Vortrag von Herrn Dr.-Ing. Markus Pöller - Clearingstelle EEG

SDLVWindV – Überblick und technischer Hintergrund
Markus Pöller/DIgSILENT GmbH
FGW/Clearingstelle EEG – 6. Fachgespräch: SDLWindV und Repowering
Hintergrund
• Energieversorgungssystem mit geringem Anteil erneuerbarer Energien:
– EEG-Erzeuger speisen Energie in ein “unendliches Netz“ ein.
– Das Systemverhalten wird durch EEG-Erzeuger so gut wie nicht
beeinflusst.
Anforderung:
– EEG-Erzeuger sollen nicht stören.
• Energieversorgungssystem mit hohem Anteil erneuerbarer Energien:
– EEG-Erzeuger haben wesentlichen Einfluss auf die Systemeigenschaften.
Anforderung:
– EEG-Erzeuger sollen nicht stören.
– EEG-Erzeuger müssen notwendige Systemdienstleistungen erbringen.
FGW/Clearingstelle EEG – 6. Fachgespräch: SDLWindV und Repowering
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380/220kV
System mit
geringem EEG-Anteil
110kV
20/10kV
Hintergrund
Anforderung:
EEG-Erzeuger dürfen nicht stören
FGW/Clearingstelle EEG – 6. Fachgespräch: SDLWindV und Repowering
380/220kV
System mit
hohem EEG-Anteil
Hintergrund
• EEG-Erzeuger müssen Systemdienstleistungen W erbringen
W
20/10kV
FGW/Clearingstelle EEG – 6. Fachgespräch: SDLWindV und Repowering
W
Anforderungen: Anforderung:
110kV EEG-Erzeuger dürfen nicht stören
• EEG-Erzeuger dürfen nicht stören
W
W
W
W
W
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Bereitstellung von Blindleistung
• Für eine erfolgreiche Spannungshaltung ist eine ausreichende
Bereitstellung von Blindleistung erforderlich.
• Die Abschaltung konventioneller Kraftwerke hat zur Folge, dass diese
Kraftwerke neben Wirkleistung auch keine Blindleistung mehr liefern
können.
• Konsequenz: Auch Windenergieanlagen müssen sich an der
Blindleistungsbilanzierung beteiligen.
• Aber:
– Blindleistung kann nicht über große Strecken übertragen werden
– Zusätzliche Blindleistungskompensation im Netz trotzdem notwendig.
FGW/Clearingstelle EEG – 6. Fachgespräch: SDLWindV und Repowering
Technische Aspekte - FRT/LVRT
FGW/Clearingstelle EEG – 6. Fachgespräch: SDLWindV und Repowering
dena-Studie 2005
• Winenergieanlagen ohne LVRT-Fähigkeit schalten bei
Spannungseinbrüchen ein.
• Großflächige Ausfälle in Folge von einfachen Leitungsfehlern möglich
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FRT/LVRT
• WEAs ohne FRT/LVRT-Fähigkeit:
Weiträumige Erzeugungsausfälle in Folge einfacher Leitungsfehler
möglich.
• Ergebnis dena-Studie 2005: Ausfallende WEA-Leistung kann die
gesamte, im UCTE-Netz vorgehaltene primäre Regelleistung
übersteigen.
• Konsequenz:
– Auch EEG-Erzeuger müssen bei Spannungseinbrüchen am Netz
verbleiben.
– Bei Spannungerholung muss schnell wieder Wirkleistung bereitgestellt
werden.
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1.02
1.01
1.00
0.99
0.98
0.97
160.00
120.00
80.00
40.00
0.00
-40.00
1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
Systemverhalten in Folge eines Netzfehlers
0.00 0.50
1.00
1.50
[s]
G1: speed in p.u., 270MW Wind
G1: speed in p.u.
0.00 0.50
G1: Rotor angle in deg, 270MW Wind
G1:Rotor angle in deg
1.00
1.50
[s]
System mit geringem Wind-Anteil
System mit hohem Wind-Anteil
0.00 0.50
1.00
1.50
[s]
G1: Voltage in p.u., 270MW Wind
G1: Voltage in p.u.
FGW/Clearingstelle EEG – 6. Fachgespräch: SDLWindV und Repowering
2.00
2.00
2.00
DIgSILENT
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Technische Aspekte - Dynamische Spannungsstützung
• Bei Netzen mit hohem Windenergieanteil sinkt die
Kurzschlussleistung.
• Folge:
– Niveau des Kurzschlussstroms zur Erkennung von Netzfehlern sinkt
(Schutzanregung).
– Spannungseinbrüche in Folge von Netzfehlern sind tiefer.
• Konsequenz:
– Auch Windenergieanlagen müssen einen Beitrag zum Kurzschlussstrom
leisten und bei Spannungseinbrüchen einen Blindstrom liefern.
FGW/Clearingstelle EEG – 6. Fachgespräch: SDLWindV und Repowering
SDLWindV – Neuanlagen und Bestandsanlagen
Bestandsanlagen
(2002 -2008)
Nachrüstung
Bonus:
0,7 Cent/kWh – 5J
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Neuanlagen
(ab 01.01.2009)
Bonus:
0,5 Cent/kWh –
Anfangsvergütung
Verpflichtung
(nach Übergangsfrist)
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MS-Anschlüsse
SDLWindV und Netzanschlussregeln
BDEW
Mittelspannungsrichtlinie
(2008)
SDLWindV
Zusätzlich:
• Präzisierungen, Erläuterungen, Korrekturen (insbesondere TC 2007)
• Bestandsanlagen: nur einige besonders wichtige Aspekte müssen
eingehalten werden
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SDLWindV - Neuanlagen
Wesentliche technische Aspekte - MS:
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HS-Anschlüsse
BDEW Transmission Code
(2007)
• Spannungsrückwirkungen (Flicker, Oberschwingungen,
Schaltvorgänge)
• Beeinflussung der Spannung im Normalbetrieb
• Leistungsfaktorbereich (0,95 ind/kap), Blindleistungsregelfähigkeit
• LVRT und HVRT mit dynamischer Spannungsstützung.
• Keine Auslösung von Q->U-Schutz infolge von Spannungseinbrüchen
• Frequenzbereich
• Automatische Wirkleistungsreduktion bei Überfrequenz.
• Möglichkeit zur Blockierung der automatischen Wiederankopplung
• Anforderungen an die Ausführung der Anlage (Schutz etc.)
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SDLWindV - Neuanlagen
Wesentliche technische Aspekte - HS:
• Frequenz- und Spannungsbereiche im Normalbetrieb
• Anforderungen an die Wirkleistungsbereitstellung in Abhängigkeit der
Frequenz.
• Blindleistungsbereiche, Blindleistungsregelfähigkeit
• LVRT und HVRT mit dynamischer Spannungsstützung.
• Keine Auslösung von Q->U-Schutz infolge von Spannungseinbrüchen
• Automatische Wirkleistungsreduktion bei Überfrequenz.
• Möglichkeit zur Blockierung der automatischen Wiederankopplung
• Anforderungen an die Ausführung der Anlage (Schutz etc.)
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SDLWindV – Neuanlagen – Besonderheiten
Ergänzung TC 2007: Blindleistungscharakteristik im Teillastbetrieb
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SDLWindV – Neuanlagen – Besonderheiten
Korrektur TC2007: Spannungsstützung bei Über- oder Unterspannung
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SDLWindV – Neuanlagen – Besonderheiten
Präzisierung TC2007: Dynamische Anforderungen an Blindstromstützung
(ab 30.06.2011)
30ms
60ms
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SDLWindV - Nachweiserbringung
Nachweisverfahren entspricht der in der Mittelspannungsrichtlinie
vorgeschlagenen Prozedur:
• Einheitenzertifikat auf Basis von Messungen:
– Nachweis der Erfüllung der technischen Anforderungen einer EZE
– Erstellung und Validierung eines Modells zur Erstellung von
Anlagengutachten
– Einheitenzertifikat gilt für einen Windturbinen-Typ.
• Anlagenzertifikat auf Basis von Modellrechnungen:
– Nachweis der Erfüllung der technischen Anforderungen einer Anlage
(Windpark) am Netzanschlusspunkt unter Verwendung von stationären
und dynamischen Netzuntersuchungen.
– Anlagenzertifikat muss für jede Anlage erbracht werden.
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SDLWindV – Relevante Richtlinien
Für die Nachweiserbringung gelten folgende FGW-Richtlinien:
• FGW-TR8: Zertifizierungsrichtlinie
• FGW-TR3: Messrichtlinie
• FGW-TR4: Modellierungsrichtlinie
Um einen Zertifizierungsstau zu vermeiden, kann der Nachweis während
einer Übergangsfrist auch von einem qualifizierten, unabhängigen
Gutachter erbracht werden.
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SDLWindV – Erste Erfahrungen
Probleme liegen insbesondere bei der Nachweiserbringung, weniger bei
den Richtlinien an sich.
Mögliche Gründe:
• FGW-Zertifizierungsrichtlinien erst seit März 2010 veröffentlicht.
• Nur wenige Windturbinentypen sind bisher zertifiziert, da die
Vermessung mehrere Monate dauert.
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Vielen Dank
Markus Pöller
mpoeller@digsilent.de
DIgSILENT GmbH
Heinrich-Hertz-Str. 9
72810 Gomaringen
www.digsilent.de
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