Dr.-Ing. Thomas Benz, Life needs Power, 8. pril 2014 Der HGÜ-Leistungsschalter ist da Wann kommt das HGÜ-Overlay- Netz? pril 22, 2014 Slide 1
Hybrider HGÜ-Leistungsschalter Schnelles Schalten im Millisekundenbereich Betriebsstrom bis 2 k Betriebsspannung bis 320 kv DC bschaltzeit < 5 ms bschaltstrom bis 9 k Verluste < 0,01 % Einfach anpassbar an Spannung und Strom Strombegrenzung, Funktionsprüfung im Betrieb Leistungselektronik wie bei HVDC Light- Technologie Ultra fast disconnector in SF 6 -Technologie http://new.abb.com/a bout/hvdc-grid Current Limiting Reactor Residual DC Current Breaker Hybrid HVDC Breaker Ultrafast Disconnector Main Breaker Load Commutation Switch Normalbetrieb: Strom fließt durch den Low Loss Bypass Proaktives Schalten: Load Commutation Switch sorgt für Übergang des Stromflusses in Main Breaker und Ultra Fast Disconnector öffnet Fehlerklärung: Main Breaker Switch kommutiert Fehlerstrom in die bleiterbank pril 22, 2014 Slide 2
Hybrider HGÜ-Leistungsschalter Komponenten Hybrid HVDC Breaker Main Breaker Current Limiting Reactor Residual DC Current Breaker Ultrafast Disconnector Load Commutation Switch pril 22, 2014 Slide 3
Fehlerschutzkonzepte für HGÜ-Systeme Kurzschluss auf der Übertragungsstrecke DC-Schaltanlage x x x : HGÜ-Leistungsschalter X: C-Leistungsschalter Schnelles Freischalten der fehlerhaften Leitung mit HGÜ-Leistungsschaltern x K E I N bschalten für Fehlerklärung notwendig. pril 22, 2014 Slide 4
Warum HGÜ-Netze? pril 22, 2014 Slide 5
Verbrauchsferne Erzeugung Windenergie auf See und an Land im Norden usbauszenario: 6,5 GW bis 2020 15 GW bis 2030 Quelle: Eckpunkte für die Reform des EEG, BMWE, 21.01.2014 Bild: dena-netzstudie-ii, November 2010 Bild: TenneT TSO GmbH www.tennettso.de Download: 23.12.11 Bild: 50Hertz Offshore GmbH www.50hertz.com/off shore/de Download: 23.12.11 pril 22, 2014 Slide 6
100 Modellbetrachtungen Lastfluss-Szenario 2022 1500 300 3200 200 74 640 LU 75 22 1000 3180 71 1520 2880 72 73 200 FR 41 24 DK 21 NOR 6210 3010 2380 1150 3010 4750 6950 290 800 1090 10 5280 390 160 23 310 600 3100 170 600 5450 5330 82 1070 600 25 SE 1060 83 5910 2810 DK 300 81 84 2830 3410 1920 CZ CZ 500 4370 1120 PL PL 1500 Verstärktes Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch Wegfall der Kernkraftwerke im Süden führt zu starkem Leistungsimport Belastung der Nord-Süd-Trassen nimmt zu Weitere Netzausbaumaßnahmen werden zusätzlich zu EnLG erforderlich Deckung mit Ergebnissen DEN II Studie 400 42 4040 260 76 820 26 Konventionelle Erzeugung / MW Offshore Windkraft / MW FR Vertikale Lasten / MW Lastfluss / MW CH 2030 500 1420 Lastfluss ((n-1)-verletzung) / MW Lastfluss (Überlastung) / MW pril 22, 2014 Slide 7
Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario Punkt-zu-Punkt NOR DK DK SE Konverteranzahl: 8 Konverter NS_2 NS_1 6000 MW 22 21 6000 MW 82 81 OS PL Trassenlänge: 3.103 km Rückgang des Lastflusses im C-Netz um 45 % 71 23 6 verbleibende Engpässe im C-Netz (vormals 11) 72 74 73 24 83 84 PL Netzverluste im C-Netz sinken um 20 % LU FR FR 75 6000 MW CH 41 42 76 25 CZ CZ 6000 MW 26 380 kv 220 kv HGÜ /-Konverter Blindleistungsbedarf im C-Netz nimmt um 90 % ab geringer Bedarf an Blindleistungskompensation in 3 Regionen pril 22, 2014 Slide 8
Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario Multi-Terminal NOR DK DK SE Konverteranzahl: 9 Konverter NS_2 NS_1 6000 MW 22 21 6000 MW 82 81 OS PL Trassenlänge: 2.706 km Höhere Flexibilität bzw. Nutzen bei Schwachwind 71 (3000 MW) 72 73 74 24 23 83 84 PL Rückgang des Lastflusses im C-Netz um 40 % 5 verbleibende Engpässe im C-Netz (vormals 11) LU FR FR 75 3000 MW 41 3000 MW 42 CH 76 CZ 3000 MW CZ 25 3000 MW 26 380 kv 220 380 kv kv HGÜ 220 kv /-Konverter HGÜ Netzverluste im C-Netz sinken um 20 % Blindleistungsbedarf im C-Netz sinkt um 80 % Blindleistungskompensation in 3 Regionen erforderlich pril 22, 2014 Slide 9
Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario HGÜ-Netz NOR DK DK SE Konverteranzahl:12 Konverter NS_1 6000 MW NS_2 22 3000 MW 21 82 OS 81 3000 MW PL Trassenlänge: 3.980 km Ring bietet (n-1)-redundanz Hohe Flexibilität LU 71 (3000 MW) 72 73 24 74 75 3000 MW 23 3000 MW 83 3000 MW 25 84 CZ CZ PL Rückgang des Lastflusses im C-Netz um 60 % Keine Engpässe im C-Netz Netzverluste im C-Netz sinken um 40 % FR FR 6000 MW CH 41 42 76 26 3000 MW 380 kv 220 380 kv kv HGÜ 220 kv /-Konverter HGÜ Spannungsverhältnisse sehr gut Blindleistungskompensation im untersuchten Szenario nicht erforderlich pril 22, 2014 Slide 10
Entwicklungsschritte zum HGÜ-Netz pril 22, 2014 Slide 11
Entwicklungsschritte zum HGÜ-Netz Punkt-zu-Punkt Einspeisung Stiche 10-20% HGÜ-Netz Kopplung asynchroner Drehstromnetze nbindung erneuerbarer Energiequellen us-/einspeisung aus/in HGÜ-Fernübertragungsstrecken HGÜ-Netz mit Redundanzen pril 22, 2014 Slide 12
Netze der Zukunft Visionen werden konkreter Offshore-Grid-Studie: Technisch-ökonomische Bewertung eines möglichen Übertragungsnetzes in der Nordsee Ergebnisse der Studie: Positive uswirkungen auf den europäischen Strommarkt Einbindung von Speicherkapazitäten in Skandinavien und zeitlicher usgleich volatiler Einspeisung Quelle: Offshore Electricity Grid Infrastructure in Europe, Final Study Report, Oct. 2011 www.offshoregrid.eu Download: 11.06.13 Beitrag zur Einhaltung der 20-20- 20 Ziele pril 22, 2014 Slide 13
Netze der Zukunft Visionen werden konkreter Quelle: Energy from deserts Bringing the Desertec vision into reality, Desertec Industrial Initiative, Nov. 2011 www.dii-eumena.com Download: 11.06.13 Desertec Industrial Initiative: usbau der Photovoltaik, Solarthermie und Windenergie in MEN-Ländern für eine Deckung von etwa 15 % des europäischen Strombedarfs bis zum Jahr 2050 pril 22, 2014 Slide 14
Netze der Zukunft Visionen werden konkreter Quelle: European Supergrid: a priority for the EU, Press release 25.03.13, www.friendsofthesup ergrid.eu Download: 11.06.13 Friends of the Supergrid: Forderung für ein überlagertes europäisches HGÜ- Netz Bedeutung der Netzentwicklung in DE: Deutschland spielt eine Vorbildrolle für die Integration erneuerbarer Energien Die Einleitung des Netzentwicklungsplans (sowohl Onshore und Offshore) ist ein Paradigmenwechsel Die HGÜ-Verbindungen am Rand des deutschen Übertragungsnetzes können zu einem HGÜ- Netz ausgebaut werden pril 22, 2014 Slide 15
HGÜ-Netz Mögliche Entwicklung in Deutschland? Quelle: Fischer, W., Westermann, D.: n overlay network for Europe The DC grid option. IEEE PES Workshop Supergrid interaction between C and DC power systems, Baden- Dättwil, Sep 4, 2013 pril 22, 2014 Slide 16
Regionale HGÜ-Netze können heute realisiert werden Wir arbeiten an den noch offenen Herausforderungen Bundeskanzlerin ngela Merkel und der niederländische Ministerpräsident Mark Rutte werfen einen Blick ins Innere des Ultra fast Disconnector, dem Herzstück des hybriden HGÜ- Leistungsschalters. HMI, 7.4.2014 BB DC Grid Simulation Center in Västeras, Sweden Der HGÜ-Leistungsschalter ist da Mehrpunktsysteme und HGÜ-Netze mit einigen wenigen Konvertern können bereits heute realisiert werden In rbeit bzw. noch offen: Leistungsflussregelung utomatischer Netzwiederaufbau Hochspannungs-DC/DC-Wandler Technische Regelwerke und Normen für HGÜ-Netze Regulatorische Rahmenbedingungen für den Betrieb von HGÜ- Netzen pril 22, 2014 Slide 17
BB G pril 22, 2014 Slide 18