VDE/SEV/ÖVE-Fachtagung „Netzzugang <strong>und</strong> Netznutzung im liberalisierten Umfeld“Friedrichshafen, 9. – 10. Mai 2001installierte Leistung/Jahr, MW18001600140012001000800600400200kumulierte installierte Leistung13000120001100010000900080007000600050004000300020001000kumulierte installierte Leistung, MW01988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004Abb. 1: Entwicklung der Win<strong>den</strong>ergie in der Vergangenheit <strong>und</strong> Prognose bis 2005 [2].0chen Grössenordnung vor. Welche der Projekte letztendlichrealisiert wer<strong>den</strong> ist zur Zeit ebenso unklarwie die Auswirkungen des „repowering“ – d.h. derErsatz <strong>von</strong> bestehen<strong>den</strong> Anlagen durch leistungstärkereEinheiten im On-Shore-Bereich. Für die künftigeNetzentwicklung bestehen hierdurch relativ unscharfeRandbedingungen bezüglich der Planungssicherheit.2.1 Anforderungen an die Betriebsführung<strong>und</strong> EngpassmanagementBei der Einspeisung aus WEA handelt es sich um einestochastische Erzeugung, die aufgr<strong>und</strong> der meterologischenEinflüsse nur sehr eingeschränkt vorhersehbarist. Als wesentlicher Unsicherheitsfaktor zeigt sichhierbei die Genauigkeit der zeitliche Entwicklung derWetterlage.Die Situation im nördlichen E.ON Netz erforderterweiterte Anforderungen an die Betriebsführunghinsichtlich der Bereitstellung <strong>von</strong> Regelleistung <strong>und</strong>des operativen Engpassmanagements. Die Betriebsführungbasiert dabei auf einem Windprognosesystemunter Verwendung der Wettervorhersage des DeutschenWetterdienstes. Darüber hinaus steht eine aufonline-Messungen basierende Istwerterfassung derWindeinspeisung zur Verfügung. Die hierfür notwendigenKonzepte wur<strong>den</strong> gemeinsam mit ISET in Kasselerarbeitet. Die verwendeten Algorithmen wer<strong>den</strong>kontinuierlich weiterentwickelt <strong>und</strong> <strong>den</strong> Erfordernissenangepasst.Die derzeit während Starkwindphasen ermittelte Einspeisungaus WEA liegt im Bereich <strong>von</strong> 2500 MWmit zeitlichen Änderungen <strong>von</strong> bis zu 500 MW innerhalb<strong>von</strong> 15 Minuten. Die hierfür notwendige Regelleistungüberschreitet die in der Regelzone verfügbareLeistung <strong>und</strong> muss daher extern bereitgestellt wer<strong>den</strong>.E.ON Netz bemüht sich hierzu momentan um Lösungenzum Belastungsausgleich unter <strong>den</strong> deutschenÜbertragungsnetzbetreibern im Sinne des EEG.Die aktuelle Windeinspeisung mit steigender Ten<strong>den</strong>zerfordert ein komplexes Engpassmanagement zurGewährleistung der Netzsicherheit <strong>und</strong> einer diskriminierungsfreienVermarktung des Netzes. Das Engpassmanagementerfolgt durch Schaltzustandsänderungen<strong>und</strong> zunehmend durch Redispatching, d.h.durch Reduzierung oder Verlagerung der Einspeisungaus Grosskraftwerken beim Erreichen <strong>von</strong> Grenzwerteninfolge plötzlich zunehmender Windeinspeisung.Dabei zeigt sich die Notwendigkeit eines Übergangseiner tageweisen Engpassprognose auf untertägigeZyklen, um dem stochastischen Phänomen derWindeinspeisung Rechnung zu tragen. Dies erfordertwiederum eine reibungslose <strong>und</strong> zeitnahe Datenbereitstellungzwischen <strong>den</strong> beteiligten Netzbetreibern.E.ON Netz hat hierzu mit TenneT (NL) einen gemeinsamenTestbetrieb zwischen <strong>den</strong> beteiligten ÜNBfür die an der deutsch-niederländischen Grenze laufendeAuktion der Übertragungskapazität initiiert.
VDE/SEV/ÖVE-Fachtagung „Netzzugang <strong>und</strong> Netznutzung im liberalisierten Umfeld“Friedrichshafen, 9. – 10. Mai 20013 <strong>Technische</strong> Grenzen der Windeinspeisung<strong>und</strong> Anforderungen an <strong>den</strong> <strong>Netzanschluss</strong>Die im EEG festgeschriebene vorrangige Aufnahmeder Energie aus regenerativen Erzeugungseinheitenführt bei <strong>den</strong> o.a. Zuwachsraten zu technischen Grenzen,die sowohl regional als auch hinsichtlich derbetrachteten Spannungsebene auf unterschiedlichenetztechnische Kriterien zurückzuführen sind. Diessind im einzelnen• Thermische Überlastung• Blindleistungsregelung <strong>und</strong> Spannungsstabilität• Frequenzstabilität.Thermischen Überlastungen treten auf, wenn derAbtransport der Einspeisung aus WEA die regionalverfügbare Übertragungskapazität des Netzes überschreitet.Beispielhaft sind hier die Netze in <strong>den</strong> küstennahenRegionen betroffen. Die dezentral in dasMittelspannungsnetz einspeisen<strong>den</strong> WEA überschreitenum ein vielfaches die regionale Last, sodaßes durch Rückspeisung zu Grenzwertverletzungen im110-kV-Netz kommt. Die in zunehmen<strong>den</strong> Maße andiese Netzebene angeschlossenen WEA verstärkendiesen Effekt, sodass Netzverstärkungsmaßnahmenerforderlich wer<strong>den</strong>, die allerdings mit Blick auf dieGenehmigungslage immer schwieriger zu realisierensind <strong>und</strong> dem Anschluss <strong>von</strong> WEA meist mit Zeitverzugfolgen. Als temporäre Maßnahme kann die derEinrichtung eines Erzeugungsmanagements Abhilfeschaffen, deren Umsetzung allerdings an juristischeGrenzen stößt.Der zunehmende Anschluss <strong>von</strong> Großwindparks <strong>und</strong>die Aktivitäten im Off-Shore-Bereich können ohnegeeignete Gegenmaßnahmen zu weiteren limitieren<strong>den</strong>Kriterien aufgr<strong>und</strong> einer defizitären Blindleistungsbereitstellung<strong>und</strong>/oder eines gestörten dynamischenSystemverhaltens führen. Durch das Rückfahren<strong>von</strong> Großkraftwerken infolge der Anwendung derVorrangregelung kann für bestimmte Betriebsfälle dieStabilität des Gesamtsystems nur noch eingeschränktoder gar nicht mehr gewährleistet wer<strong>den</strong>. Diese Situationkann zu großflächigen Störungen im europäischenVerb<strong>und</strong>netz führen, die ggf. Versorgungsunterbrechungennach sich ziehen können. E.ON Netzführt hierzu derzeit umfangreiche quasi-stationäre <strong>und</strong>dynamische Netzberechnungen durch.Erste Ergebnisse machen deutlich, dass sich zur Aufrechterhaltungeines zuverlässigen Betriebs des Hoch<strong>und</strong>Höchstspannungsnetzes erweiterte Anforderungenan <strong>den</strong> <strong>den</strong> <strong>Netzanschluss</strong> <strong>von</strong> WEA ergeben.Dies sind insbesondere• Einstellung des Frequenzrückgangsschutzes auf47,5 Hz zur Netzstützung bei Großstörungen• Nach Einzelfallprüfung zusätzliche Anforderungenan die Wirk- <strong>und</strong> Blindleistungsregelung• Kompensation zur Vermeidung <strong>von</strong> Netzrückwirkungen• Schalthoheit des Netzbetreibers durch direkteleit- <strong>und</strong> schutztechnische EinbindungDie als Bestandteil der <strong>Netzanschluss</strong>verträge <strong>von</strong>E.ON Netz derzeit gültigen „<strong>Technische</strong>n Regeln für<strong>den</strong> <strong>Netzanschluss</strong>“ wer<strong>den</strong> in Kürze um diese Anforderungenerweitert. Hinsichtlich der Erfüllbarkeit derAnforderungen besteht ein enger Kontakt zu Herstellern<strong>von</strong> WEA, Prüfinstituten <strong>und</strong> Verbän<strong>den</strong>.4 Betriebsverhalten <strong>von</strong> Win<strong>den</strong>ergieanlagenDie Netzverträglichkeit <strong>von</strong> Win<strong>den</strong>ergieanlagen wirdseit 1993 in sog. Typenprüfungen gemessen. DieseMessungen umfassen die klassischen Netzrückwirkungenwie Oberschwingungen, Flicker, Blindleistung,Leistungsspitzen sowie Stromspitzen <strong>und</strong>Spannungsänderungen bei Schalthandlungen. Ebenfallsist im Rahmen dieser Messungen eine Überprüfungder Netzschutzeinrichtung gefordert. Aufgr<strong>und</strong>dieser Messungen können die Netzbetreiber inDeutschland über <strong>den</strong> <strong>Netzanschluss</strong> <strong>von</strong> Win<strong>den</strong>ergieanlagenprojektenentschei<strong>den</strong>. Die Messungenzeigen, dass die Netzverträglichkeit <strong>von</strong> Win<strong>den</strong>ergieanlagenin <strong>den</strong> letzten Jahren verbessert wurde <strong>und</strong>dass Anfangsprobleme beseitigt sind. Die einheitlicheDurchführung der Messungen erfolgt auf Basis der<strong>Technische</strong>n Richtlinie [3], die in enger Abstimmungmit der VDEW –Richtlinie [4] erarbeitet wurde. Diedort festgelegten Vorschriften fließen in die internationaleNormengebung im Rahmen der IEC [5] ein.Bei Großwindparks ergeben sich aufgr<strong>und</strong> der Anzahlder Win<strong>den</strong>ergieanlagen Vergleichmäßigungen, z. B.im Bereich Flicker oder Oberschwingungen, so dasssich diese Netzrückwirkungen im Verhältnis zur Leistungdes Windparks verringern. Aus diesem Gr<strong>und</strong>kann da<strong>von</strong> ausgegangen wer<strong>den</strong>, dass Netzrückwirkungenwie z. B. Flicker bei Großwindparks nichtmaßgeblich für <strong>den</strong> <strong>Netzanschluss</strong> sein wer<strong>den</strong>.Bei Großwindparks sind, wie bereits vorstehend ausgeführt,andere Kriterien maßgeblich, wie z. B. dieRegelung der Blindleistung, der Beitrag zur Kurzschlussleistungoder auch das Verhalten im Fehlerfall.Bisher wurde seitens des Netzbetreibers gefordert, dieAnlage im Fehlerfall möglichst schnell vom Netz zu