ENERGY VDE-Symposium 2014, 06.11.2014 in Erfurt Technische Anforderungen zur Einbindung von EEG-Anlagen in das Verteilnetz Systemsicherheit im Kontext geplanter gesetzlicher EU-Regelungen Dirk Behrendt, DNV GL-Energy SAFER, SMARTER, GREENER
Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 2
Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 3
DNV GL Gute, alte Partner unter neuem Namen Business Area DNV GL Energy Energy Advisory Renewables Advisory Renewables Certification Power Testing, Inspections & Certification Service Area Energy Advisory Kombination aus Beratungsund Ingenieurdienstleistungen Abteilungen Market & Policy Development Power Systems Planning Project Management & Technical Services Operational Excellence 4
Unsere Kompetenzen Wir unterstützen unsere Kunden mit innovativen Lösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Energiewirtschaft. Politik & Strategie Erzeugung Handel & Vertrieb Übertragung & Verteilung Anwendung Unabhängige energiewirtschaftliche Fachberatung in allen Bereichen entlang der energiewirtschaftlichen Wertschöpfungskette, einschließlich regulatorischer und energiepolitischer Fragestellungen Umfassendes technisches Know-how in den Bereichen Netze, Erzeugung, Betriebsführung und Anwendung von Energie 5
Energy Advisory Germany Service-Portfolio Unabhängige Beratungs- und Ingenieurdienstleistungen. Market & Policy Development Power Systems Planning Project Management & Technical Services Optimierung der Netze und Betriebsführung Zukunftsfähige Marktdesigns Modellierung und Analysen, Simulationen Energiemarktgestaltung und Integration von EE Marktanalysen Regulierungsmanagement und Compliance Beratung in regulatorischen Fragestellungen Erstellung von Finanz- und Geschäftsmodellen Weiterentwicklung von Regulierungsmethoden und -instanzen Business Strategien Neue Geschäftsmodelle Smart Grid und Smart Market Strategie Konzeption und Umsetzung von Produkten / Dienstleistungen Prozessgestaltung und -optimierung für alle Marktrollen Strategische IT-Beratung Due Diligence Planung und -optimierung von Versorgungsnetzen Netzstudien Überprüfung / Einhaltung von netzregulatorischen Vorgaben Analyse von ausgedehnten Netzstörungen Netzintegration (HGÜ / Erneuerbare Energien) Analyse der Versorgungsqualität Planung und -optimierung von Industrienetzen Optimierung bestehender Netzstrukturen Entwicklung von Betriebskonzepten Überprüfung / Einhaltung von Netzanschlussbedingungen Aufbau eines Inselnetzbetriebes bzw. autarker Stromversorgung Wettbewerbsfähige integrierte Energiesysteme Schwerpunkte: KWK, Erneuerbare Energien, Energiespeicher Machbarkeitsstudien Risikomanagement Entwurfsprozess und Projektrealisierung One-stop-shop für Umspannwerke Projektmanagement Bauaufsicht und Inbetriebnahmeunterstützung Entwicklung von Normen und Spezifikationen Planung von HGÜ-Technologien Technisches Asset Management Erdungsmessungen HS-Beeinflussungsberechnung Diagnostik und Fehleranalysen Messungen und Diagnose für Erneuerbare Energieanlagen Smart Cable Guard Netzbetrieb und Anlagenmanagement Betriebliche und technische Konzepte Spezifikationen SCADA EMS / DMS / OMS / NMS Stations- /Netzautomatisierung Datenengineering/Modellierung Einführung von Smart- Grid-Technologien Schwerpunkte: Smart Energy, Smart Grids, Smart City, E-Mobilität Technische Spezifikationen und Ausschreibung Rollouts / Implementierungsunterstützung IT Security / Information Security Management Systems Grid Code Compliance Status quo-analyse Implementierung von Network Codes Nachweis der Einhaltung der Anforderungen 6
Unsere Berater verstehen die betriebswirtschaftlichen Konsequenzen einer technischen Entscheidung und die technischen Konsequenzen einer betriebswirtschaftlichen Entscheidung. Unternehmensberatung Unabhängigkeit Umfassende operative Erfahrung Bewährte Methoden Globale Erfahrung in der Energiewirtschaft Ihr Vorteil Technische Beratung Erfahrene technische Experten Umfangreiche praktische Erfahrung Operatives Verständnis der komplexen Komponenten und Systeme 7
Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 8
Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 9
2 Europäische Verbundsysteme ENTSO-E Mitglieder 41 ÜNB aus 34 Staaten sind Mitglied der ENTSO-E (the European Network of Transmission System Operators for Electricity https://www.entsoe.eu/fileadmin/template/other/images/map_entsoe.png 10
2 Europäische Verbundsysteme - Netzgebiete Innerhalb der ENTSO-E gibt es 5 Verbundsysteme,die untereinander nicht synchron sind. Elektrische Energie zwischen diesen Verbundsystemen kann nur in Form von Gleichstrom über Hochspannungs- Gleichstrom- Übertragung (HGÜ) oder HGÜ-Kurzkupplungen (GKK) übertragen werden Quelle: https://www.kupferinstitut.de/fileadmin/user_upload/kupferinstitut.de/de/images/werkstoffe/anwendung/e-energie/stromnetze/strombild06.png 11
Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 12
2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 13
2 Europäische Verbundsysteme Hydro is gathered from storage hydro, run of river, pure pumped storage and mixed pumped storage Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 14
2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 15
2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 16
2 Europäische Verbundsysteme Renewable generation excluding hydro includes non-fossil energy sources: wind; solar; geothermal; wave; tidal; biomass; landfill gas; sewage treatment plant gas and biogases Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 17
2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 18
2 Europäische Verbundsysteme The non renewable part of hydro related to pumped storage is included Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 19
Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 20
2 Europäische Verbundsysteme Der physische Lastfluss zwischen zwei Ländern ist nicht zwingend identisch mit dem Handelsaustausch. Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 21
2 Europäische Verbundsysteme Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 22
2 Europäisches Verbundsystem Der maximale stündliche Anteil bezieht sich nicht auf die zeitgleiche Stunde der einzelnen Länder. Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 23
2 Europäische Verbundsysteme Der Importanteil am Jahresverbrauch bezieht sich auf den kommerziellen Bezug. Phys. Loops und Transit sind nicht betrachtet. Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 24
2 Europäische Verbundsysteme Der maximale stündliche Anteil bezieht sich nicht auf die zeitgleiche Stunde der einzelnen Länder. Quelle:entso-e, Synthetic overview of ENTSO-E electric system consumption, generation and exchanges during 2013 25
Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 26
3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich CEER Benchmarking Report 5.1 on the Continuity of Electricity Supply/Ref: C13-EQS-57-03 Revised version: 11 February 2014 27
3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich Versorgungszuverlässigkeit Systemsicherheit CEER Benchmarking Report 5.1 on the Continuity of Electricity Supply/Ref: C13-EQS-57-03 Revised version: 11 February 2014 28
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4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 30
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: defektes Relais 1 Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 31
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: mangelnde Erzeugungskapazität 2 Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 32
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 3 Ursache: Marktsplittung Netzzustand Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 33
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Lichtogen zwischen Baum und Leitung (Lukmanier-Ltg. 380kV) mit Folgeausfall einer zweiten Ltg. 4 Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 34
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Spannungskollaps infolge zu geringer Blindleistungseinspeisung 5 Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 35
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Überlastabschaltung einer 132-kV Übertragungsleitung infolge fehlerhafter Abschaltplanung / Anlagendokumentation 6 Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 36
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: umfangreiche Leiterseilrisse und Mastbrüche infolge aussergewöhnlicher Grosswetterlage mit Nassschnee und Starkwind 7 Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 37
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Separate Betrachtung Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 38
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Störfall in einem UW mit folgenden KW- Ausfällen aufgrund Spannnungseinbruch 8 Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 39
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursache: Ausfall einer 500 kv- Ltg. zwischen Kalifornien und Arizona 9 Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 40
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 10 Ursache: allgemeine Überlastung des Netzes in 20 von 28 Bundesstaaten Indiens Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_historischer_Stromausf%C3%A4lle 41
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 380-kV-Ems-Freileitungskreuzung Norwegian Pearl Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Stromausfall_in_Europa_im_November_2006 42
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Stromausfall_in_Europa_im_November_2006 43
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/Stromausfall_in_Europa_im_November_2006 44
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 04.11.2006 22:10:06 22:10:30 Quelle:UCTE (2007): Final Report System Disturbance on 4 November 2006 45
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle:UCTE (2007): Final Report System Disturbance on 4 November 2006 46
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Quelle:UCTE (2007): Final Report System Disturbance on 4 November 2006 47
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursachen: mangelhafte Abschaltplanung mit kurzfristigen Änderungen 11 48
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursachen: Ursprünglich geplante erhebliche Reduzierung der Transportleistung konnte aufgrund rechtlicher Vereinbarungen nicht mehr angepasst werden 12 49
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen Ursachen: Die anderen beteiligten ÜNB (heute 50Hertz und Amprion) wurden nicht rechtzeitig informiert, so dass diese keine Chance mehr hatten, sich anzupassen 13 50
4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 14 Ursachen: zwischen den Netzbetreibern nicht korrekt ausgetauschte und aktualisierte Grenzwerte der 400kV-Ltg zwischen den UW Landsbergen und Wehrendorf 51
Inhalt 1 Kurzvorstellung DNV GL 2 Europäische Verbundsysteme regionale Aufteilung Verbrauch, Erzeugung, Erzeugungsarten Export, Import 3 Versorgungszuverlässigkeit im europäischen Vergleich 4 Große Netzstörungen / Kritische Situationen 5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes 52
5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes Europas Energielandschaft (insbesondere auch die deutsche) steht vor bzw. ist bereits in einem tiefgreifenden Wandel, der geprägt ist von: Änderung der Erzeugungsstruktur (Erzeugerart und standorte, zentral dezentral) Weiterer Anstieg der Handelsaktivitäten (day ahead, intraday, Regelenergie, ) Flexibilisierung der Erzeugung um an möglichst vielen Marktsegmenten zu partizipieren Folgen u.a sind: Zunehmende Dynamisierung der Lastflüsse bei steigenden Gradienten Stark steigender Netzausbau mit Zunahme von baubedingten Sonderschaltzuständen Zunahme ausserplanmäßiger Lastflüsse zwischen ÜNB (Loops) Stichwort: Planung von Phasenschiebern an den Schnittstellen zur Regelzone der 50Hertz durch Polen und Tschechien Ursachen bzw. Auslöser für systemgefährdende Ereignisse sind grundsätzlich folgenden Bereichen zuordenbar, die in einem komplexen Zusammenhang stehen. Einspeisung und Abnahme 1 Netzbetrieb 3 6 Markt 2 5 4 7 8 9 3 12 10 11 13 14 53
5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes Neue Verordnungen schrittweise ab 2015 (EC/ACER/ENTSO-E Network Codes) Quelle: www.entsoe.eu Quelle: www.entsoe.eu Quelle: www.entsoe.eu Connection Codes: Requirements for generators (RfG) Demand Connection (DCC) High Voltage Direct Current Connection (HVDC) Operational Codes: Operational Security (OS) Operational Planning and Scheduling (OPS) Load Frequency Control & Reserves (LFCR) Emergency Procedure and Restoration (EP) Market Codes: Electricity Balancing (EB) Capacity Allocation & Congestion Management (CACM) Forward Capacity Allocation (FCA) 54
5 Ausblick EC/ACER/ENTSO-E Network Codes Neue Verordnungen ab 2015 (EC/ACER/ENTSO-E Network Codes) Quelle: www.entsoe.eu Quelle: www.entsoe.eu Quelle: www.entsoe.eu Connection Codes: Requirements for generators (RfG) Demand Connection (DCC) High Voltage Direct Current Connection (HVDC) Operational Codes: Operational Security (OS) Operational Planning and Scheduling (OPS) Load Frequency Control & Reserves (LFCR) Emergency Procedure and Restoration (EP) Market Codes: Electricity Balancing (EB) Capacity Allocation & Congestion Management (CACM) Forward Capacity Allocation (FCA) 55
Sie erreichen uns Dirk Behrendt Head of Section Grid Code Compliance E dirk.behrendt@dnvgl.com T +49 351 871 9242 M +49 172 358 1853 www.dnvgl.com SAFER, SMARTER, GREENER 56