Power Transmission and Distribution Power Technologies International
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Power Transmission and DistributionPower Technologies International
Dr. Bernd [email protected]
Versorgungsstörungen im deutschen Stromnetz
–
Was ist vermeidbar?
Cigre/CIRED Fachveranstaltung, 1. März 2007, Zürich
Einfluss von Naturereignissen auf die Energieversorgungsinfrastruktur
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Störungen in öffentlichen Netzen in Deutschland
Versorgungsausfälle:• 86% im Mittelspannungsverteilnetz, • 12 % in der Niederspannung (380 V), • 2% in 110 kV- und 0,2% in 380/220 kV
Störungsdauer / Jahr in Minuten
0
100
200
300
400
500
600
Quelle: Europäische Kommission, Brüssel, 2004
Zwei Ereignisse - am 25.11.2005 und am 4.11.2006 werden zu einer Verschlechterung der Statistik führen
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Was geschah am 4.11.2006 ?
Kein außergewöhnliches Naturereignis – nur der stetige Anstieg der WindleistungserzeugungVerknüpft mit ungünstigen Umständen und einer Fehlhandlung
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Netzlast, %
100
50
Zeit,h0 12 6 18 24
Zeit,h0 12 6 18 24
100
50
Wind und Handel: Extrem volatile Leistungsflüsse
traditionell
Mittel
Spitze
Unter den neuen Bedingungen der Netzführung kann es passieren, dass der Operator überfordert ist.
künftig
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1. Planmäßige Abschaltung 2 Systeme 380 kV Coneforde -Diele
für eine Schiffsdurchfahrt21:38 Uhr
starke Windeinspeisung im gesamten nördlichen Netz
3. Netzkupplung 22:10 Uhr
ohne Sicherheitsrechnung
2. Ansteigende Windleistung
Hohe Belastung des Netzes
Störung vom 4.11.06
5. Auslösung 380 kV Ltg. Bechterdissen- Elsen
22:10 Uhr
4. Auslösung 380 kV Ltg. Landesbergen-Wehrendorf
22:10 Uhr
Leis
tung
sflu
ss
6. Netzauftrennung in 3 Inseln
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Frequenzlastabwurf im Gebiet mit Unterfrequenz
Windleistung 7500 MW
2400 MWLastabwurf in MW
1500 MW
1500 MW
800 MW
1050 MW500 MW
5200 MW
400 MW
Sat, 2006-11-04; 22:03:50
49,700
49,800
49,900
50,000
50,100
50,200
50,300
50,400
50,500
50,600
50,700
22:05:00 22:07:00 22:09:00 22:11:00 22:13:00 22:15:00 22:17:00 22:19:00 22:21:00 22:23:00 22:25:00
f [Hz] frequency: Hagenwerder (D)
Sat, 2006-11-04; 22:09:44
48,900
49,000
49,100
49,200
49,300
49,400
49,500
49,600
49,700
49,800
49,900
50,000
50,100
22:05:00 22:07:00 22:09:00 22:11:00 22:13:00 22:15:00 22:17:00 22:19:00 22:21:00 22:23:00 22:25:00
f [Hz]
frequency: Urberach (D)
Sat, 2006-11-04; 22:00:00
49,700
49,800
49,900
50,000
50,100
50,200
50,300
50,400
50,500
50,600
50,700
22:05:00 22:07:00 22:09:00 22:11:00 22:13:00 22:15:00 22:17:00 22:19:00 22:21:00 22:23:00 22:25:00
f [Hz]
frequency: Ag.Stefanos (GR)
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Entscheidungshilfen für den Netzdispatcher
Der Netzdispatcher muss in Sekunden entscheiden Fehlentscheidung oder Inaktivität können Blackout
bedeuten
2000 MW Pumplast Italien
AUS
Die üblichen Meldelisten ergänzen
Durch klare Entscheidungen
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Intelligentes Engpaßmanagement
Weitbereichsschutz Weitbereichsüberwachung
Aktionen in >200 ms – 10 s Ergebnisse im Minutenbereich
Stationäre und dynamische Netzsicherheitsrechnungen
Automatisches Generieren von Handlungsempfehlungen
Akurate Phasenwinkel-, Spannungs und Lastflussmessungen.
Koordination von Handlungen durch Zentralcomputer.
Topologie &
Messwerte
Leitstelle
SIEMENS AG, EV NP
Produced with NETOMAC(R) NETOMAC is a registered trade-mark of Siemens AG
SVC_DEMO_K PAGE :SVC ON NODE AE WITH RANGE +/- 400.000 FREQUENCY CONTROLLED3PHASE SC AT F-L7 CLEARED BY OPENING SL7-1 AND SL7-2 AFTER 0.256SEC.LOAD FLOW CONTROLLER (LFC)
1
VOLTAGE ANDACTIVE POWERNODE AE
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 SEC
-1.5
0.0
1.5
VOLTAGENODE AEIN P.U.
-1000
0
1000ACTIVE POWERAT AE IN MW
SIEMENS AG, EV NP
Produced with NETOMAC(R) NETOMAC is a registered trade-mark of Siemens AG
SVC_DEMO . PAGESVC ON NODE AE WITH RANGE +/- 400.000, FREQUENCY CONTROOLEDLOAD FLOW CONTROLLER (LFC)
15.9.1999 21:08
1
VOLTAGE ANDACTIVE POR
0.0 1.5 3.0 4.5 6.0 SEC
0.0
1.5LE-Volt [ pu]AE
-1000
0
1000P [ MW]SL5-2
SIEMENS AG, EV NP
Produced with NETOMAC(R) NETOMAC is a registered trade-mark of Siemens AG
DOKUNEU SIEMENS AG EV_NP2-dn0040/RuErstellt mit NETOMAC für WindowsÜbergang Momentanwertteil - StabilitätsteilTESTRECHNUNG (DOKU)
15.9.1999 21:01
1
GeneratorgrößenBild 1 von 1
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 SEC
-1
0
1DIF-Volt[ pu]110KVT2. RBETR.SIE R
-75
0
75THETA [ Deg]GT5MVA
-1
0
1P [ pu]GT5MVA
-1
0
1MMECH [ pu]GT5MVA
-1
0
1LE-Volt [ pu]BETR.SIE R
-5
0
5IA_HV [ pu]GT5MVA
-1
0
1Q [ pu]GT5MVA
-1
0
1+ 0.7 pu
-75
0
75
THETA [ Deg]DT2.5MVA
-1
0
1
MEL [ pu]GT5MVA
-1
0
1
- 0.7 pu
Simulation
NetzWissensbasis
Stabilitätsreserve
Alarm
Handlungs-empfehlung
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Engpassmanagement mit Einbeziehung der Windkraftwerke
Topologie, Messwerte
Dargebot, Prognose
Windparks
Netz
N-1 Netzsicherheitsrechnung
HV
MV
LV
Biofuel CHP station
Municipal CHP station
Industral CHP station
Storage
+ -
Household fuel cells
Fuel cell station
Photovoltaic
Wind park
Hydro power
Bulk power generation
Industrial & commercial demand
Households
HV
MV
LV
Biofuel CHP station
Municipal CHP station
Industral CHP station
Storage
+ -+ -
Household fuel cells
Fuel cell station
Photovoltaic
Wind park
Hydro power
Bulk power generation
Industrial & commercial demand
Households
Regelangebot
Kritische Fälle
Optimierter Lastfluss
Abweichung zu Ist
Handlungsempfehlung
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Fazit
-Die Festigkeitsnorm kann sich nicht nach seltenen Naturereignissen richten. Die Netze würden unbezahlbar.
-Versorgungsgebiete mit Einspeisung über eine Doppelleitung entsprechen zwar dem n-1-Planungskriterium, laufen aber Gefahr der Versorgungsunterbrechung im Fall von Mastumbruch.
- Möglichkeiten zu mehr Sicherheit sind:
1.Zweite Einspeisung, ggf. auch MS-seitig
2.Inselnetzfähigkeit durch verteile Erzeugung und Lastmanagement
3.Schnell installier- und aktivierbares Notversorgungskonzept mit mobilen Erzeugereinheiten
-Versorgungsunternehmen sollten Notversorgungskonzepte in der „Schublade“ haben
-Wind und Handel komplizieren die Netzführung. In kritischen Situationen sind Netzsicherheitsrechnungen unumgänglich. Automatisierte Entscheidungshilfen können zu mehr Sicherheit beitragen.