Dr.-Ing. Britta Buchholz, Abteilungsleiterin Elektrische Systemberatung, Weiterentwicklungsbedarf und Anforderungen an die Modernisierung

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1 Dr.-Ing. Britta Buchholz, Abteilungsleiterin Elektrische Systemberatung, Weiterentwicklungsbedarf und Anforderungen an die Modernisierung der Netzinfrastruktur

2 Weiterentwicklungsbedarf: Wie kann man mehr erneuerbare Energie aufnehmen? Weltweiter Blick: Ziele der - Arbeitsgruppe C6-24 Typische Evaluierungsmethoden zur Ermittlung der Kapazitätsgrenzen Beispiel China Methoden zur Steigerung der Integration Erneuerbarer Energien Zusammenfassung Folie 2

3 Technical report Aufnahmekapazität von Verteilnetzen für dezentrale Energieanlagen Ziele Beispiele für lokale Herausforderungen der Integration von dezentralen Energieanlagen im globalen Kontext Identifikation geeigneter Regeln, Methoden und Technologien zur Steigerung der Aufnahmekapazität der Verteilnetze Folie 3

4 20 Länder haben am mitgearbeitet Kontinent Afrika Asien Australien Europa Nordamerika Länder Südafrika China, Japan, Südkorea Australien, Neuseeland Österreich, Belgien, Tschechien, Dänemark, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Irland, Italien, Norwegen, Portugal, Spanien, Großbritannien Kanada, USA Folie 4

5 Herausforderungen durch Integration von dezentralen Energieanlagen und Einfluss auf das System Herausforderungen Thermische Grenzen Spannungshaltung Netzqualität Einfluss auf System Schnellere Alterung und Verschleiß von Transformatoren, Schaltanlagen, etc. Häufigere Spannungshaltungseingriffe höherer Verschleiß z.b. von Stufenschaltern Höhere Verluste durch Oberschwingungen, hohe Spannungsänderungsgradienten, Flicker, etc. Kurzschlussströme Schädigung von Netzanlagenkomponenten Lastflussumkehr Inselbildung Einfluss auf Betriebsführung, Schutzkonzepte und Anlagen Netzbetrieb meist nicht vorbereitet auf Inselbildung > Begrenzung dezentraler Energieanlagen (published,, Folie 5

6 VNBs in der Welt setzen vereinfachte Berechnungen und Methoden für sichere Grenzwertabschätzung ein Maximaler Anteil der aggregierten Nennleistung der Einspeisung dezentraler Energieanlagen an der Kapazität des Transformators oder der Schaltanlagen > variiert länderspezifisch Kurzschlussleistung der dezentralen Anlagen, z.b. max. 10% am Anschlusspunkt (Point of Common Coupling) Maximaler Spannungsanstieg durch dezentraler Energieanlagen z.b. max. 2% während Schwachlast und maximaler Einspeisung Vereinfachte Methoden enthalten hohe Sicherheitszuschläge. > Detailliertere Analysen nötig, um Netze besser zu nutzen Folie 6

7 State Grid Corporation of China (SGCC) Unterstützung Lastwachstum von über 15% pro Jahr Kunde East China Grid Company, Beteiligung von SGCC Ziele 120 GW Lastspitze und 15% (über 8000 MW) jährliches Wachstum Optimierung von Energiemanagement und Netzdienstleistungen Erhöhrung der Netzeffizienz Smart grid ABB / Ventyx installerite ein Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) und ein Energiemanagement system (EMS) in der Leitwarte von ECGC ABB Group February 26, 2014 Slide 7

8 Regeln der Netzbetreiber in China Kriterien für Einbindung erneuerbarer Energien SGCC beginnt mit der Entwicklung von neuen Planungsgrundsätzen für Verteilnetzebene Fokus auf PV in Gebieten, wo Strom direkt verbraucht werden kann: weitere > 20 GW bis 2015 angestrebt. Angeschlossene Leistung Spannungsebene Power quality Steuerung und Spannungsregelung IKT, Metering und technische Anforderungen für Netzbeobachtung Spannung/Strom/Frequenzhaltung, Sicherheit, Schutz und Automatisierte Sicherheitsgeräte ABB Group February 26, 2014 Folie 8

9 Power Quality Regeln in China Kriterium Angeschlossene Leistung a. Angemessene Kapazität für dezentrale Energieanlagen b. N-1 Kriterium c. Anbindung von angemessenen Lasten an der Station Für 110kV~35kV Stationen gilt Verhältnis Last thermische Belastungsgrenze: 50% bis 65% bei zwei Transformatoren 67% bis 87% bei drei Transformatoren 75% bis 100% bei vier Transformatoren Zusätzlich muss das Lastverhältnis so gesteuert werden, dass Bedingung a) erfüllt ist, d.h. noch Spielraum für Erzeugung bleibt. ABB Group February 26, 2014 Folie 9

10 Power Quality Regeln in China Power quality 1.Harmonische 2.Langsame Spannungsänderungen 35kV PCC: +- 10% der Nennspannung 20kV 220V: ±7% der Nennspannung am PCC (dreiphasige Einspeisung) 220V: +7% und -10% der Nennspannung am PCC (einphasige Einspeisung). 3.Schnelle Spannungsänderungen Bezieht sich auf die Häufigkeit und Höhe der Änderungen 4.Flicker 5.Voltage unbalance ABB Group February 26, 2014 Folie 10

11 Kriterien basierend auf Verhältnis Last-Erzeugung Folie 11,, ; Fig. 61 Criteria based on the load-to-generation ratio)

12 Methoden zur Erhöhung der Aufnahmekapazität von Netzen für dezentrale Energieanlagen Auswahl weltweiter Methoden zur Steigerung der Netzkapazität Netz: Änderung der Netzkonfiguration, Netzverstärkung, Neubau Kurzschlussleistung: Kurzschlussleistung der dezentralen Energieanlagen, Trafos mit höherer Impedanz und Reihendrosselspulen Spannungsregelung: in HS/MS Umspannwerken, in der Leitung und in der Ortsnetzstation mit regelbaren Transformatoren, Weitbereichsregelung, Zunehmend Blindleistungskompensation Leistungssteuerung der dezentralen Anlagen: Abschalten der Wirkleistung (Einspeisemanagement) Steuerung des Leistungsfaktors Lastflussumkehr: Austauschen von Schutzrelais, Anpassen der Regelkonzepte für Spannungshaltung Zukünftig: Dezentrale Speicher Lastmanagement Weitbereichsregelung für alles Spannungsebenen aktive Elemente Folie 12

13 Deutscher Beitrag zum Bericht zeigt neue Ansätze Ausgewählte innovative Ansätze für mehr Flexibilität im Energiesystem Pilotprojekt: Aktive Spannungsregelung mit Weitbereichsregelung im Verteilnetz Fallstudie 1: Optimierte Algorithmen in Spannungsreglern Fallstudie 2: Strategien für Spannungsregelung durch PV-Wechselrichter Virtuelles Kraftwerk Deutsche Autoren: Martin Braun, Britta Buchholz, Volker Bühner, Adam Slupinski, Thomas Smolka,, Folie 13

14 Zusammenfassung und Ausblick Methoden zur Einschätzung der Aufnahmekapazität von Netzen mit hohem Anteil von dezentralen Energieanlagen weltweit Beispiel China Beispiele für Methoden zur Steigerung der Aufnahmekapazität Deutschland wird bei Umsetzung der Energiewende beobachtet Wichtig für wirtschaftliche Gestaltung der Energiewende sind Lernkurven und Skaleneffekte Folie 14

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