Leistungselektronik bei DSO und TSO. Mirko Düsel, Siemens AG, Energy Management, CEO Transmission Solutions Oktober 2016

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1 Leistungselektronik bei DSO und TSO Mirko Düsel, Siemens AG, Energy Management, CEO Transmission Solutions siemens.com

2 Wir wissen zwar nicht, wie die Zukunft aussieht aber wir bereiten unser Stromnetz schon mal darauf vor. Seite 2

3 Warum? Punktgenaue Energielieferung Flexibilität/ Stabilität Entfernung Versorgungssicherheit Grenze Erzeuger Verbraucher verwischt immer mehr Schwankende Erzeugung erneuerbarer Energie Große Distanz zwischen Erzeuger und Verbraucher Zunehmende Komplexität der Stromerzeugung erfordert intelligente Betriebsmittel Die Anforderungen an das Stromnetz wachsen Seite 3

4 So machen wir Netze seit Werner von Siemens Flüsse bewusst steuern Leistungselektronik als Schlüsseltechnologie Seite 4

5 Von zentraler Stromversorgung und unidirektionalem Netz Dezentrale Stromversorgungssysteme zu dezentralen Stromversorgungssystemen mit bidirektionalem Ausgleich Übertragung Verteilung und Verbrauch Die Energiewelt ändert sich dramatisch Seite 5

6 Pro und Contra der Leistungselektronik Pro Keine mechanisch bewegten Teile, geringe Wartungs- und Unterhaltungskosten und hohe Lebensdauer Hohe Stellgeschwindigkeit, stufenlos regelbar Geringes Gewicht Kleiner Platzbedarf Guter Wirkungsgrad, hohes Potenzial für Energiesparmaßnahmen Contra Netzrückwirkungen Oberschwingungen Geringer Beitrag zum Kurzschlußstrom Kein unmittelbarer Beitrag zur Trägheit (Inertia) des Netzes Bedarf an übergeordneter Regelung Eigenschaften des Netzes werden neu definiert Seite 6

7 Sperrspannung Sperrspannung (Blocking Voltage) in kv [kv] Si Fläche in mm² Entwicklung der Thyristoren für HGÜs 10,0 9,0 ~ Thyristoren/1.000 MW (für beide Umrichterhallen) Lichtgezündete Thyristoren ~800 Thyristoren/1.000 MW ,0 8.5kV ,0 DC-Strom: A, A , , , , , ,0 1.65kV 1,5 <600 Thyristoren/1.000 MW , Entwicklung der Sperrspannung (Blocking Voltage) Entwicklung der Siliziumfläche Seite 7

8 Trends in der Leistungseletronik Diode Thyristor IGBT Max. DC Strom <2 ka 1 ka 6,3 ka 1 ka > 2 ka Max. Spannung 9 kv 1,65 kv 8,5 kv 3,3 kv 6,5 kv Eigenschaften Passiv Einschaltfähigkeit, netzgeführt Ein- und Ausschaltfähigkeit, selbstgeführt Anwendung Diodengleichrichter 1200MW für die kosteneffiziente Netzanbindung von Offshore Windparks TCSC: 100 MVAr 200 TPSC: 100 MVAr 500 SVC: ~50 MVAr ~1.200 HGÜ: 10 GW SIESTORAGE: skalierbar, z. B. 3,5 MVA SIHARBOR: skalierbar, z. B. 12 MVA MGÜ: skalierbar, z. B. 30 MVA SVC PLUS: ±25 MVAr ±500 HGÜ PLUS: 2 GW TCSC: Thyristor Control Series Capacitor TPSC: Thyristor Protected Series Capacitor Seite 8

9 Externe Versorgung Siestorage Hauptkomponenten Stromversorgungssubsystem Siemens Angebot Kunde SIESTORAGE Automation und Netzintegration Netz Smarte Netzwerkkontrolle SCADA Schnelle und akurate Antwortzeiten Mittelspannungsschaltanlage Transformator X Mittelspannungsschaltanlage Transformator Lokale Benutzeroberfläche(HMI)* Sicherstellung der Stromqualität Leistungselektronik ~ = Filter AC/DC Umrichter Umrichterregelung Speichersystemregelung Flexibles und skalierbares Design für viele Anwendungsfälle Daten Logging Li-ion Batteriemodule n Zellen in Serie Li-ion Batteriesystem Batterie Managementsystem Hohe Verlässlichkeit dank Systemredundanz Seite 9 * Human Machine Interface

10 InovCity Évora, Portugal Energiespeicher Pilotprojekt mit EDP Verbesserte Netzstabilität und Sicherstellung der Stromversorgung Pilot Project um lokale Kompetenzen im Bereich der Energiespeicherung und Microgrids zu fördern 472 kw/360 kwh SIESTORAGE System Anwendungsbereich Energiespeicher, Spannungsregulierung, Spitzenlastbetrieb Schlüsselfertig Seite 10

11 SIHARBOR ~ ~ ~ Aus dem Einspeisenetz wird Leistung zur Verfügung gestellt der Bordspannung und Frequenz intelligent angepasst und steht dann an Bord zur Verfügung. Seite 11

12 SVC PLUS Technologie Vereinfachte Single Line 5 X 4 Schnelle Regelungsfunktionen 5 3 Dämpfung von Netzpendelungen 2 ~ ~ 1 Verbesserte Reduzierung von Flicker in industriellen Anwendungen (z. B. Lichtbogenofen) Kompakt und wartungsarm durch Multileveltechnologie Legende 1 SVC PLUS Konverter 2 Ankopplungsdrossel 3 Leistungstransformator 4 Leistungsschalter 5 Ableiter Seite 12

13 Kriftel SVC PLUS FACTS Projekt in Deutschland Gewährleistung der Transportaufgabe im komplexer werdenden Übertragungsnetz Kompakte, geräuscharme, sehr flexibel und schnell regelbare Anlage Dynamischen Spannungsstützung des Übertragungsnetzes Verfügbarkeit: Über 99% -/+300 MVAr; 400 kv (50 Hz) SVC PLUS: Open rack Anwendungsbereich Dynamische Spannungsstützung des Übertragungsnetzes Schlüsselfertig Seite 13

14 Unsere Vision: Flexible und stabile Netze Seite 14

15 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Mirko Düsel, Siemens AG, Energy Management, CEO Transmission Solutions siemens.com