Dynamische Netzkomponenten für dynamische Netze MVDC PLUS Managing the future grid Dr. Alexander Rentschler Hannover Messe

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1 Dynamische Netzkomponenten für dynamische Netze MVDC PLUS Managing the future grid Dr. Alexander Rentschler Hannover Messe siemens.com/mvdc

2 Neue für die Netze durch Dezentralisierung und erneuerbare Energien Vergangenheit: Unidirektionaler Energiefluss HS MS NS durch Wechselspannung (AC) Hochspannungsübertragungs- Netzwerk 220 kv Regionales Verteilnetz 110 kv Mittelspannungs- Verteilungsnetzwerk 33 kv Niederspannungsbereich 1 kv Seite 2

3 Neue für die Netze durch Dezentralisierung und erneuerbare Energien Vergangenheit: Unidirektionaler Energiefluss HS MS NS durch Wechselspannung (AC) Hochspannungsübertragungs- Netzwerk 220 kv Regionales Verteilnetz 110 kv Mittelspannungs- Verteilungsnetzwerk 33 kv Niederspannungsbereich 1 kv Seite 3

4 Neue für die Netze durch Dezentralisierung und erneuerbare Energien Vergangenheit: Unidirektionaler Energiefluss HS MS NS durch Wechselspannung (AC) Hochspannungsübertragungs- Netzwerk 220 kv Regionales Verteilnetz 110 kv Mittelspannungs- Verteilungsnetzwerk 33 kv Niederspannungsbereich 1 kv Gegenwart: Omnidirektionale Energieflüsse, die Steuerung bedürfen steigende Entfernungen Seite 4

5 Energiesystem Anforderungen an das Netzwerk Prosumer Protection Automation Communication Metering Industrial cogeneration Industrial cogeneration Small power plant Onshore wind District heating and cooling Storage Private photovoltaics Prosumer applications E-Mobility Combined heat and power Energy mgmt. and control Photovoltaics Traction converter Engine Storage Engine Heat pump Microgrid control Transmission Distribution Consumption Transmission control center Transmission substation HVDC/ grid access FACTS MVDC PLUS Distribution substation Transformer substation Distribution control center Residential area Central power plant Offshore wind Pumped storage power plant Infrastructure Industry Electrification Automation Digitalization Seite 5

6 MVDC PLUS Die Technologie der nächsten Generation Entfernungen überbrücken Wie sollen wir Inseln, Plattformen und abgelegene Gebiete verbinden? Schwache und instabile Netze verbinden Wie werden wir Netze integrieren und stabilisieren? Höhere Übertragungskapazität Wie können wir die bestehende Infrastruktur verbessern? 1 2 Konverter Turm IGBT basierter SVC PLUS Technologie Control & Protection Übertragungsautonomie in Leistungsbereichen bis zu 150 MW erzielen Wie werden wir die erweiterten Anforderungen als DSO erfüllen? Eine neuentwickelte Mittelspannungs- Gleichspannungsübertragungslösung (MVDC) im Bereich 30 bis 150 MW Reduzierung des Fußabdrucks Welcher ist der beste Weg für Netzwerk-Upgrades mit wenig visuellen Beeinträchtigungen? Seite 6

7 Schwache und instabile Netze verbinden Wie werden wir Netze integrieren und stabilisieren? Wachsende Anzahl von dezentralen und volatilen Energie-Quellen Schwache Netzwerke stabilisieren Hochwertige Energie- Versorgung bereitstellen Lastfluss optimieren und steuern Insellösungen bedienen MVDC Seite 7

8 Schwache und instabile Netze verbinden Wie werden wir Netze integrieren und dynamisch steuern? Lastfluss-Steuerung durch MVDC: Netze durch aktive Elemente verbinden, die Lastfluss steuern und Blindleistung bereitstellen Netze mit unterschiedlichen Frequenzen, Spannungsebenen entkoppeln und mit DC Verbindung aufwerten MVDC Seite 8

9 Schwache und instabile Netze verbinden Wie werden wir Netze integrieren und stabilisieren? Lastfluss-Steuerung durch MVDC: Netze durch aktive Elemente verbinden, die Lastfluss steuern und Blindleistung bereitstellen Netze mit unterschiedlichen Frequenzen, Spannungsebenen entkoppeln und mit DC Verbindung aufwerten MVDC Einfache Einbindung volatiler Energie-Quellen Sicherstellung der Stromversorgung, Stromaustausch zwischen Netzen zur Verlustminimierung und Asset- Optimierung Netz-Stabilisierung, Lastfluss-Steuerung, Netz-Unabhängigkeit Verbesserte Netz- Qualität Seite 9

10 Entfernungen überbrücken Wie sollen wir Inseln, Plattformen und abgelegene Gebiete anbinden? Einzelne Inselnetze verbinden (z. B. Inseln, Industrien, kleine Städte) CO 2 Fußabdruck reduzieren und Umweltverschmutzung vorbeugen (z. B. Vermeidung Diesel-Generatoren) Entfernung für 110kV AC Leitungen sind begrenzt durch die entstehenden Blindleistungsverluste DSO Seite 10

11 Entfernungen überbrücken Wie sollen wir Inseln, Plattformen und abgelegene Gebiete anbinden? Kompakte und kosteneffiziente Mittelspannungs- Gleichspannung-Verbindungen installieren Gleichspannung-Verbindung durch Kabel oder kompakte Oberleitungen Wirtschaftliche Stromübertragung über große Distanzen Black-Start-Funktionalität von autarken Gebieten über Fernleittechnik DSO MVDC MVDC Seite 11

12 Entfernungen überbrücken Wie sollen wir Inseln, Plattformen und abgelegene Gebiete anbinden? Kompakte und kosteneffiziente Mittelspannungs- Gleichspannung-Verbindungen installieren Gleichspannung-Verbindung durch Kabel oder kompakte Oberleitungen MVDC Wirtschaftliche Stromübertragung über große Distanzen Black-Start-Funktionalität von autarken Gebieten über Fernleittechnik DSO MVDC Reduzierte visuelleund Umweltbeeinträchtigungen (Genehmigung & CO2 Reduzierung) Kostenreduzierung für Transport, Lagerung und Instandhaltung von Dieselgeneratoren als Beispiel Reduzierter Investitionsaufwand aufgrund höherer MS Lieferantenbasis Kostenvorteil durch höhere Effizienz im Vergleich zu HVAC Seite 12

13 Höhere Einspeisekapazität Wie können wir die bestehende Infrastruktur verbessern? Herausforderung Leistungserhöhung der bestehenden Leitungen zur Gewährleistung des steigenden Strombedarfs Stadtzentren mit außerhalb liegenden Übertragungssystemen verbinden Netz-Stabilität ohne Erweiterung der Netze verbessern Seite 13

14 Höhere Einspeisekapazität Wie können wir die bestehende Infrastruktur verbessern? Umbau von vorhandenen Wechselspannung AC auf Gleichspannung-System DC ermöglicht höhere Leistungsübertragung Netz-Stabilität mit MVDC PLUS System verbessern (basierend auf STATCOM Technologie) Seite 14

15 Höhere Einspeisekapazität Wie können wir die bestehende Infrastruktur verbessern? Umbau von vorhandenen Wechselspannung AC auf Gleichspannung-System DC ermöglicht höhere Leistungsübertragung Netz-Stabilität mit MVDC PLUS System verbessern (basierend auf STATCOM Technologie) Netzwerk-Ausbau vermeiden Erhöhte Asset-Nutzung bei bis zu 20 80% mehr Leistungsübertragung MVDC PLUS Konverter bieten Netz-Stabilisierungs- Eigenschaften Seite 15

16 Übertragungsautonomie in Leistungsbereichen bis zu 150 MW erzielen Wie werden wir die erweiterten Anforderungen als DSO erfüllen? Regionen ohne Hochspannungs-Anbindung verbinden Direkte Anbindung von Energie-Erzeugern an Regionen mit erhöhtem Energie-Bedarf Mehr Übertragungsautonomie erhalten Kostenreduzierung für Übertragungsleitungen Seite 16

17 Übertragungsautonomie in Leistungsbereichen bis zu 150 MW erzielen Wie werden wir die erweiterten Anforderungen als DSO erfüllen? Direkte MVDC Übertragungs- Verbindungen und Netzknoten errichten MVDC Seite 17

18 Übertragungsautonomie in Leistungsbereichen bis zu 150 MW erzielen Wie werden wir die erweiterten Anforderungen als DSO erfüllen? Direkte MVDC Übertragungs- Verbindungen und Netzknoten errichten MVDC Höhere Unabhängigkeit von HS Verbesserte Möglichkeiten zur Integration dezentraler Energie-Versorgung Höhere Flexibilität bei der Leitungsplanung Seite 18

19 MVDC PLUS - das Beste von AC und DC Übertragung vereint AC DC AC Wechselspannung AC Gleichspannung DC Einfaches Design Robuste und zuverlässige Technologie Günstig und ohne Anwendung von Halbleiter Technologie realisierbar Einfache Integration in bestehende Übertragungs-Netzwerke Zugrunde gelegte Technologie Seite 22 Wechselspannung Gleichspannung Stromübertragung über große Distanzen Gleiche Übertragung auf niedrigerem Spannungsniveau möglich Keine zusätzliche Blindleistungs-Kompensation notwendig Ermöglicht die Verbindung von asynchronen Netzen Nahtlose Steuerung des Lastflusses Niedriger Anteil an Kurzschluss-Leistung

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Siemens AG Energy Management Division Transmission Solutions EM TS PLM Dr. Alexander Rentschler Freyeslebenstr Erlangen Germany Tel.: Mobile: mailto: alexander.rentschler@siemens.com Frei verwendbar Siemens AG 20XX siemens.com