Effizienzpotenziale mit GIS und NEPLAN nutzen Netzintegration und Anschlussgesuche

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1 Effizienzpotenziale mit GIS und NEPLAN nutzen Netzintegration und Anschlussgesuche Zürich, 27. September 2016

2 Über mich _ : Studium Elektrotechnik, ETH (Zürich) / KTH (Stockholm) _ 2008 heute: Projektleiter für PV- Anlagen, Enecolo AG / Basler & Hofmann AG _ : Doktorat an der ETH, Simulation von Verteilnetzen mit hohem Anteil Solarstrom Christof Bucher, Basler & Hofmann _ 2012 heute: Aufbau und Leitung CAS PV und Solarthermie, HSLU 2

3 Meine Schwerpunkte bei Basler & Hofmann _ Planung von PV-Anlagen _ Diverse Studien und Gutachten _ Energieertrag, Verschattung, Potenzialstudien _ Reflexionen, Blendungen _ Due Diligence, Risikoprüfung _ Netzberechnung mit Solarstrom, Gutachten und Massnahmen für Anschlussbewilligungen _ (Netz-) Regelungskonzepte für PV-Anlagen _ Schnittstelle GIS NEPLAN 3

4 Inhalt dieser Präsentation _ Automatische GIS-NEPLAN-Schnittstelle _ Photovoltaikanlagen in GIS und NEPLAN _ Anschlussgesuche früher, heute und morgen _ Zielnetzplanung _ Berechnung von Netzverlusten _ Übersicht über dezentrale EEA _ Netzintegration von Solarstrom 4

5 Automatische GIS-NEPLAN- Schnittstelle 5

6 Konzept der automatischen GIS-NEPLAN-Schnittstelle NEPLAN-Operateur automatische GIS-NEPLAN- Schnittstelle inkl. GIS-Connect GIS-Datenbank- Server GIS-Operateur 6

7 Photovoltaikanlagen in GIS und NEPLAN 7

8 Wirkleistung in kw Photovoltaik: Relevante Daten für Netzsimulationen Tagesgang Produktion 5 kwp-pv-anlage Tageszeit in Stunden S 30 W 30 O 30 N 20 OW 30 _ Ausrichtung und Neigung beeinflussen das Einspeiseprofil der PVA. _ «PVA, 5 kw» ist für eine genaue Netzsimulation ungenügend. Basler & Hofmann, Meteonorm 8

9 Anforderungen an die Dokumentation der PVA _ DC-Nennleistung in kwp (Modulleistung bei STC) _ AC-Nennleistung in kva (Wechselrichterleistung) _ Einstellungen Wechselrichter (cos φ, max. Rückspeisung,...) _ Ausrichtung (0 = Nord, 90 = Ost, 180 = Süd) _ Neigung (0 = horizontal, 90 = Fassade) _ Diverse weitere Angaben sind für die Dokumentation relevant, werden aber in der Simulation nicht direkt benötigt. 9

10 Dokumentation der PVA, Beispiel Geonis 10

11 Prozess der Netzsimulation mit PV _ PV-Anlagen (bewilligte und gebaute) werden im GIS nachgeführt _ Die GIS-NEPLAN-Schnittstelle stellt die wichtigsten PV- Anlageparameter in NEPLAN zur Verfügung _ Worst Case Simulation: Netzbelastung / Spannungsanhebung mit AC-Nennleistung der PV-Anlagen berechnen (3%-Regel nach DACHCZ) _ Wenn es kritisch wird, eine exakte Simulation durchführen: Statt Netzausbau Simulation unter Berücksichtigung von Ausrichtung, Neigung, Blindleistung etc. 11

12 Anschlussgesuche früher, heute und morgen 12

13 Methoden zur Beurteilung von Anschlussgesuchen _ Excel, mathematisch analytisch, U = R*I geeignet für einzelne Anlagen _ NEPLAN DACH geeignet für vereinzelte Anlagen _ NEPLAN geeignet mehrere Anlagen _ NEPLAN automatisiert geeignet für beliebig viele Anlagen 13

14 Automatisierte Berechnung von Anschlussgesuchen _ Ziel: _ PV-Solarkataster zeigt Solarpotenzial der Dächer _ PV-Netzkataster zeigt Solarpotenzial des Netzes _ Methode: _ System berechnet für jedes Gebäude automatisch die maximale Anschlussleistung _ Darstellung im GIS _ Nutzen: _ Bearbeitung von Anschlussgesuchen geht viel schneller 14

15 Schritt 1: Leitungskataster Neplan _ Erfassung der Leitungen im GIS. Basler & Hofmann AG 15

16 Schritt 1: Leitungskataster Neplan _ Erfassung der Leitungen im GIS. _ Daten mit GIS-NEPLAN-Schnittstelle für NEPLAN aufbereiten. Basler & Hofmann AG 16

17 Schritt 2: Bestehende PV-Anlagen berücksichtigen _ Bestehende dezentrale Erzeuger berücksichtigen (automatisch mit Schnittstelle). _ Für Netzpotenzialstudien: Solarkataster berücksichtigen. Basler & Hofmann AG 17

18 Schritt 3: Max. Rückspeisung je Hausanschluss Basler & Hofmann AG _ Berechnen der maximal zulässigen Anlageleistung je Verknüpfungspunkt (nach DACHCZ oder «besser»). _ Noch nicht bewilligte Anlagen werden nicht berücksichtigt. _ Anzeigen der Daten, z. B. im GIS. _ Beispiel in Grafik links: _ Rot: Strom ist limitierend _ Blau: Spannung ist limitierend 18

19 Schritt 4: Solarpotential der Dächer berechnen _ Solarpotential für jeden Verknüpfungspunkt aus Solarkataster generieren. _ Bei mehreren Dachflächen je Verknüpfungspunkt: Kumulieren des Solarpotentials. Basler & Hofmann AG 19

20 Schritt 5: Solarpotential des Netzes berechnen _ Beantwortung der Frage: Wie viel Solarstrom kann das ganze Verteilnetz verkraften? _ Szenario: Maximal zulässige Einspeiseleistung, wenn alle Anlagen gebaut werden. _ Beispiel in Grafik links: _ Rot: Strom ist limitierend _ Blau: Spannung ist limitierend Basler & Hofmann AG 20

21 Zielnetzplanung 21

22 Wie soll das Netz von morgen aussehen? _ Netzdaten / Netzsimulationen sind der Schlüssel zur Antwort. _ Variantenstudien leicht gemacht: _ Ist-Zustand für verschiedene Last- und Einspeiseszenarien simulieren _ Mit / ohne Netzverstärkung 22

23 Berechnung von Netzverlusten mit Photovoltaik 23

24 Grundlage: Netzdaten VERSION 3 PROJECT D:\ _Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbe CTIME :53:00 NETW_TYPEELEC NEPLAN_LIB D:\ _Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbe PROTECTION_LIB USER_DATA D:\ _Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbe USER_DATA D:\ _Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbe LINE_LIB TR2_LIB GEN_LIB ASM_LIB LOAD_LIB SYM_LIB D:\ _Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbe ROOT_NET # PARAMETERS CANVAS_TY XOFFSET NET_LAYER Wolfswinkel 2 0 GRAPH_LAY Electrical Data # KEYWORDID DESCRIPTIO UN FROM NODE TS TS LINE E30811x40 CEANDER 3x 0.4 TS FEEDER F Feeder Dora-S 11 TS MV TR2 TR Trafo Dora-Staudinger-StrasTS MV LOAD L-BBS-17 Bärenbohlstra 0.4 k-bbs-17 _ Netzmodell, automatisch erstellt aus GIS. _ Netzmodell ist in *.cde-datei von NEPLAN erfasst _ PV-Anlagen, automatisch erstellt aus GIS, SAP, IS-E o. ä. oder aus einem Solarkataster. _ PV-Anlagen sind in *.ndb- oder *.ndt-datei von NEPLAN erfasst Basler & Hofmann AG 24

25 Berechnung der Netzverluste Varianten: _ Ohne PV-Anlagen _ Mit wenigen PV-Anlage _ Mit dem «Vollausbau» gemäss Solarkataster 25

26 Berechnung der Netzverluste: Resultate _ Die ersten x PV-Anlagen entlasten das Verteilnetz (Netzverluste, Energiefluss, evtl. Lastspitze). _ Werden weitere PV-Anlagen installiert, wird das Verteilnetz belastet. _ Ab einer gewissen Menge PV ist das Verteilnetz zeitweise überlastet. Basler & Hofmann AG 26

27 Übersicht über dezentrale EEA 27

28 Wer speist wann, wo und wie viel ein? _ Aufruf Swissgrid per , Januar 2016: «Wir möchten Sie bitten, Ihre Schutzparameter im beiliegenden Excel- Sheet bis Ende März 2016 zu erfassen». _ Die Übersicht über dezentrale EEA wird zunehmend systemkritisch. _ Wir wissen heute noch nicht, welche Informationen von dezentralen EEA wir für den sicheren Netzbetrieb «plötzlich» benötigen. Eine gute Erfassung der Anlagen wird sich auszahlen! 28

29 Analysemöglichkeiten Sind die PV-Anlagen wie vorgeschlagen im GIS erfasst, können z. B. folgende Fragen beantwortet werden: _ Wie viele kwp wurden vor 2015 installiert? _ Welcher Prozentsatz der PV-Anlagen trennt sich bei 50.2 Hz vom Netz? _ Welches ist die maximale Rückspeisung aller PV-Anlagen unter Berücksichtigung der realen Ausrichtungs- und Neigungswinkel? 29

30 Netzintegration von Solarstrom 30

31 Massnahmen Ist die Aufnahmekapazität des Netzes für Solarstrom überschritten, so können folgende Massnahmen geprüft werden: _ Blindleistungsregelung (lokal) _ Wirkleistungsbegrenzung abzüglich Eigenverbrauch (z. B. als Bedingung für einen attraktiveren Rückliefertarif) _ Neubewertung Tag-Nacht-Tarif, Anreize für dynamische Laststeuerung (z. B. Wirkleistungsbegrenzung) _ Aufbau «Smart Grid» 31

32 Fazit Eine gute Netzdokumentation ist die Eintrittskarte zu zahlreichen Anwendungen, welche sind. früher nicht nötig heute nice to have und morgen dringend notwendig Empfehlung: Investieren Sie in eine nachhaltige Netzdokumentation, sonst machen Sie die Arbeit doppelt. 32

33 Christof Bucher, Projektleiter Basler & Hofmann Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Christof Bucher 33