Herausforderungen für das Netzkapazitäts- und Netzsicherheitsmanagement. Dr. Xin Guo

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1 Herausforderungen für das Netzkapazitäts- und Netzsicherheitsmanagement Dr. Xin Guo

2 Netzkapazität und Netzsicherheit Einschätzung 2009 aktuell verschärfte Probleme Pumplast Pumpspeicherleistung Mittlerer Beitrag regenerative und KWK- Erzeugung 50% Konventionelle Erzeugung 50,2-Hz-Problem Spannungskollaps Blindleistungspönale Power2Gas bei Leistungsüberschüssen und -defiziten? keine lokalen Kurzzeitspeicher Netzausbau zu teuer und zu langsam (EISMAN-Dauereinsatz) 5%-Ansatz ohne Netzausbaupflicht? 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 2

3 Netzkapazitätsmanagement Das Netzkapazitätsmanagement umfasst alle markt- und netzbezogenen Maßnahmen zur maximalen Integration erneuerbarer Energie und zur Begrenzung des erforderlichen Netzausbaus. Für die Netzleitebene sind die Maßnahmen z.b. für Netzkomponente: Freileitungs-Monitoring, Trafoüberlast-Monitoring, Adaptives n - 1, Blindleistungsmanagement und Spannungsregelung Erzeuger: Einspeisemanagement Verbraucher: Lastmanagement Speicher: Speichermanagement Mit diesen Maßnahmen soll ein sicherer, wirtschaftlich optimierter (z.b. nach 5%-Ansatz) und nach Fahrplan geregelter Netzbetrieb erreicht werden BTC AG / Dr. Xin Guo 3

4 Netzkapazitätsmanagement Um die Netzkapazität voll ausnutzen zu können, wird das Netz an der Belastungsgrenze gefahren. Belastungsgrenzen sind jedoch dynamisch, z.b. bei Freileitungs-Monitoring: Adaptives n 1 Trafoüberlast-Monitoring (siehe folgende Folien) Die Netzkapazität kann dadurch theoritisch verdoppelt werden, sie kann in der Praxis jedoch aus verschiedenen Gründen nur eingeschränkt erhöht werden BTC AG / Dr. Xin Guo 4

5 Trafo-Überlast-Monitoring G G G G G G Quelle: Universität Stuttgart, EWE 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 5

6 Trafo-Überlast-Vorhersage Quelle: BTC 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 6

7 Trafo-Überlast-Monitoring: Herausforderung R th = const. R th = R th,model Quelle: Universität Stuttgart, EWE 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 7

8 Einspeisemanagement MV, LV HV? 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 8

9 Einspeisemanagement Einsatzstatistik.. HöS: Übertragung = Übertragung n-1 permanent erfüllt werden muss f, Spannungsproblem, Überlastung. HS: von Vertelung zur Sammlung NSM (HS) TSM (MS) SSM (HöS) Leitung als Sammelstelle überlastet Netztopologie ungünstig. MS: von Verteilung zur Sammlung Trafo als Sammelstelle überlastet Spannung als Hauptproblem NSM Netzsicherheitsmanagement; TSM Trafosicherheitsmanagement; SSM - Systemsicherheitsmanagement 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 9

10 Einspeisemanagementprozess Prognose Abregelung Sensitivitäts-/ Topologie Analyse Abrechnung Wind-, PV- und Lastprognose Redispatching Verteilungsregel Web Anwendung Vorausschauender Lastfluss Lastverschiebung Befehl- Generierung Veröffentlichung Engpassmanagement Topologie- Ändeerung Rücknahme Archiv, Tagebuch und Bild Vordefinierte Schaltfolge OPF Rücknahme- Regel Bericht 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 10

11 Einspeisemanagement: Herausforderung parallel laufende Prozesse (vor, während, nach der Abregelung) möglichst viel Automatismus unter Stresssituation erwünscht Erstellung von Wind-, PV-Leistungs- und Lastprognosen, z.b. über Prognosen gleichzeitig Lastestimation auf Basis der Topologiehistorie vorausschauende Lastflussberechnungen parallel laufende Befehlsausgaben 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 11

12 Blindleistungsmanagement Quelle: swissgrid 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 12

13 Blindleistungsmanagement HS MS Q G G G GRID Agent PRINS 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 13

14 Blindleistungsmanagement: Herausforderung Regler: Downlineloading über CIM Unabhängigkeit vom eingesetzten Netzleitsystem Windpark: Kraftwerkseigenschaft 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 14

15 Spannungsregelung G P U S Netz /S EEG =10 S Netz /S EEG =50 S Netz /S EEG =100 Quelle: University Ilmenau 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 15

16 Netzkapazitätsgrenze (P) Netzkapazität und Spannungsregelung Lokaler Regler Trafostufung mit Messwerten im Netz 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 16

17 Verfahren der Spannungsregelung U Lokal U Trafostufung U EISMAN U Koordination U OPF U FACTS 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 17

18 Spannungsregelung: Herausforderung Grenze Netzausbau EISMAN FACTS OPF Koordination Trafostufung Lokal 0% 50% 100% 150% 200% 250% P/P max (Netztopologie abhängig) 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 18

19 Lastmanagement Spannung [kv] Netz- und marktbezogene Maßnahmen b) 1 2 Netzbezogene Maßnahmen ÜNB Netzbezogene Maßnahmen VNB a) marktbezogene Maßnahmen ÜNB marktbezogene Maßnahmen VNB Letztmaßnahmen Deaktivierung der Transformatorspannungsregelung Beginn des unterspannungsabhängigen Lastabwurfs 360 Zeit Anforderung an Reaktionszeit Infoquelle: FNN 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 19

20 Lastmanagement Ursprüngliche Bezugsoptimierung gewinnt wieder an Bedeutung Lastabwurf, Spitzenlast-Reduktion und Lastverschiebung Schaltmittel (befehlsgesteuert): Notstromaggregate, BHKW, Nachtspeicher, Verbraucher und Leitungsabgang Regelung (sollwertgesteuert): BHKW, Leistungsvorgabe für Verbraucher 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 20

21 Speichermanagement Quelle: Research Center Jülich 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 21

22 Speichermanagement: Herausforderung Residuallast BTC AG / Dr. Xin Guo 22

23 Speichermanagement Power2Gas E-KFZ Haus- und Industriespeicher, thermischer Speicher im Verteilnetz 2013 BTC AG / Dr. Xin Guo 23

24 Ausblick Netzsicherheit verlangt das Lastmanagement auch von Kunden, deren EEG- Anteile noch nicht sehr hoch sind. Übergang von Steuerung zur (zentralen bzw. dezentralen) Regelung, z.b. Netzregler für das Blindleistungsmanagement oder Blindleistungsregler für das Mittel-spannungsnetz Übergang von Steuerung zur (verteilten bzw. dezentralen) Regelung beim Einspeisemanagement braucht auch eine neue gesetzliche Regelung, z.b. besteht keine Netzausbaupflicht, wenn die abgeregelte Energie unter 5% der gesamten Energiemenge steht Die Experten sind inzwischen einig, dass die Netzprobleme zunächst lokal gelöst werden sollen, bevor diese auf höhere Netzebenen delegiert werden. Auf Basis vom Netzkapazitätsmanagement ist ein fahrplanfähiges Verteilnetz eine denkbare Lösung (Netz als Kraftwerk) BTC AG / Dr. Xin Guo 24

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