Übersicht VDE UND FNN Fakten und Randbedingungen D und EU Technische Herausforderungen Technische Weiterentwicklung Regelsetzung Technische Anschlussbedingungen Europäische Netzcodes 15.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 2
VDE VDE ist einer der großen europäischen Vereine für Experten der Elektrotechnik und IT-Technik Ziel ist die Weiterentwicklung von Technologien und Anwendungen durch Wissenstransfer Internationale Normen und Standards Nationale Regelsetzung für das Stromnetz Produktprüfung und -zertifizierung 23.05.2014 Heike Kerber 2014 Forum Network Technology / Network Operation in the VDE 3
Kennzahlen und Fakten Gegründet 1893 auf Initiative von u.a. Werner v. Siemens 36.000 Mitglieder, davon 1.300 Unternehmen, 8.000 Studenten 1.200 Mitarbeiter 29 Regionalvereine, 60 Hochschulgruppen Hauptsitz in Frankfurt am Main, Repräsentanzen in Berlin und Brüssel Gründungsmitglied der IEC 05.04.17 2015 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 4
Forum Netztechnik/ Netzbetrieb im VDE (FNN) 15.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 6
Kompetenzfelder und Mitglieder 05.04.17 2013 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 7
Technische Regelsetzung soll 15.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 8
Entwicklung FNN Mitglieder (Stand 05/2016) Mitglieder 500 1500 400 300 200 225 255 310 338 357 400 409 4271200 900 600 Stimmrechte 100 300 0 0 0 Mitgliederentwicklung weiter stetig positiv 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 3
European synchronous areas UCTE Capacity: 631 GW Peak load: 390 GW Consumption: 2530 TWh Population 450 m in 24 countries 50 Hertz largest synchronous electrical grid (by connected power) in the world Germany in the very center of Europe 23.05.2014 Heike Kerber 2014 Forum Network Technology / Network Operation in the VDE 10
Deutschland Bevölkerung Höchstlast Schwachlast 80 Mio 85 GW 30 GW Installierte Leistung 175 GW davon Erneuerbare 75 GW (Photovoltaik: 33 GW, Wind: 31 GW) Verbrauch 540*10 9 kwh Übertragungsnetzbetreiber 4 Verteilnetzbetreiber 920 Lieferanten 1100 Erzeuger (>1 MW) 300 PV an Niederspannung > 1.5 Mio 23.05.2014 Heike Kerber 2014 Forum Network Technology / Network Operation in the VDE 11
15.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 12
Gesetzliche Vorgaben für Planung, Genehmigung, Errichtung und Betrieb von
Fakten Deutschland 896 Verteilnetzbetreiber 2.400 Verteilnetzbetreiber 75 Verteilnetzbetreiber > 100.000 Kunden 190 Verteilnetzbetreiber > 100.000 Kunden 260 Mio Kunden 1,8 Mio km Leitungen (15 mal um den Äquator) 260 Mio Kunden 10 Mio km Leitungen (250 mal um den Äquator) 511 TWh / Jahr 2.700 TWh / Jahr Quelle: eurelectric 05.04.17 2014 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 14
Die Energiewende hat drei wesentliche Herausforderungen für die Verteilnetze 16.05.2014 FNN-Fördererkreis 2014 16
Weiterentwicklung der Netze Sicherung Versorgungsqualität
Herausforderungen haben unterschiedliche Auswirkungen: Städtische vs. ländliche Netze 05.04.17 Ludger Meier 18
bei gleichbleibender Versorgungsqualität FNN-Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik 2014 11,9 Minuten Durchschnittliche Dauer von Stromausfällen pro Kunde, ohne höhere Gewalt 13,1 Minuten Durchschnittliche Dauer von Stromausfällen pro Kunde, mit höherer Gewalt 2,4 Zahl von Stromausfällen, mit denen ein durchschnittlicher Stromkunde in 10 Jahren zu rechnen hat 01.09.2015 2015 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 19
Sicherer Netzbetrieb mit EE-Anlagen 20
Leistung Wind und PV in Deutschland [GW] 21
8. Mai 2016: Erneuerbare decken 95% der Last 15.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 22
Schnittstellen ÜNB - VNB 15.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 23
Treiber für die Weiterentwicklung des Regelwerkes 05.04.17 2013 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 25
Aktivitäten VDE-AR-N TAR NS TAR MS Zählerplätze Erzeugungsanlagen am NS-Netz Geoinformation Kabelleitungstiefbau FNN-Hinweis Steuerungsfunktion (imsys) Spitzenkappung TSM Holzmastsysteme Störungsstatistik Störfestigkeit ront Integration dezentraler EZA Speicher Netzrückwirkungen Qualifikation 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 5
FNN-Studien 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 10
FNN-Studie: Verhalten im Fehlerfall (1) Systemstabilität durch Abschaltung von Erzeugungsanlagen in der Niederspannung gefährdet Offen: zukünftiges Verhalten von Erzeugungsanlagen bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 11
FNN-Studie: Verhalten im Fehlerfall (2) 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 12
FNN-Studie: Inselnetzerkennung in der Niederspannung (1) Einflüsse von FRT Verhalten auf Inselnetze? Können Inselnetze auch in Zukunft sicher erkannt werden? Ist zeitgleich dynamische Netzstützung und Inselnetzerkennung möglich? Parameter? 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 13
FNN-Studie: Inselnetzerkennung in der Niederspannung (2) 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 14
FNN-Studie: Inselnetzerkennung in der Niederspannung (3) Empfehlung: Umsetzung der dynamischen Netzstützung Vereinbarkeit beider Funktionen durch zeitliche Entkopplung Netzfehler kann nicht als Inselnetzbildung fehlinterpretiert werden, wenn FRT Vorrang hat (im praktischen Versuch nachgewiesen) 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 15
FNN-Studie: Statische Spannungshaltung (1) Integration von PV Anlagen: ~80% in der Niederspannung Probleme: Spannungshaltung, thermische Auslastung Bewertung von Maßnahmen zur Spannungshaltung )-Regelung, Q(U), ront, konventioneller Netzausbau 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 16
Ergebnisse: Statische Spannungshaltung (2) Netzspezifische Maßnahmen Blindleistungskonzepte cos (P), Q(U) steigern die Integrierbarkeit von EE-Anlagen Q(U)-Regelung erhöht Integrationspotential um bis zu 60% Q-Konzepte kostengünstiger als ront und konventioneller Netzausbau Q(U)-Kennlinie ist stabil 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 17
FNN-Studie: Statische Spannungshaltung (3) Empfehlung von Q(U) als Standardeinstellung für die neue VDE-AR-N 4105 Bei richtiger Parametrierung ist Q(U) in der Niederspannung stabil! kompatibel bei einer Kombination mit dem ront -4500 Var Q 1 p.u. Totband 0.97 1.03 p.u. 4500 Var U 1,04 p.u. 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 18
Aktive Projektgruppen und Expertennetzwerke des LK HS/HöS Projektgruppen TAR HS TAR HöS HGÜ- Anschlusssysteme Kaskade Systemverantwortung Stromleitungskreuzungen Schnittstellen ÜNB/VNB Planungsgrundsätze f. 110-kV-Netze IT-Sicherheit Expertennetzwerke Netzschutz Anwendung IEC 61850 Arbeitsschutz im Netzbetrieb Elektromagnetische Umweltverträglichkeit SF 6 Krisenmanagement 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 4
ENTSO-E Network Codes Überblick aktueller Stand und nationale Umsetzung Framework Guidelines RfG DCC HVDC OS OP&S SO Guideline LFCR Emergency & Restoration Drafting Konsultation Komitologie In Kraft Konzeption Umsetzung FNN-Input: Erledigt In Arbeit 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 5
Schnittstellenmatrix NetworkCodes VDE-Anwendungsregeln (05/16) TAR HöS (4130) TAR HS (4120) TAR MS (4110) EZA am NS-Netz (4105) HGÜ-Anschlusssysteme (AR) Schnittstellen ÜNB/ VNB (4141) Maßnahmen Systemsicherheit und Kaskadierung (4140) Planungsgrundsätze 110kV (4121) (Grundsätze Systemführung) Grid Codes Operational Codes RfG DCC HVDC OS LFCR OPS NC SO Guideline E&R 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 6
TAR Hochspannung und TAR Höchstspannung Überarbeitung VDE-AR-N 4120 Erarbeitung VDE-AR-N 4130 Umsetzung der Connection Codes RfG und DCC weitergehende Festlegungen Schwerpunkt Anforderungen und Nachweis der elektrischer Eigenschaften von EZA Umsetzung der Connection Codes RfG und DCC, weitergehende Festlegungen Strukturell enge Verzahnung mit TAR Hochspannung Ablösung des TC 2007 RfG 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 9
Neu: VDE- - Zweck: Nationale Umsetzung des NC HVDC HGÜ-Systeme für Interkonnektoren und Verbindungen innerhalb von Regelzonen Anschluss für Offshore-EZA Festlegung spezifischer Netzanschlussbedingungen zu Anwendungsregel in Arbeit Entwurf bis Mitte 2017 geplant 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 10
Planungsgrundsätze für 110-kV-Netze Erarbeitung einer VDE-Anwendungsregel Einheitliche Planungsgrundsätze, aber spezifische Netzplanungen Langfristiger Planungshorizont (10 Jahre) Abstimmung Übertragungsnetz/Verteilungsnetz, nachgelagerte/benachbarte Verteilungsnetze 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 11
VDE-Anwendungsregel "Planungsgrundsätze 110-kV- Inhalte Netzumfang und Betrachtungszeitraum Lastfälle: Bezugs-, Einspeiseleistungsfall, Leistungsflussszenarien, Schaltzustände Auslegungskriterien: Thermische Belastbarkeit, Sollspannungsbänder, Spannungsqualität, Spannungshaltung, Kurzschlussfestigkeit Grundsätze und Randbedingungen Anhang (informativ): grundsätzliche Netzu. Auswahlschema Schaltanlagenstruktur Grundsätze und Randbedingungen Anwendung NOVA-Prinzip (n-1)-kriterium für die Planung von Hochspannungsnetzen Sternpunktbehandlung Schutzkonzepte Aktive Konzepte Spitzenkappung Anschlusskonzepte von Verbrauchern und Einspeisern Für den Ausfall eines Betriebsmittels ist das (n-1)-kriterium unter den betrachteten Planungsszenarien einzuhalten, Anwendung NOVA-Prinzip 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 13
Aktuelle Umweltthemen im FNN Überarbeitung TH "Minimierung von Feldern nach 26. BImSchV" VwV zur 26. BImSchV seit März 2016 in Kraft Aktualisierung FNN-Hinweis als Handlungsleitfaden für NB Berücksichtigung von Inhalten der VwV im notwendigen Umfang Fokus: Durchführung und Dokumentation von Minimierungsprüfungen Standardanlagenkatalog zur Vereinheitlichung der Prüfung Neu: Musterformulare zur Minimierungsprüfung fertiggestellt FNN-Mitgliederbereich) Fertigstellung bis Herbst 2016 geplant Positionspapier zum Einsatz von SF 6 und alternativen Gasen Prüfung Alternativen für SF 6 bis 2020 BMU/UBA-Studie zum Status Quo und Handlungsempfehlungen ausgeschrieben FNN unterstützt Gutachter Eckpunkte bei Alternativenprüfung: Lebensdauer Zuverlässigkeit/Verfügbarkeit Umwelteigenschaften Wirtschaftlichkeit Verfügbarkeit Technik für Instandhaltung FNN-Position vom LK HS/HöS bestätigt 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 8
Eislastuntersuchungen an Vogelschutzarmaturen FNN-Hinweis HS/HöS 2015 veröffentlicht Aber: Keine normativen Eislastannahmen für Vogelschutzarmaturen (VSA) vorhanden Untersuchungsbedarf von Projektgruppe festgestellt Eislast-Untersuchung (Messung) in 2012 beauftragt Ziel: Ermittlung einer spezifischen Eislast je Eislastzone (E1 bis E3) und VSA 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 14
Eislastuntersuchungen an Vogelschutzarmaturen Messanlage und Versuchsdesign Messanlage Fichtelberg (Mittelgebirge, ca. 1200 m ü. NN) Messung in 3 Winterperioden Vergleichende Messung: Referenzseile (ohne VSA) und Seil mit VSA Abschluss: bis Mitte 2016 geplant Verbesserungen bei der Auslegung von Freileitungen mit Vogelschutzarmaturen und Input für Freileitungsnorm (Quelle: IbF) 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 15
(VDE-AR-N 4140) kaskadierte Maßnahmen Netzbetreiber bei System- Imbalance oder Gefährdung der Netzsicherheit Operative Umsetzung von 13 (2) EnWG AR beschreibt Zusammenspiel der Netzbetreiber innerhalb der Kaskade Organisatorisch (z.b. Verantwortlichkeiten) Operativ (z.b. Handlungsabfolgen) Informatorisch (z.b. Informationsaustausch) Kaskadenstufenzeiten (max.12 min je Netzbetreiber in Kaskade) Übergangsfrist von max. 2 Jahren - Entwurf Anwendungsregel Ende 2015 erschienen - derzeit Bearbeitung der Einsprüche - Abschluss bis Anfang 2017 geplant 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 18
Zusammenarbeit der Netzbetreiber im Normalbetrieb Schnittstellen ÜNB VNB (VDE-AR-N 4141) Festlegung von Grundsätzen zur Priorisierung von Maßnahmen zum Wirkleistungsmanagement Abstimmung bei der Planung von Blindleistungskomponenten und Regeln für Blindleistungsaustausch ÜNB-VNB Weitere Schwerpunkte Betriebs- und Abschaltplanung Präqualifikationsprozess von Anlagen im Verteilnetz Daten- und Informationsaustausch im Rahmen des Energieinformationsnetzes Entwurfsveröffentlichung: geplant Q1/2017 (E VDE-AR-N 4141) 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 19
Zusammenarbeit der Netzbetreiber im Normalbetrieb Beispiel: Regelenergieabruf aus Verteilnetzen Regelenergie zunehmend aus Verteilnetzen bereitgestellt ÜNB-Regelleistungsabruf kann Netzengpass bei gegenläufiger Anforderung des VNB auslösen Konflikte können sowohl bei gegenläufigen, als auch bei gleichlaufenden Steuersignalen durch ÜNB und VNB auftreten. Priorisierung für die Systemsicherheit notwendig ÜNB VNB Regelleistungsabruf Einspeisemanagement Netzengpass!! 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 20
Zusammenarbeit Netzbetreiber Deutsche Bahn Neue Stromleitungskreuzungsrichtlinie 2016 Gültig für alle Kreuzungen Starkstromleitungen und DB- - projekte im Bereich von Bahnanlagen Klare Beschreibung der Prozesse Regelung von Fristen Aktualisierung des technischen Teils durch FNN Gleichlautendes Regelwerk für Stromnetzbetreiber und innerhalb der DB Neufassung Dokumente für Kreuzungsvertrag und Anträge für Herstellung/Änderung Erleichtert Realisierung von Stromleitungskreuzungen 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 21
FNN-Studien Grundlagen für zukünftige Anforderungen an Erzeugungsanlagen 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 23
Studie Kurzschlüsse im Übertragungsnetz Rückwirkungen auf Verteilnetz kritische Abschaltleistung EZA in NS bei U < 0,8 p.u. (VDE-AR-N 4105) über 3GW! mindestens eingeschränkte dynamische Netzstützung durch EZA in NS notwendig! 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 25
Studie Kurzschlüsse im Übertragungsnetz Gesamtsystemmodellierung ohne Blindstromeinspeisung durch Erzeugungsanlagen in HS und MS mit Blindstromeinspeisung durch Erzeugungsanlagen in HS und MS Simulation belegt Wirksamkeit der Blindstromeinspeisung in MS-, MS/HS- und HS-Netz 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 26
Studie Zusammenfassung Ergebnisse Empfehlungen Untersuchung der Rückwirkungen von PV und WEA auf Übertragungsnetz erstmals mit Gesamtsystemmodellierung reduziertes KS-Leistungsniveau bei Abnahme aktiver Generatorscheinleistung Wirksamer Beitrag zum KS-Strom durch Blindstromeinspeisung EZA in HS/MS NS bestätigt: kritische Abschaltleistung EZA im NS-Netz bei U < 0,8 p.u. positiver Effekte der quasistationären Spannungsstützung durch EZA (HS/MS) Einsatz Q(U)-Regelung von EZA im HS/NS-Netz (mit abgestimmter Referenzspannung im HS-Netz) aktive dynamische U-Stützung durch Blindstromeinspeisung EZA (HS/MS) im Fehlerfall EZA (NS) verbleiben am Netz u. durchfahren Fehler ohne Stromeinspeisung Betrachtung zur Geschwindigkeit der Regelung von WR-Systemen zur Ableitung weiterer HVRT-Anforderungen Erweiterte Anforderungen an EZA (MS/NS) in TAR verankern 10.06.2016 2016 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 28