Anne Palenberg Studie zur Berechnung von Verlusten durch Blindarbeit Göttinger Energietage Göttingen, 18.5.16
Der AK Netze im BWE Ca. 20-30 aktive Mitglieder, Sprecherkreis (5 Personen) Arbeitsschwerpunkte: Stellungnahmen z.b. Positionspapier Vergütung von Blindarbeit Austausch mit den Netzbetreibern Technische Lobbyarbeit gegenüber dem Regulator / Mitarbeit in Gremien (z.b.: BMWi Plattform Stromnetze/ FNN) Themenschwerpunkte 2016: Kommentierung der TAR Mittelspannung / TAR Hochspannung Blindleistung Regelenergie (z.b. Präqualifikationsbedingungen für WEA) 2
Spannung Blindleistung Das Übertragungsnetz benötigt Blindleistung um den Transport von Strom über weite Strecken zu ermöglichen Das Verteilnetz benötigt Blindleistung um Verbraucherbedarf (z.b. Motoren) zu decken und bei der Energieverteilung Spannung in vorgegebenen Grenzen zu halten Blindleistungsquellen: konventionelle Kraftwerke, Kompensationsanlagen, Phasenschieber (Biblis), FACTS, große Verbraucher, DEA, HGÜ Q Quelle: ENERCON GmbH Entfernung 3
Wirkleistung Ertragsminderung durch Blindarbeit Blindarbeit = Blindleistung (Mvar) x Stunden der Bereitstellung übers Jahr (=Mvarh) Nutzung von Blindarbeit => höhere Stromflüsse => Verluste => Ertragsminderung Zusätzlicher Blindleistungsstellbereich bedeutet zusätzliche Investkosten Wirkleistung (Wind) Blindleistung (Umrichterleistung in der WEA) Scheinleistung (relevant für Verluste) φ Erweiterung Q-Stellbereich Phasenschieberbetrieb Blindleistung Quelle: ENERCON GmbH 4
Wirkleistung Ertragsminderung durch Blindarbeit Blindarbeit = Blindleistung (Mvar) x Stunden der Bereitstellung übers Jahr (=Mvarh) Nutzung von Blindarbeit => höhere Stromflüsse => Verluste => Ertragsminderung Zusätzlicher Blindleistungsstellbereich bedeutet zusätzliche Investkosten Wirkleistung (Wind) Blindleistung (Umrichterleistung in der WEA) Scheinleistung (relevant für Verluste) φ Erweiterung Q-Stellbereich φ Phasenschieberbetrieb Blindleistung Quelle: ENERCON GmbH 5
Studie zur Berechnung von Wirkarbeitsverlusten durch Blindarbeit Ertragsverluste durch Blindarbeit (=> keine Investitionskostenbetrachtung) 4 verschiedene Windpark- Konfigurationen Windverhältnisse Binnenland/Küstenstandort Vergleich versch. Regler (cosphi, Q/U ) 6
Ertragsminderung in % Ertragsverluste durch Blindarbeit: Mittelspannung Unterschiedliche Regler => unterschiedliche Blindarbeit/Jahr Verluste/Kosten hängen also ab vom jeweils durch den Netzbetreiber ausgewählten Regler 2,00 1,800 1,600 1,400 1,200 1,00,800,600,400,200,00 -,200-60 -40-20 0 20 40 60 80 Blindarbeit in Gvarh/a Cosphi-Regelung Q-Regelung Cosphi(P)-Regelung Quelle: M.P.E. 7
Ertragsminderung in % Ertragsverluste durch Blindarbeit: Mittelspannung Größere genutzte Q-Stellbereiche => höhere Betriebskosten Über/untererregter Betrieb => unterschiedliche Verluste 2,00 1,800 1,600 1,400 1,200 1,00,800,600,400,200,00 Q/Pn=-0,48 cosphi=0,9 cosphi=0,95 cosphi=0,95 cosphi=0,9 Q/Pn=0,48 Q/Pn=0,48 -,200-60 -40-20 0 20 40 60 80 Blindarbeit in Gvarh/a Cosphi-Regelung Q-Regelung Cosphi(P)-Regelung Quelle: M.P.E. 8
Ertragsminderung in % Ertragsverluste durch Blindarbeit Hochspannung 03 03 02 02 induktiv kapazitiv 01 01 00-01 -200-150 -100-50 0 50 100 150 200 Blindarbeit in Gvarh/a mit Phasenschieberbetrieb Mit Kompensationsanlage Basiskonfiguration 16 EZE Durch Blindarbeit hervorgerufene Ertragsminderung in %, bezogen auf den Jahresertrag, in Abhängigkeit der gelieferten jährlichen Blindarbeit bei einem Hochspannungspark mit unterschiedlichen Blindleistungsfahrweisen Quelle: M.P.E. 9
Kosten Kosten/Jahr hängen ab von: - Spannungsebene (Trafoimpedanz zum NVP) - Genutztem Stellbereich - Nutzungsdauer und somit genutztem Regelungsmodus - Ob kapazitiv/spannungshebend oder induktiv/spannungssenkend Regelungsmodus Konfiguration Wirkarbeitsverluste Kosten Q-Regelung Basiskonfiguration 1,30% 1,26 Q-Regelung windunabhängig/mit Phasenschieberbetrieb 2,80% 1,43 Q-Regelung Kompensationsanlage 1,10% 1,01 Q(U)-Kennlinie Basiskonfiguration 1,30% 1,26 Hochspannungsebene: Durch Blindarbeit verursachte Ertragsminderung in % des Energieertrags und Kosten der gelieferten Blindarbeit in MVarh unter Worst-Case Annahmen, untererregter Bereich Quelle: M.P.E. 10
Vergleich internationaler Blindleistungs- bzw. Blindarbeitspreise Vergleich Blindleistungspreise USA (NYSO) USA (ISO-NE) Schweiz Irland England USA Land 3,60 /kvar-jahr 2,01 /kvar-jahr 2,88 /Mvarh Preis Hochspannung: Neue Vergütung für Blindarbeit 3,78 /Mvarh 2,07 /Mvarh Quelle: ENERCON GmbH 11
Gleichbehandlung? Wenn kostenlos Blindarbeit von DEA bezogen wird, kann kostenpflichtige Blindarbeit von konventionellen Kraftwerken oder Investitions- und/oder Betriebskosten für eigene Kompensationsanlagen gespart werden. Quelle: FNN Hinweis Blindleistungsmanagement in Verteilernetzen 12
Gleichbehandlung? Verteilnetze mit Lasten und regenerativen Einspeisern Übertragungsnetz ~ Kompen sationsanlage ~ 380 kv Q? Q? Q? 110 kv Q Q Q Q 20 kv 0,4 kv Quelle: ENERCON GmbH 13
Zusammenfassung Egal aus welcher Quelle: Abruf von Blindarbeit (kvarh) erzeugt erhöhte Stromflüsse und damit Wirkleistungsverluste innerhalb des Windparks (=> Betriebskosten) DEA = Alternative zu anderen, kostenpflichtigen Blindleistungsquellen VNB verkaufen Blindleistung an Endkunden wer erbringt sie? Konventionelle Kraftwerke und Phasenschieber Biblis werden für Blindleistung vergütet Insbesondere auf HS und HöS Ebene: Q für Spannungshaltung des Netzes (Transport etc.) bereitgestellt und nicht um eigene Einflüsse zu kompensieren Entflechtung => Trennung von Erzeugung und Netzbetrieb! => Vergütungsregelung für Blindenergie benötigt 14
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Anne Palenberg Bundesverband WindEnergie e.v. T +49 (0)30 / 21 23 41-244 Neustädtische Kirchstraße 6 F +49 (0)30 / 21 23 41-410 10117 Berlin a.palenberg@wind-energie.de www.wind-energie.de 15