Elektrotechnische Normen als Basis für ein stabiles Netz
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Elektrotechnische Normen als Basis für ein stabiles Netz Gremienübergreifende Zusammenarbeit für einen intelligenten Netzverbund Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Offenbach, 2011-05-05 Gliederung Motivation Netzstabilität Anforderungen an Erzeugungsanlagen am Verteilnetz Harmonisierung & Internationalisierung Ausblick Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 2 Motivation Netzstabilität Elektrotechnisch stabiles Netz als Grundlage jeglicher übergeordneter Optimierungsfunktionen und Handelsaktivitäten Zubau von Windenergieanlagen ( vor 5-10 Jahren ) - WEAs erlangen Systemrelevanz - Mängel treten auf und werden erkannt (z.B. Fault Ride Through) - Änderung der MS-Richtlinie, Nachbesserung am Bestand Zubau von Photovoltaikanlagen ( jetzt ) - PV-Anlagen erlangen Systemrelevanz - Mängel treten auf und werden erkannt (z.B. 50,2 Hz-Abschaltung) - Änderung der NS-Richtlinie, Nachbesserung am Bestand Zubau von Batterieladegeräten ( in 5-10 Jahren ? ) - Elektroautos erlangen Systemrelevanz - Mängel treten auf und werden erkannt (z.B. P=const, d.h. diff. Widerstand <0) - Änderungen an Produkt- und Anschlussnormen, Rückrufaktionen Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 3 Anforderungen an Erzeugungsanlagen am Verteilnetz Teiber ist die Dezentralisierung der Stromerzeugung - Erneuerbare Energien: in der Fläche zu ernten, da Energiedichte niedrig - Kraft-Wärme-Kopplung: Wärme-Transportwege kurz, kleine Anlagengröße Früher: Schutz des Netzes vor dezentralen Einspeisern - Abschalten bei kleinen Störungen Jetzt: Netz wird von dezentralen Einspeisern gebildet - Systemverantwortung übernehmen - Robustes Systemverhalten und netzstützende Eigenschaften - Dynamische Reaktion auf Netzparameter U,f durch veränderte Wirk- und Blindleistungsflüsse Definition geeigneter, physikalisch gebotener Regeln erfordert KnowHow auf Netzbetreiber- wie auch Anlagenherstellerebene Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 4 Harmonisierung und Internationalisierung In EU und insb. DE gibt es Erfahrung mit Quelle: EPIA dezentralen Energien Aber: Unterschiedliche Regeln am gleichen synchr. Verbundnetz Vereinfachung für Anlagenhersteller: Pflege nationaler Geräteeigenschaften entfällt Internationale Normen: EN 50438 (Niederspanung), EN 50549 (Mittelspannung), IEEE 1547-2003 (Distributed Resources < 10 MVA), ENTSOE-Standards, IEC none so far Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 5 Ausblick Elektrische Verbundnetze incl. der ein- und ausspeisenden Knoten sind sehr große elektromechanische Komplexe Anzahl der Störgrößenquellen nimmt zu Anzahl der passiven Knoten mit positiver Dämpfung bzw. Selbstregelung nimmt ab Normung definiert günstige dynamische Eigenschaften IKT kann auf Basis dieser Grundlage positiv wirken gremienübergreifende Zusammenarbeit, um Spilling-Over Effekte zu nutzen Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 6 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! [email protected] Tel. +49 5323 72-2572 Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 7 Backup Smart Grid Codes for an even Smarter Grid Example: Entsoe’s Pilot Network Code Working Draft vers. 2010-10-10 Requirements for Grid Connection Applicable to all Generators Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 8 Statische Spannungshaltung (R7.5: ABCD) Quelle: ENTSO-E Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 9 Dynamische Spannungsstützung (R7.6: BCD) Quelle: ENTSO-E Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 10 Überfrequenzverhalten (R5.9: ABCD) Sanftes Abregeln über eine statische Kennlinie Zeitverzögerung max 2s Leistungsänderungsrate 1-10 % Pmax pro s Quelle: ENTSO-E Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 11 Momentanreserve durch künstliche Trägheit (R7.10: CD) Für „Power Park Module“ ab 1 MW Nötiger Energiespeicher: 1 MWs pro MWp bei Anlaufzeitkonstante Ta = 10s P Pmax Netzfrequenz bei Erzeugungsverlust und Systemverhalten der Momentanreserve Inertial response from PPM Quelle: National Grid - Grid Code Review Panel Possible recovery period of PPM Pnom Time of Generation Loss t Quelle: ENTSO-E Gunnar Kaestle Institut für Elektrische Energietechnik Netzstabilität durch elektrotechnische Normen 12
