Segel setzen für ein erfolgreiches Netzgeschäft - Mettenmeier GmbH

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26 UTILITY | DATEN · STRATEGIEN Netzdynamiken Netzdynamiken – Veränderungen messen und bewerten Liberalisierung und Ausbau erneuerbarer Energien stellen Grundprinzipien des lastgeführten Betriebs von Stromnetzen immer mehr in Frage. „Die Energieversorgungssysteme der Zukunft müssen „intelligent“ sein, um Extremsituationen vorherzusehen, frühzeitig Gegenmaßnahmen einzuleiten und Zusammenbrüche zu verhindern. Um auch weiterhin eine hohe Versorgungssicherheit garantieren zu können, ist es nötig, sogenannte „Smart Grids“ zu entwickeln.“ Till Sybel, Michael Fette Mit wirtschaftlichem Wachstum ist unweigerlich ein steigender Energieverbrauch verknüpft. Blackouts in asiatischen Wachstumsregionen, in Nordamerika, aber zuletzt auch in Europa sind Vorboten für Grenzen und Risiken der globalen Energieversorgung. Es ist an dieser Stelle wesentlich, das System der Stromerzeugung, der Verteilung, des Verbrauchs und deren wechselseitige Abhängigkeiten zu kennen. Damit diese Systeme stabil funktionieren, ist eine exakte Planung und Kontrolle erforderlich. Für den Zeitraum eines vorhersehbaren Mehrbedarfs wird auch eine höhere Kraftwerksleistung benötigt. Als � Frühwarnsystem CPSys (Collapse Prediction System) mit der Basiseinheit CPR-D entscheidendes Kriterium wird aber die Beobachtung der dynamischen Situation der Netze sein, denn der dynamische Blackout wird zukünftig früher eintreten als der thermische Blackout. Nichtlinearitäten erkennen Die Grundprinzipien der Erzeugung und des lastgeführten Betriebs werden durch die Liberalisierung und die erneuerbaren Energien zunehmend in Frage gestellt. Es gilt, Nichtlinearitäten zu erkennen, kritisch zu beobachten und frühzeitig Maßnahmen zur Versorgungssicherung einzuleiten. Damit Störungen und Netzausfälle vermieden werden können, müssen Netzdynamiken erkannt werden. Kraftwerks und Transportnetzbetreiber müssen dafür das Investitionsrisiko bewerten und auf Verteilnetzebene muss das Betriebsrisiko abgeschätzt werden. CPSys – Frühwarnsystem gegen den Blackout Bisherigen Blackouts zeigen, dass sich moderne Hochspannungsnetze nicht allein mit klassischen Werkzeugen betreiben lassen. Es werden zusätzlich neuartige, der veränderten Situation angepasste Einrichtungen benötigt, die auch künftigen Anforderungen gerecht werden. Ein „Collapse Prediction System – CPSys“ ist eine Überwachungseinrichtung zur Früherkennung von Blackouts und zur Identifikation von Schwachstellen im Netz. Netzzusammenbrüche können so durch frühzeitiges Eingreifen vermieden werden. Es kann aber auch helfen, die Netzauslastung zu erhöhen und dient zudem der Gewinnung unerlässlicher Daten zur sicheren Netzführung, die aus einer kontinuierlichen Erfassung der Netzdynamiken gewonnen werden. CPR-D – Vorhersage von Kollaps- Dynamiken Das Messgerät „CPRD – Collapse Prediction Relais Digital“ dient der gezielten Erkennung eines Spannungsdrifts. Daneben erfolgt eine kontinuierliche Frequenzmessung, um zusätzliche Lastdynamiken als Maß für die Stabilitätsreserve des Netzes zu erfassen. Das Gerät ist in der Lage, vorhandene Regeleinrichtungen zu überwachen und das Netz sicher zu führen. Dämpfungswerte, die einen sehr guten Einblick in das dynamische Verhalten eines Netzes geben, lassen sich als „Dämpfungslandkarten“ (siehe Abbildung) darstellen, welche die Einflüsse der Veränderungen von Netztopologie und Netzreaktionen veränderter Lastdynamiken transparent machen. Regenerative Einspeisungen und Handelsaktivitäten, die zur Instabilität beitragen, können so leichter beobachtet und kontrolliert werden. Außerdem lassen sich typische Frequenzmuster, sogenannte „Fingerprints“, erkennen, mit denen sich gerade Kollaps Dynamiken frühzeitig ankündigen und vermeiden lassen. Durch die Analyse und Bewertung der Messwerte können Schwachstellen sofort
identifiziert und in die Netzstrategie eingebunden werden. Parallel dazu lassen sich sinnvolle Handlungsalternativen ableiten, z. B. der gezielte Lastabwurf, die Einspeisung zusätzlicher Wirk und Blindleistung, die Bildung von Netzinseln sowie Kombinationen. � Veränderte Lastdynamiken im bundesweiten Überblick: Ergebnisse der Wirkung einer Gegenmaßnahme können schnell bewertet werden. Neuartige Belastungssituationen im Verteilnetz Auf der Verteilnetzebene entsteht mit Blick auf die wirtschaftliche Betriebs führung ebenfalls ein erhöhter Optimierungsbedarf. Diese Maßnahmen müssen wiederum zu denen im überlagerten Hochspannungsnetz passen. Auf Kundenseite werden neben den mittlerweile unzähligen Eigenerzeugungsanlagen neue, hochautomatisierte Produktionsanlagen eingesetzt. Auch die steigende Zahl von Anlagen zur Blindstromkompensation muss berücksichtigt werden. In Summe ergibt sich für das heutige Mittelspannungsnetz eine komplett neuartige Belastungssituation durch Netzdynamiken. Die elektrischen Systeme werden strukturell instabiler, wodurch auch die Betriebsführung erschwert wird. Es konnten bereits Netzsituationen aufgezeichnet werden, in denen sich ein Mittelspannungsnetz aufgrund von nichtlinearen Oszillationen selbst zerstört hat, ohne dass die Schutztechnik reagiert hat. Momentan verfügbare Schutzgeräte decken den 50HzBereich ab, andere Frequenzen werden nicht berücksichtigt. Mit Hilfe eines „DMRD Dynamik Monitoring Relais Digital“ können Schwachstellen speziell in Mittelspannungsnetzen frühzeitig identifiziert werden. Zusätzlich dienen die ermittelten Informationen der Szenarioplanung und steuerung für Verteilnetze sowie der strategischen Netzentwicklung. Netzdynamiken UTILITY | DATEN · STRATEGIEN 27 Zusammenfassung Bei der Analyse von Versorgungssystemen sollten klassische Werkzeuge mit neuen Methoden, die die Netzdynamik berücksichtigen, kombiniert werden. Im Dreiecksverhältnis zwischen den Kunden und den Betreibern der Hoch sowie denen der Mittelspannungsnetze müssen Veränderungsprozesse nachvollziehbar werden. Deren Konsequenzen auf die Netzsituation können mit den Geräten der CPSysFamilie direkt gemessen und bewertet werden. Netzbetreiber sind dadurch in der Lage, ein aktives Risikomanagement aufzubauen sowie Kosten vorzeitig zu erkennen und im Regulierungsprozess einzustellen. Ein prädiktives, effizientes und stabiles Gesamtsystem ist die Folge. Kontakt PD Dr. Michael Fette System & Dynamik +49 (0)5251 40404 fette@systemdynamik.de Till Sybel A. Eberle GmbH & Co. KG +49 (0)911 628108-70 till.sybel@a-eberle.de ! www.systemdynamik.de
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