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Netzoptimierende Maßnahmen aus Sicht eines Übertragungsnetzbetreibers Christian Neus Leiter nationale und europäische Netzplanungsprozesse [email protected]

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Netzoptimierende Maßnahmen aus Sicht eines

Übertragungsnetzbetreibers

Christian Neus

Leiter nationale und europäische Netzplanungsprozesse

[email protected]

Überblick

Übersicht Netzoptimierende Maßnahmen der ÜNB

Adaptiver Freileitungsbetrieb

NOVA im Netzentwicklungsplan

Fazit

MONA 2030 - Netzoptimierende Maßnahmen aus Sicht des ÜNB | 05. April 2017 2

Den ÜNB stehen unterschiedliche

netzoptimierende Maßnahmen zur Verfügung

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Topologiemaßnahmen

Leistungsflusssteuerung

Adaptiver Freileitungsbetrieb /

Freileitungsmonitoring in der Planung

Zubeseilung

Spannungsumstellung

220 kV 380 kV

Erhöhung Übertragungs-

kapazität z.B. HTLS

Einspeisemanagement EE

Leitungsneubau in

bestehender Trasse

Leitungsneubau

Umsetzungszeitraum

Systemführung

Netzplanung

Leistungsflusssteuerung

durch neue Elemente

Trafostufung zur Spannungshaltung

Einhaltung Spannungsband

Blindleistungsbereitstellung Blindleistungsbereitstellung

durch neue Elemente

Einhaltung thermischer Grenzen

Einhaltung Kurzschlussleistung

Neubau Schaltanlage

t+10 Jahre t+5 Jahre

Schwerpunkt

Netzplanung

t=<1d

Adaptiver Freileitungsbetrieb

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Die Strombelastbarkeit einer Freileitung ist

wesentlich durch den Seildurchhang begrenzt

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Mindestabstand

90°

I2 R

qb

qs

qc

qr

Stationärer

Zustand:

hinzugefügte Wärmeenergie = abgeführte Wärmeenergie

Stromwärmeverluste + Globalstrahlung = Konvektion + Abstrahlung

Leiterseiltemperatur

(AL/ST) <= 80°C

Wärme- Ausdehnungs-

Abhängigkeit

Die Strombelastbarkeit ist von den

Witterungsbedingungen abhängig

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I/I n

en

n in %

I/I n

en

n in %

I/

I ne

nn in %

I/I n

en

n in %

Windgeschwindigkeit in m/s Windrichtung zum Seil in Grad

Temperatur in °C Solarstrahlung in W/m²

Die Identifikation der „hot spots“ entlang der

Freileitung ist der erste Schritt

Wie werden die „hot spots“ identifiziert?

Modellierung der Wetterinformationen

entlang der Freileitung auf Basis von

historischen Daten

Berücksichtigung von Geländeinformationen

Bestimmung der maximalen

Stromtragfähigkeit auf Basis der

gesammelten Daten

Identifikation von kritischen Spannfeldern

„Kritische Spannfelder“ sind der Indikator für

die Platzierung von Messstationen für den

Betrieb

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1.

2.

3.

Beispiel eines „hot spots“

MONA 2030 - Netzoptimierende Maßnahmen aus Sicht des ÜNB | 05. April 2017 8

1.

Südhanglage

Im Windschatten eines

Waldstückes

Ein Mast im Tal ist

kritischer als ein höher

gelegener Mast

Unter Verwendung von meteorologischen Daten

können Stromkreise höher belastet werden

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Schutz

Leittechnik

Schutz

Anlage

Anlage

Leittechnik

Zentrale Messwerterfassung

Berechnung der

Grenzwerte

Leitsystem

HSL2020

Kommerziell verfügbare Wetterdaten sind nicht

ausreichend für die notwendige Zuverlässigkeit

Zwei Datenquellen wurden

verglichen:

– Datenquellen externer

Dienstleister (z.B. DWD)

– Lokale Wetterstationen installiert

an Amprion Masten

Kommerzielle Datenquellen zeigen

eine hohe Abweichung bzgl. der

Angaben zur Windgeschwindigkeit

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NOVA im Netzentwicklungsplan

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Durch das NOVA-Prinzip werden

Landschaftseingriffe und Kosten minimiert

(Netz-) Optimierung

• Topologiemaßnahmen

• Leistungsflusssteuerung

• Adaptiver Freileitungsbetrieb (Freileitungsmonitoring)

Verstärkung

• Zubeseilung / Auflage von Stromkreisen

• Erhöhung der Übertragungskapazität von Stromkreisen

• Spannungserhöhung (220 kV 380 kV)

Ausbau

• Neue 380 kV-Leitungen

• Neue Schaltanlagen

• Overlay-Netze (z.B. HGÜ Fernübertragung)

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NO

V

A

vor...

vor...

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Der Netzentwicklungsplan berücksichtigt FLM

anhand eines Zonenmodells

Geographische Aufteilung

Deutschlands in drei „Windzonen“

(Basierend auf 17 Messstationen)

Definition von zwei Windsituationen

– Mittelwind

– Starkwind

maximale Erhöhung der

Stromtragfähigkeit auf 150 %

(Starkwind – Norddeutschland)

Begrenzung der Stromtragfähigkeit

aller Stromkreise auf max. 3.600 A

aufgrund von Stabilitätskriterien

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Tragfähigkeitsskalierung in

Starkwindsituation

(>80 % Einspeisung aus WEA)

150 %

130 %

115 %

Leistungsflusssteuernde Elemente können die

Netzauslastung optimieren

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Überlastung

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380 kV

Le

istu

ngsflussrichtu

ng

Aufteilung der Leistungsflüsse im

Netz erfolgt anhand der

physikalischen Gesetze

Impedanzverhältnis

Bei unsymmetrischer Auslastung

können durch

leistungsflusssteuernde Elemente

die Leistungsflüsse verschoben

werden

Dies ist aber nur sehr begrenzt

möglich

Fazit

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Fazit

Den ÜNB stehen unterschiedliche netzoptimierende Maßnahmen zur

Verfügung

Der Einsatz der netzoptimierenden Maßnahmen hängt stark vom

Umsetzungszeitraum ab

Die Systemführung benötigt Freiheitsgrade für den täglichen Systembetrieb

Der adaptive Freileitungsbetrieb ist stark von den lokalen Gegebenheiten

abhängig

Die ÜNB planen den Netzausbau nach dem NOVA Grundsatz

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