störfall in einem UW mit folgenden KW- Ausfällen aufgrund Spannnungseinbruch 8 Quelle: 39

40 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Ausfall einer 500 kv- Ltg. zwischen Kalifornien und Arizona 9 Quelle: 40

41 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 10 Ursache: allgemeine Überlastung des Netzes in 20 von 28 Bundesstaaten Indiens Quelle: 41

42 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 380-kV-Ems-Freileitungskreuzung Norwegian Pearl Quelle: 42

43 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle: 43

44 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle: 44

45 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen :10:06 22:10:30 Quelle:UCTE (2007): Final Report System Disturbance on 4 November

46 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle:UCTE (2007): Final Report System Disturbance on 4 November

47 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle:UCTE (2007): Final Report System Disturbance on 4 November

48 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursachen: mangelhafte Abschaltplanung mit kurzfristigen Änderungen 11 48

49 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursachen: Ursprünglich geplante erhebliche Reduzierung der Transportleistung konnte aufgrund rechtlicher Vereinbarungen nicht mehr angepasst werden 12 49

50 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursachen: Die anderen beteiligten ÜNB (heute 50Hertz und Amprion) wurden nicht rechtzeitig informiert, so dass diese keine Chance mehr hatten, sich anzupassen 13 50

51 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 14 Ursachen: zwischen den Netzbetreibern nicht korrekt ausgetauschte und aktualisierte Grenzwerte der 400kV-Ltg zwischen den UW Landsbergen und Wehrendorf 51

52 Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 52

53 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes Europas Energielandschaft (insbesondere auch die deutsche) steht vor bzw. ist bereits in einem tiefgreifenden Wandel, der geprägt ist von: Änderung der Erzeugungsstruktur (Erzeugerart und standorte, zentral dezentral) Weiterer Anstieg der Handelsaktivitäten (day ahead, intraday, Regelenergie, ) Flexibilisierung der Erzeugung um an möglichst vielen Marktsegmenten zu partizipieren Folgen u.a sind: Zunehmende Dynamisierung der Lastflüsse bei steigenden Gradienten Stark steigender Netzausbau mit Zunahme von baubedingten Sonderschaltzuständen Zunahme ausserplanmäßiger Lastflüsse zwischen ÜNB (Loops) Stichwort: Planung von Phasenschiebern an den Schnittstellen zur Regelzone der 50Hertz durch Polen und Tschechien Ursachen bzw. Auslöser für systemgefährdende Ereignisse sind grundsätzlich folgenden Bereichen zuordenbar, die in einem komplexen Zusammenhang stehen. Einspeisung und Abnahme 1 Netzbetrieb 3 6 Markt

54 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes Neue Verordnungen schrittweise ab 2015 (EC/ACER/ENTSO-E Network Codes) Quelle: Quelle: Quelle: Connection Codes: Requirements for generators (RfG) Demand Connection (DCC) High Voltage Direct Current Connection (HVDC) Operational Codes: Operational Security (OS) Operational Planning and Scheduling (OPS) Load Frequency Control & Reserves (LFCR) Emergency Procedure and Restoration (EP) Market Codes: Electricity Balancing (EB) Capacity Allocation & Congestion Management (CACM) Forward Capacity Allocation (FCA) 54

55 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes Neue Verordnungen ab 2015 (EC/ACER/ENTSO-E Network Codes) Quelle: Quelle: Quelle: Connection Codes: Requirements for generators (RfG) Demand Connection (DCC) High Voltage Direct Current Connection (HVDC) Operational Codes: Operational Security (OS) Operational Planning and Scheduling (OPS) Load Frequency Control & Reserves (LFCR) Emergency Procedure and Restoration (EP) Market Codes: Electricity Balancing (EB) Capacity Allocation & Congestion Management (CACM) Forward Capacity Allocation (FCA) 55

56 Sie erreichen uns Dirk Behrendt Head of Section Grid Code Compliance E dirk.behrendt@dnvgl.com T M SAFER, SMARTER, GREENER 56