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für Netz- und Anwendungstechnik GmbHInstitut
Bedarf und effiziente Bereitstellung von Blindleistung im Stromnetz
Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl
Dena-Expertenworkshop „Aktives Blindleistungsmanagement“24.09.2015
Brückl
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Inhalt
Einleitung und Hintergründe ZVEI-Studie FNN-Hinweis ENTSO-E-Networkcodes dena-Studie BMWi-Dienstleistungsauftrag Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern Schlusswort
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BegriffsweltVersorgungsqualität
Servicequalität SpannungsqualitätVersorgungszuverlässigkeit
Beziehung zw. Kunden und Versorgungsunternehmen
Fähigkeit, die Versorgungsaufgabe unter
vorgegebenen Bedingungen während einer bestimmten
Zeitspanne zu erfüllenHäufigkeit (SAIFI) und Dauer
(CAIDI) von Unterbrechungen, Nichtverfügbarkeit (SAIDI), …
Kundeninformation zu Abschaltungen, Reaktionszeiten bei Störungen/ Be-schwerden, Erteilung von Auskünften, …
Ein- und Konstanthaltung des zeitlichen Verlaufs der
Spannunggemäß Normen und
vertragliche FestlegungenFrequenz, Höhe,
langsame/schnelle Änderungen, Flicker, Einbrüche, Unsymmetrie,
Oberschwingungen, …
SystemsicherheitBewahrung der statischen und transienten System-/Netzstabilität (= stabiler und zulässiger
Betrieb des Systems und Vermeidung bzw. Beherrschung von Störungen); Schutz von Personen und Anlagen
Momentanreserve, Regel- und Reserveleistung, Blindleistung, Kurzschlussleistung, Betriebsführung
VersorgungssicherheitSicherung ausreichender Primärenergie, Erzeugungs- und Netzkapazitäten; Schutz von
Personen und AnlagenLangzeitreserve (Kapazitätsmarkt), Blindleistung, Netzschutz, Versorgungswiederaufbau, Betriebspersonal
Eigene Darstellung, Interpretation und Erweiterung nach VDE, Schwan, Billinton
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Kategorien an Systemdienstleistungen
Versorgungs- und Systemsicherheit Bereitstellung von Systemdienstleistungen
Kategorien der Systemdienstleistungen (lt. Transmission Code 2003):- Frequenzhaltung- Spannungshaltung- Versorgungswiederaufbau- System-/Betriebsführung
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Systemdienstleistung Spannungshaltung
Arten an Systemdienstleistungen zur Spannungshaltung:- Blindleistung- Spannungsregelung (Stufentransformatoren)- Wirkleistung (Redispatch, Lastabwurf, Erzeugungsmanagement)- Kurzschlussleistung
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Blindleistungsbedarf und -ausgleich
Verbraucherz. B.
Unterhaltungselektronik,Elektrische Anriebe, …
Netzbetriebsmittelz. B. Leitungen, Trafos
dezentrale Erzeugungs-
anlagenz. B.
Spannungsregelung
Großkraftwerke und Kompensationsanlagen
Blindleistungsbedarf QB
Blindleistungsausgleich QA
Blindleistungsbilanz muss
ausgeglichen sein!
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Veränderung der Blindleistungsflüsse
Blindleistungsflüsse bei Starklast
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ZVEI-Studie zum Thema Blindleistung
Downloadbar unter www.zvei.org
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ZVEI-Studie zum Thema Blindleistung
Untersuchungsgegenstände Erhöhung des Kompensationsgrades von
Sondervertragskundeno Teilweise sehr vorteilhaft hinsichtlich Spannungsfall und
Belastungeno Teilweise kontraproduktiv hinsichtlich Q-Haushalt
„Blindleistungsmarkt“ / marktgestützter Beschaffungsprozess
Fazit Blindleistungspotenzial von Verbrauchern sollte besser genutzt werden
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FNN-Hinweis „Blindleistungsmanagement im Verteilungsnetz“
Inhalte:- Begriffe und Grundlagen- Darstellung der Einflussfaktoren- Hinweise zur Systemanalyse- Umsetzung eines
Blindleistungsmanagements
Ziel:- Frühzeitige Sensibilisierung
für die künftige Q-Problematik- Identifizierung vorteilhafter
Maßnahmen
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ENTSO-E Netzcodizes: Übersicht
Quelle: Ensto-e
Network Codes zu Markt, Netzanschluss und Netzbetrieb
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ENTSO-E Netzcodizes: DCC
Demand Connection Code (DCC)definiert Anforderungen bei Anschluss ans Übertragungsnetz- cos: 0,9ind. bis 1 ohne Eigenerzeugung- cos = 0,9ind. bis 0,9kap. mit Eigenerzeugung- Verteilungsnetze sollten Fähigkeit haben, sich bei Lastflüssen unter
25 % der maximalen Anschlusskapazität nicht kapazitiv zu verhalten!Abweichung nur, wenn entsprechende Kosten-Nutzen-Analyse zu einem anderen Ergebnis kommt!
Inwiefern sind diese Anforderungen sachgerecht?
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ENTSO-E Netzcodizes: RfG
Requirements for Generators (RfG)definiert Anforderungen an Erzeugungsanlagen- Unterscheidung in 4 Leistungsklassen
- Unterscheidung in Synchrongeneratoren und sonstigen Generatoren (z. B. Wechselrichter)
- Keine Vorgaben der Q-Fähigkeit für Typ A- Ansonsten sollen beim Typ B die Netzbetreiber das Recht haben, die
Q-Fähigkeit selber zu definieren unter Beachtung der Prinzipien Transparenz, Angemessenheit und Nicht-Diskriminierung
- nur bei Typ C und D sind Betriebsbereiche angegeben
Typ A B C DSpannungsebene
unterhalb 110 kV ab 110 kV
Leistung ab 0,8 kW
ab 1 MW ab 50 MW
ab 75 MW
Inwiefern sind diese Anforderungen sachgerecht?
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Dena-Studie Systemdienstleistungen 2030
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Überblick Dienstleistungsauftrag „Zukünftige Bereitstellung von Blindleistung“
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Inhalte Dienstleistungsauftrag „Zukünftige Bereitstellung von Blindleistung“
Leitfragen:o Kosteneffiziente Nutzung der
heutigen Q-Potenziale?o Mehr Kosteneffizienz durch eine
transparentere und mehr marktgestützte Beschaffung von Blindleistung?
o Wie lässt sich die zur Q-Bereitstellung notwendige konventionelle Mindesterzeugung reduzieren?
Ziel: Identifizierung der
Herausforderungen für den sicheren Netzbetrieb durch Ausbau der EE
Ableiten von praxisnahen Handlungsempfehlungen und Vorschlägen für notwendige Anpassungen
Dienstleistungsauftrag untergliedert sich in fünf Arbeitspakete (AP):- AP1: Blindleistung im Übertragungsnetz- AP2: Blindleistung im Verteilungsnetz- AP3: Neue Herausforderungen für die Netzsicherheit- AP4: Ad hoc-Beratung und kurzfristige Stellungnahmen- AP5: Workshops und Besprechungen
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Aufgabenstellung/zu erbringende Leistungen
AP1 Blindleistung im Übertragungsnetz Ermittlung Q-Bedarf für heute, NEP 2024 und NEP 2034
(hochaufgelöst)o Höhe der benötigten Blindleistungo Höhe der Jahres-Blindarbeito Homogenität
Darstellung der Verfahren, Kosten und Vergütung für Beschaffung
Bewertung, ob Verfahren zur Bedarfsdeckung bedarfsgerecht, transparent und effizient sind
Aufzeigen alternativer Beschaffungsmöglichkeiten Ermittlung von Optimierungspotenzialen insbesondere bei
mehr marktgestützter Beschaffung
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Aufgabenstellung/zu erbringende Leistungen
AP2 Blindleistung im Verteilungsnetz Ermittlung Q-Bedarf für heute, in 10 und 20 Jahren (am
Beispiel von mindestens drei konkreten Netzen)o Höhe der benötigten Blindleistungo Höhe der Jahres-Blindarbeito Homogenitäto Gesamtbedarf für ganz Deutschland
Darstellung der Verfahren für Beschaffung und Rolle des Q-Austauschs mit Übertragungsnetz
Bewertung, ob Verfahren zur Bedarfsdeckung bedarfsgerecht, transparent und effizient sind
Aufzeigen alternativer Beschaffungsmöglichkeiten Ermittlung von Optimierungspotenzialen insbesondere bei
mehr marktgestützter Beschaffung
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Aufgabenstellung/zu erbringende Leistungen
AP3 Neue Herausforderungen für die Netzsicherheit Ermittlung der Herausforderungen für sicheren Netzbetrieb
o Ab welchen Anteilen der EEo Beiträge der EE- und anderen Anlagen
Aufzeigen alternativer Möglichkeiten zur Bereitstellung von o Schwungmasseo Schwarzstartfähigkeito Kurzschlussleistung
Darstellung des Forschungsbedarfs
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Ergebnisse der Stakeholderbefragung
Rückmeldung von 2 Übertragungsnetzbetreiber 40 Verteilungsnetzbetreiber (≙ 4,1 % der 980 VNB)
o 6: bis 10.000 Kunden; 16: 10.000 bis 100.000 Kunden; 16: mehr als 100.000 Kunden; Rest: anonym
o >150.000 eigene Ortsnetztransformatoren (≙ mind. 37 % aller ONS)
2 Hersteller von Erzeugungsanlagen 9 Betreiber von Erzeugungsanlagen (mit >> 100 Anlagen)
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Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern
SchweizFür EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in obligatorischen Bereich mit den Grenzen:
o cos = 0,925 übererregt und o cos = 0,950 untererregt
und überobligatorischer Bereich:o Regelung der Betriebsbereitschaft,
Bereitstellungsdauer und technische Verfügbarkeit entsprechend Rahmenvertrag Phasenschieber-Synchrongeneratoren und Präqualifikationsanforderungen
Vergütung: o 0,3 Rp./kvarh (konform) bzw.o 1,32 Pr./kvarh (unkonform)
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Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern
England & WalesFür EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in obligatorischen Bereich (ORPS) mit den Grenzen:
o cos = 0,85 übererregt (für ASG und DC-Konverter: 0,95) und o cos = 0,95 untererregt
und überobligatorischer Bereich (ERPS):o Ausschreibung alle 6 Monateo Mindestlaufzeit 12 Monate
Vergütung: o ORPS: 0,551 £/Mvarho ERPS:
- bei erfolgreicher Ausschreibung nach festgesetzten Rahmenvertrag- ansonsten mit 2,755 £/Mvarh, wenn Anlage benötigt wird
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Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern
BelgienFür EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in Primary control:
o Regelband wird im Netzanschlussvertrag festgehalteno Automatischer Q-Abruf
Centralised control:o Für Q außerhalb des Regelbandeso Beschaffung über Ausschreibungo Abruf nach Anweisung, nicht automatisch
Vergütung: o Pauschalpreis für Vorhaltung des Regelbandeso Blindenergie wird auf Basis €/Mvarh nach vertraglich vereinbarten Tarifen
abgerechnet
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
INA – Institut für Netz- und Anwendungstechnik GmbHProf. Dr.-Ing. Oliver BrücklJohannisweg 793449 WaldmünchenTel.: 09972 / 90 48 68-8Fax: 09972 / 90 48 68-7Mobil: 0170 56 95 600E-Mail: oliver.brueckl @ ina-energie.deInternet: www.ina-energie.de
Institut für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher(FENES)
Ostbayerische Technische Hochschule RegensburgSeybothstraße 293053 RegensburgTel. 0941 / 943-9881
-9887Fax: 0941 / 943-1424E-Mail: oliver.brueckl @ oth-regensburg.de