Dorman Wensky Netzanschluss von Offshore-Windparks …€¦ · © ABB New Ventures - 1 - 2.9.2002...

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2.9.

2002

Netzanschluss vonOffshore-Windparksgrosser Leistung

Dorman WenskyABB Utilities GmbH

Konferenz “Perspektiven für dieStromversorgung der Zukunft “

Berlin , 21. u. 22. Nov. 2002

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Nordsee - Beantragte WindparksWindparkleistung P: meist > 100 MW ....1000MW

Übertragungsentfernung imMeer (in D) : ca. 15....130 kmund zusätzlichan Land: ca. 10 .... 100km

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Übertragung der Windenergie vom Meer ans Land

� Elektrisches Gesamtkonzept- Drehstrom oder Gleichstrom- Netzstruktur und Trassierung- Energiespeicherung?

� Ausbauphasen- Pilotphase mit wenigen Parks- Sukzessiver Ausbau aller nutzbaren Flächen

� Wirtschaftlichkeit und Ökologie- für den Windparkinvestor- für den Netzbetreiber- für den Abnehmer und die Allgemeinheit

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Technische Merkmale der Drehstromübertragung

� Leistung pro Kabelmax. ca. 180 .... 250 MW

� Entfernung max. ca. 80 ... 120 km� Wirtschaftliche Übertragungsspannung

max. ca. 150 kV� Dreiphasige Kabel verfügbar bis 150 (... 200) kV� niedrige Grundkosten

aber teure Kabel und höhere Kabelverluste

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Ladestrom und KabelausnutzungL

I b

I w ~ Windpark

Kompensation

Kabelausnutzung bei einseitiger Kompensation

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0,20,4

0,60,8

11,2

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Kabellänge L/Lgrenz1

Stro

m in

p.u

.

Imax

Ladestrom Ib

Wirkstrom Iw

Grenzlänge L grenz1

Bedingung: Iw2 +Ib2 < Imax2

I w

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AC-Netzanbindung eines Offshore-Windparks

600 MW Offshore-Windpark

150 kV

325 MVA

30 kV

30 kV

30 kV

30 kV

325 MVA

600 MVA

150 kV

400 kV

SVCSVC

Anschlussonshore

Küstenlinie

ca 100… 120 km

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Übertragungsbereich verschiedener AnbindungsvariantenLe

istu

ng/M

W

Übertr.- Entfernung / km

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50

100

200

150

250

300

350

400

450

500

550

600

50 100 150 200 250 300

AC zweiseitig kompensiert

HVDC Light Einheit ( max. )

2 HVDC Light-Einheiten parallel

AC zweiseitig kompensiert+ Zwischenkomp.

= Grenzen geringfügig flexibel

Kapazität pro Einzel-Seekabel

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Techn. Merkmale der Gleichstromübertragung

� Leistung pro Stromrichtereinheit/Kabelmax. ca. 300 ... 350 MW

� Entfernung beliebig

� Selbstgeführte Stromrichter mitÜbertragungsspannung von derzeit +/- 150 kV

� Kabel verfügbar bis ca. 600 MW� hohe Grundkosten (Stromrichter)

aber preiswertere und leistungsfähigere Kabelund niedrigere Kabelverluste (als AC)

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DC-Netzanbindung eines Offshore-Windparks

150 kV

300 MVA30 kV

30 kV

30 kV

30 kV300 MVA

400 kV

600 MVA

150 kV

300 MVA

300 MVA

300 MVA

300 MVA

HVDC Light

600 MW Offshore-Windpark

HVDC Light

+ / - 150 kV

Küstenlinie

Anschlussonshore

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Übertragung der Windenergie vom Meer ans Land

� Elektrisches Gesamtkonzept- Drehstrom oder Gleichstrom- Netzstruktur und Trassierung- Energiespeicherung?

� Ausbauphasen- Pilotphase mit wenigen Parks- Sukzessiver Ausbau aller nutzbaren Flächen

� Wirtschaftlichkeit und Ökologie- für den Windparkinvestor- für den Netzbetreiber- für den Abnehmer und die Allgemeinheit

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Einzelanschluss individueller Windparks ?

= Ausgangsbasis f. and. Lsg.� unabhängig von anderen

WPs� kürzeste Verbindungen� klare Zuständigkeiten� Hoher Trassenbedarf!� geringe Flexibilität des

Betriebs� maximale Umweltbelastung

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B

C

D

See Land

Windpark

Netzanschluss

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Strahlennetz als ”Kabelbaum” für mehrere Parks

Land

A

B

C

D

See

� gemeinsame Trassennutzungverbessert Genehmigungs-chancen

� verringerte Umweltbelastung

� längere Kabelstrecken� geringe Flexibilität des Betriebs� keinerlei Redundanz (Kabel)

Windpark

Netzanschluss

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Maschennetz in der Nordsee?

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C

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See Land

Windpark

Netzanschluss

� höhere Teillastverfügbarkeit� großer technisch-kommerzieller

Abstimmungsbedarf� wesentlich erhöhter Aufwand

(Kabel, Schaltanlagen, …)� keine Vorteile bei Volllast

Verbindung

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Strahlennetz als ”Perlenkette”

A

B

C

D

See Land

� gemeinsame Trassennutzungverbessert Genehmigungs-fähigkeit

� höhere Flexibilität/Verfügbarkeit� Geringere Verluste� Höhere Wirtschaftlichkeit� Höhere Investitionskosten� kommerzielle Abhängigkeit� längere Kabelstrecken

Windpark

Netzanschluss

Verbindung und Kompensation

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Netzanschluss aus Sicht eines Herstellers

� Schritte zum Netzanschluss-Konzept� alternative technische Konzepte (Machbarkeit nach dem

Stand der Technik)� Realisierung , Referenzen� Ökologie und Wirtschaftlichkeit

� Politik

� Ausblick

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ABB-Leistungsspektrum für die Windindustrie

Financing

TurbineConstruction

LV Equipment

GridConnection

Engineering,ProcurementConstruction

GeneratorsMotors

Operation &Maintenance

ProjectDevelopment

SubstationCables HVDC

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High voltage cable types

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ABB - HGÜ Projekte weltweit

Nelson River 2CU-projectVancouver IslandPole 1

Pacific IntertiePacific IntertieUpgradingPacific IntertieExpansionIntermountainBlackwater

ItaipuInga-ShabaCahora BassaBrazil-ArgentinaInterconnection I

EnglishChannelDürnrohrSardinia-ItalyItaly-Greece

HighgateChateauguayQuebec-New England

Skagerrak 1&2Skagerrak 3Konti-Skan 1Konti-Skan 2Baltic Cable

Fenno-SkanGotland 1Gotland 2Gotland 3

KontekSwePol

Chandrapur-PadgheRihand-DelhiVindhyachal

SakumaGezhouba-ShanghaiLeyte-LuzonBroken HillNew Zealand 1New Zealand 2

Three Gorges -Changzhou

Brazil-ArgentinaInterconnection II

Gotland

MurraylinkDirectlink

Cross Sound CableEagle Pass

Tjæreborg

HällsjönHagfors

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HVDC light for offshore wind farms

Offshore wind farmapprox. 300 MW

Advantages:� supply reactive power to wind mills� variable frequency offshore possibilities for

� optimization of wind energy � active power control for spinning reserve

� separation of wind mills from AC network events� provide ancillary service to the AC network (reactive power, voltage central, etc)

On shoreOff shore

HVDC Lightrectifier

Cable transmission

HVDC Light inverter AC network

Coastal line

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HVDC Light 330MW block

Building90 x 18 m

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- HVDC Light - Cross Sound Cable

���� HVDC Light Interconnection between New Haven, CTand Shoreham, LI.

���� Rating 330 MW DC power.���� 40 km, ±150 kV DC Power Cables.���� Fibre Optic cable for inter station control and public

telecommunication.���� Local and remote operation.���� Developer: Trans Énergie US Ltd.���� Customers: Long Island Power Authority, LIPA

and United Illuminated, UI.

���� RFM : August 1, 2000.���� Access to site : May 1, 2001.���� Start FST : June 1, 2001.���� Shipping : October 1, 2001���� Installation : November 1, 2001.���� Transmission tests : March 1, 2002.���� Substantial completion : May 1, 2002.

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Troll A Pre-compression Electrical Drive System

Key data� Two HVDC Light

transmissions� 2 x 40 MW nominal

mechanical output onmotorformer shaft

� ± 60 kV DC� 70 km sea cable� Inverter placed on Troll A

gas platform

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Übertragung der Windenergie vom Meer ans Land

� Elektrisches Gesamtkonzept- Drehstrom oder Gleichstrom- Netzstruktur und Trassierung- Energiespeicherung?

� Ausbauphasen- Pilotphase mit wenigen Parks- Sukzessiver Ausbau aller nutzbaren Flächen

� Wirtschaftlichkeit und Ökologie- für den Windparkinvestor- für den Netzbetreiber- für den Abnehmer und die Allgemeinheit

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Perspektiven ....

W/O storageOnshorestorage

t

P

t

E

ESETEnergy Storage

EStorage

PStorage

x00 km

Offshore storage

t

P

t

E

ESETEnergy Storage

EStorage

PStorage

t

PPWECS PGrid

WECS

Public Grid

t

P

Pmax

Pmin

t

P

Gx00 km

Reduced power (=red. investm.)on transmission line !!

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W/O storageOnshore storage

t

P

t

E

ESETEnergy Storage

EStorage

PStorage

x00 kmt

P

.... für die Zukunft ? <----> !!

PWECS PGrid

WECS

Public Grid

t

P

Pmax

Pmin

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Speichertechnik – Grundsatz

Konverter

Elektro-lyseur A

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StromnetzStromnetz

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PEM -FC A

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Wasserstoff-SpeicherWasserstoff-Speicher

Indu

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Syst

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WasserstoffWasserstoff

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ABB ihr Partner

Herzlichen Dank

für

Ihre Aufmerksamkeit

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