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© ABBSlide 1February 14, 2015
HGÜ TechnologieÜbertragungswege der Zukunft
ATEAM, 16. Fachtagung, 30.01.2015, Benedikt Kurth, Vertriebsingenieur, Grid Systems Deutschland
© ABBSlide 2February 14, 2015
HGÜ Technologie
� Herausforderung Energiewende
� Anwendungsgebiete
� Stand der Technik
� Entwicklungspotentiale
� HGÜ Netze
Agenda
© ABBSlide 3February 14, 2015
� Integration erneuerbarer Energien
� Große Wasserkraftwerke
� Offshore Wind
� Solarenergie
� Netzausbau
� lastferne Stromerzeugung
� grenzüberschreitender Stromhandel
� Ausgleich volatiler Erzeugung aus Erneuerbaren
HGÜ TechnologieUmweltfreundliche Transformation unserer Stromnetze
© ABBSlide 4February 14, 2015
HGÜ TechnologieMehr Kapazität für die Versorgungssicherheit
� 4 Korridore (Nord<->Süd)
� Übertragungsspannung: 400 - 500 kV
� Übertragungsleistung: 2.000 MW
� Neubau DC Korridore ca. 3700km
Quelle: ZweiterEntwurfNetzentwicklungsplan 2014, Übertragungs-netzbetreiber, 04.11.2014
© ABBSlide 5February 14, 2015
HGÜ TechnologieVision Europa 20XX
Hydro powerSolar power
DC transmission
Wind power
© ABBSlide 7February 14, 2015
HGÜ TechnologieWas ist ein HGÜ System ?
AC
Üb
ertr
agu
ng
snee
tz
HVDC Classic
HVDC Light
Freileitungen
MI-See- oder Landkabel
XLPE See- oder Landkabel
HVDC Classic
HVDC Light
gesteuerter Leistungsfluss
AC
Üb
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snet
zA
C Ü
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C Ü
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© ABBSlide 8February 14, 2015
� Thyristor-Technik (nur einschaltbar)
� Kurzschlussleistungsbedarf (Kommutie-rungsblindleistung, Betrieb nur am spannungsstarren Netz)
� Leistungsbereich: 300 – 6.400 MW(demnächst: 10.000 MW bei 1.100 kV)
� Leistungsflussumkehrung durch Um-polung der Spannung (Stromfluss-richtung bleibt gleich)
� Freileitung oder Massekabel (Isolation: ölimprägniertes Papier)
� Fernübertragung großer Leistungen
HGÜ TechnologieNetzgeführte HGÜ
Neuster 6-Zoll-Thyristor für HGÜ-Anwendungen.
Sperrspannung:8,5 kV
Stromtragfähigkeit:4,5 kA
© ABBSlide 9February 14, 2015
� IGBT-Technik (ein- und ausschaltbar)
� Benötigt keine Kommutierungsblind-leistung
� Leistungsbereich: 50 – 1.700 MW
� Dynamische Spannungsregelung
� Schwarzstartfähig*
� Leistungsflussumkehrung durch Um-kehrung des Stromflusses
� VPE-Kabel (Isolation: vernetztes Polyethylen) oder Freileitung
� Geringer Platzbedarf durch kompakte Stromrichterstationen
HGÜ TechnologieSelbstgeführte HGÜ
Neuste IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)-StakPak-Module für unterschiedliche Leis-tungsbereiche.
Sperrspannung:4,5 kV
Stromtragfähigkeit:580 bis 1.740 A
© ABBSlide 10February 14, 2015
� Connecting remote generation
� Interconnecting grids
� Connecting offshore wind
� Power from shore
� DC links in AC grids
� City-center infeed
� Connecting remote loads
HGÜ TechnologieAnwendungsgebiete
© ABBSlide 12February 14, 2015
HGÜ TechnologieTechnische Entwicklung (HVDC Light)
1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009
500
1000
2000
1500
2500
200
100
400
300
500
600
MW kV
Hällsjön3 MW
± 10 kV
Cross Sound
330 MW± 150 kV
Gotland50 MW ± 80 kV
BorWin1
400 MW± 150 kV
Dolwin 1
800 MW± 320 kV
Estlink
350 MW± 150 kV
Caprivi
300 MW350 kV
Skagerrak 4
700 MW500 kV
East-WestInterconnector
500 MW± 200 kV
© ABBSlide 13February 14, 2015
HGÜ TechnologieProduktportfolio HVDC Classic (LCC) & Light (VSC)
Power i MW
HVDC Lightmit XLPEKabeln
HVDC Classic/Light mit MI-Kabeln
HVDC Light mit Freileitung
Udc in kV
800
700
600
500
400
300
200
0
0 6000 700050004000300020001000
HVDC Classic mit Freileitung
8000
© ABBSlide 14February 14, 2015
HGÜ TechnologieProduktportfolio HVDC Classic (LCC) & Light (VSC)
Power i MW
HVDC Classic/Light mit Kabeln
HVDC Light mit Freileitung
Udc in kV
800
700
600
500
400
300
200
0
0 6000 700050004000300020001000
HVDC Classic mit Freileitung
8000
© ABBSlide 16February 14, 2015
HGÜ TechnologieFokusthemen für Forschung und Entwicklung
Kosten
Leistung
Größe / Gewicht
Plattform Integration
HVDC Breaker
Schutz und Steuerung
HVDC Classic
HVDC Light offshoreEmbedded HVDC / DC grids
Kosten, Verluste
Leistung -> I und U
HVDC Light
© ABBSlide 17February 14, 2015
HGÜ TechnologiePotential der Leistungserhöhung (HVDC Light)
Entwicklungspotentiale:
� Erhöhung der Stromtragfähigkeit der Halbleiter-Module
� Kabel für höhereSpannungsebenen
� Konverter zurHandhabung höhererLeistungen
Voltage increase
320 kV
MW
640
Current increase
1000
3000
© ABBSlide 18February 14, 2015
HGÜ TechnologiePassgenaue Halbleiter für HVDC Light
� Integration von erweiterter Funktionalität in bewährter Bauweise
� Zuverlässiges kompaktes Design
� Für Konverter Stromklassen bis zu 3000ADC
� Verluste im Bereich von HVDC Classic
Stakpak
Sub-module
0,0%
0,5%
1,0%
1,5%
2,0%
2,5%
3,0%
3,5%
1995 2000 2005 2010 2015
Gen. 1
Gen. 2
Gen. 3
Gen. 4
HVDC Classic
© ABBSlide 21February 14, 2015
HGÜ TechnologieEntwicklungsschritte zum HGÜ-Netz
Punkt-zu-Punkt HGÜ-Netz
HGÜ-Netz mit Redundanzen
Einspeisung
z.B. Anbindung erneuerbarer
Energiequellen
Verlustarme, stabile
Fernübertragung
Aus-/Einspeisung aus/in DC-Fernüber-
tragungsstrecken
Stiche 10-20%
© ABBSlide 22February 14, 2015
HGÜ TechnologieTechnologiebedarf für Multiterminal Anwendungen
� VSC - Technologie
� Symmetrische Monopole zurAnbindung von Offshore Wind
� Bipole zur Einbindung von embedded HVDC Anwendung
� Netzplanung und -steuerung
� Lastfluss Regelung
� Selektiver Schutz
� HVDC Breaker
Technologie ist nicht der begrenzende Faktor
© ABBSlide 23February 14, 2015
HGÜ TechnologieHybrid HVDC Breaker
DC Breaker test circuit
� Wettbewerbsfähige Lösung für Freileitungs-und Kabelsysteme
� Skalierbar auf Spannung und Strom
� Schnelle Schaltzeiten und vernachlässigbare Verluste während Normalbetrieb
� Embedded HVDC (Punkt-zu-Punkt)
� STATCOM Betrieb
� Multiterminal HVDC
� STATCOM Betrieb
� Isolation der fehlerhaften Bereiche
� Realisierung von Schutzzonen
� Strombegrenzung während Fehlererkennung
© ABBSlide 24February 14, 2015
HGÜ TechnologieVision Europa 20XX
Hydro powerSolar power
DC transmission
Wind power