Technische Richtlinien für Erzeugungseinheiten und -anlagen

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1 Technische Richtlinien für Erzeugungseinheiten und -anlagen Teil 3 Bestimmung der Elektrischen Eigenschaften von Erzeugungseinheiten und anlagen am Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsnetz Revision 23 Stand Herausgeber: FGW e.v. Fördergesellschaft Windenergie und andere Erneuerbare Energien

2 1 Bestimmung der Elektrischen Eigenschaften von Erzeugungseinheiten und anlagen am Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsnetz Herausgeber Revision 23, Stand FGW e.v. - Fördergesellschaft Windenergie und andere Erneuerbare Energien Oranienburger Straße Berlin Fon.: +49 (0) Fax: +49 (0) info@wind-fgw.de Internet: Folgende Teile der Technischen Richtlinien der FGW wurden bisher herausgegeben: Teil 1: Teil 2: Teil 3: Teil 4: Teil 5: Teil 6: Bestimmung der Schallemissionswerte Bestimmung von Leistungskurve und standardisierten Energieerträgen Bestimmung der Elektrischen Eigenschaften von Erzeugungseinheiten am Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsnetz Anforderungen an Modellierung und Validierung von Simulationsmodellen der elektrischen Eigenschaften von Erzeugungseinheiten und anlagen (ab Rev.3) Bestimmung und Anwendung des Referenzertrages Bestimmung von Windpotenzial und Energieerträgen Teil 7: Instandhaltung von Kraftwerken für Erneuerbare Energien Rubrik A: Allgemeiner Teil : Rubrik D2: Zustands-Ereignis-Ursachen- Schlüssel (ZEUS) Teil 8: Zertifizierung der Elektrischen Eigengschaften von Erzeugungseinheiten und anlagen am Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsnetz

3 Vorwort 2 Vorwort Die Erarbeitung der Technischen Richtlinien für Windenergieanlagen (seit 1998 auch FGW-Richtlinien genannt) begann 1992 mit dem Ziel, Messverfahren anzugeben, mit denen verlässliche und vergleichbare Daten über Windenergieanlagen (WEA) nach dem neuesten Stand der Technik ermittelt werden können. Die Messungen aus den drei Bereichen - Leistungskurve, Schallemission und Elektrische Eigenschaften - sollten als Grundlage zur Beurteilung von WEA, z. B. in Genehmigungsfragen, bei der Beurteilung von Netzanschlussmöglichkeiten oder für verlässliche Ertragsberechnungen dienen. Inzwischen haben die einzelnen Technischen Richtlinien sowie die von unabhängigen Messinstituten erstellten Prüfberichte in ihren Bereichen Geltung erlangt. Leistungskurven sind Grundlage von Kaufverträgen und Finanzierungszusagen, vermessene Schallemissionswerte finden sowohl in Kaufverträgen als auch im Zuge der Genehmigung Anwendung. Die Vermessung der elektrischen Eigenschaften entsprechend dieser Technischen Richtlinie wird von den Übertragungsnetzbetreibern für Berechnungen zum Anschluss an deren Netze gefordert. Erstellung der Richtlinien Die inhaltliche Gestaltung der Technischen Richtlinien obliegt den entsprechenden Fachausschüssen und Arbeitskreisen. An der Erstellung dieser Richtlinien in den Arbeitskreisen waren beteiligt: Unabhängige Messinstitute, Immissionsschutzbehörden der Bundesrepublik Deutschland, Hersteller von Energieerzeugungseinheiten (EZE) und deren Komponenten, Netzbetreiber, Institute und Hochschulen, Ingenieurbüros, Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN), FGW e.v. - Fördergesellschaft Windenergie und andere Erneuerbare Energien (FGW). Durchführung und Anerkennung der Messungen Die Messungen nach den Technischen Richtlinien können von allen qualifizierten Messinstitutionen durchgeführt werden. Über die Messung ist ein Prüfbericht anzufertigen, dessen wesentliche Ergebnisse nach den in dieser Richtlinie angegebenen Vorgaben in einem Auszug aus dem Prüfbericht (FGW-Stammblatt) zusammengefasst werden können. Es ist jedoch neben den in diesen Technischen Richtlinien beschriebenen Vorgaben zu beachten, dass die Stelle, die diese Messungen anerkennen soll, weitere Anforderungen an die Messinstitution stellen kann. So fordern Zertifizierer von EZE-Messungen nach DIN EN ISO/IEC akkreditierte Messinstitute. FGW-Konformität Unabhängige Messinstitute können die Qualität ihrer Arbeit durch das Führen eines Konformitätssiegels hervorheben. Zu diesem Zweck wird das Siegel unter den Prüfbericht (bzw. Auszug aus dem Prüfbericht) gesetzt. Die Berechtigung zum Führen des Konformitätssiegels kann von unabhängigen Messinstituten beim Nachweis entsprechender Qualitätsmerkmale beantragt werden. Diese sind auf der Internet-Seite der FGW veröffentlicht.

4 Inhaltsverzeichnis 3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Anwendungsbereich Allgemeines Abkürzungen Definitionen Weitere Erläuterungen Durchführung und Auswertung der Messungen an EZE Allgemeine Festlegungen Wirkleistungsabgabe Wirkleistung Leistungsbegrenzter Betrieb durch den Netzbetreiber (Sollwertvorgabe) Leistungsbegrenzung bei Netzfrequenzerhöhung Wirkleistungsgradient (Wiederanfahren nach Spannungslosigkeit): Wiederzuschaltzeit Blindleistungsbereitstellung PQ-Diagramm Blindleistung nach Sollwertvorgabe Q-Übergangsfunktion Q(U) Regelung (Spannungsregelung) Netzrückwirkungen Schalthandlungen Flicker Oberschwingungen Trennung der EZE vom Netz Nachweis der Zuschaltbedingungen Verhalten bei Störungen im Netz Dokumentation der Messergebnisse für EZE Allgemeine Festlegungen Wirkleistungsabgabe Wirkleistung Leistungsbegrenzter Betrieb durch den Netzbetreiber (Sollwertvorgabe) Leistungsbegrenzung bei Netzfrequenzerhöhung Wirkleistungsgradient (Wiederanfahren nach Spannungslosigkeit) Wiederzuschaltzeit... 28

5 Inhaltsverzeichnis Blindleistungsbereitstellung PQ-Diagramm Blindleistung nach Sollwertvorgabe Q-Übergangsfunktion Q(U) Regelung (Spannungsregelung) Netzrückwirkungen Schalthandlungen Flicker Oberschwingungen Trennung der EZE vom Netz Nachweis der Zuschaltbedingungen Verhalten bei Störungen im Netz Durchführung und Auswertung der Messungen an EZA Oberschwingungsmessungen an der EZA Zitierte Normen und Richtlinien Anhang A Herstellerbescheinigung für EZE Anhang B Auszug aus dem Prüfbericht Anhang C Bestimmung der OS-Netzvorbelastung (informativ) Anhang D Durchführung und Auswertung der Messungen an Verbrennungskraftmaschinen 55 Anhang E DC-Quelle zur modulunabhängigen Prüfung von Photovoltaik-Einheiten Anhang F Anforderungen an eine Prüfeinrichtung Anhang G Testplan Anhang H EZA-Regler... 90

6 Einleitung 5 1 Einleitung An der Erstellung der Technischen Richtlinie für Erzeugungseinheiten (EZE) und anlagen Teil 3 (TR3) haben Vertreter aus folgenden Gruppen mitgewirkt: Netzbetreiber Hersteller von EZE und Komponenten Anerkannte Institute und Hochschulen Zertifizierer Alle Beteiligten haben zum Ausdruck gebracht, dass diese Richtlinie als gemeinsame Arbeits-grundlage in den Fragen der Bestimmung der elektrischen Eigenschaften von EZE angesehen wird. Die Grundlage dieser Technischen Richtlinie ist die IEC /3/. Diese Norm bezieht sich auf die Bestimmung der elektrischen Eigenschaften von WEA. Durch eine einheitliche Ermittlung von Messergebnissen und durch die Vereinheitlichung ihrer formalen Behandlung soll eine bessere Anwendung der von den Netzbetreibern herausgegebenen Regelwerke, insbesondere die Richtlinie für den Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen (EZA) am Mittelspannungsnetz des BDEW /1/ (im Folgenden als BDEW MR bezeichnet) möglich sein. Im Zusammenhang mit der Netzanschlussbeurteilung von EZE gehen die Netzbetreiber davon aus, dass nur FGW-Richtlinien konforme Prüfberichte (siehe Vorwort und Auszug aus dem Prüfbericht in Anhang B) anwendbar sind.

7 Anwendungsbereich 6 2 Anwendungsbereich Diese Richtlinie gilt für die Messung und den Test der elektrischen Eigenschaften von EZE und EZA, die ihren Netzanschlusspunkt am Netz der allgemeinen Versorgung in Mittelspannung, Hochspannung und Höchstspannung haben. Für die Bereiche Netzverträglichkeit, Regelfähigkeit am Netz und Spannungseinbruch werden Regeln zur Messung, Test und Bestimmung von Kenngrößen festgelegt. Für die oben genannten Bereiche werden Mindestanforderungen für die Darstellung der Ergebnisse innerhalb eines Prüfberichtes gestellt. Die TR3 stellt die Messergebnisse und Kenngrößen für zwei weitere Technische Richtlinien Modellierung, Validierung und Simulation (TR4) sowie Zertifizierung (TR8) bereit. Mit Hilfe dieser Kenngrößen sowie den Verfahren aus den Richtlinien TR4 und TR8 kann unter Anwendung der Netzanschlussregeln (z.b. /1/, /2/) die Anschlussmöglichkeit einer EZA an das Netz der allgemeinen Versorgung in Mittelspannung, Hochspannung und Höchstspannung geprüft werden.

8 Allgemeines 7 3 Allgemeines 3.1 Abkürzungen BDEW BHKW DIN EMC EMV EN EZA EZE FACTs FGW FNN HS-Netz HöS-Netz IEC ISO MPP MS-Netz NAR PV TR UW VDN WEA ZVEI Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.v. Blockheizkraftwerk: EZE mit Verbrennungsmotor, bei dem neben der elektri-schen auch die thermische Energie genutzt wird Deutsches Institut für Normung e.v. Electromagnetic compatibility Elektromagnetische Verträglichkeit Europäische Norm Erzeugungsanlage: Eine oder mehrere EZE einschließlich allen zum Anschluss und Betrieb erforderlichen elektrischen Einrichtungen, entsprechend /1/ Erzeugungseinheit, einzelne Einheit zur Erzeugung von elektrischer Energie, entsprechend /1/ Flexible Alternate Current Transmission system FGW e.v. - Fördergesellschaft Windenergie und andere Erneuerbare Energien Forum für Netzbetrieb/Netztechnik im VDE Hochspannungsnetz Höchstspannungsnetz International Electrotechnical Commission Internationale Organisation für Normung Maxium Power Point (Solarmodule werden normalerweise im Punkt der maximalen Leistungsabgabe betrieben). Mittelspannungsnetz Netzanschlussregeln Photovoltaikanlage: EZE mit Wechselrichter, bei der die solare Einstrahlung durch PV- Module direkt in elektrische Energie umgewandelt wird (Die PV besteht aus Modulen, die in Abhängigkeit von der solaren Einstrahlung DC- Spannung liefern, sowie den Balance of System (BoS)-Komponenten, zu denen auch der Wechselrichter zählt. Die Einspeisung erfolgt immer über einen Wechselrichter. Der Wechselrichter prägt die elektrischen Eigenschaften der PV ein. Für die Vermessung ist der Wechselrichter maßgeblich) Technische Richtlinie Umspannwerk Verband der Netzbetreiber Windenergieanlage Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.v.