Bedarf und effiziente Bereitstellung von Blindleistung im

Institut
für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
Bedarf und effiziente Bereitstellung von
Blindleistung im Stromnetz
Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl
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Inhalt
Institut
für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
 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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Dena-Expertenworkshop „Aktives Blindleistungsmanagement“
24.09.2015
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Begriffswelt
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Versorgungsqualität
Eigene Darstellung, Interpretation und Erweiterung nach VDE, Schwan, Billinton
Servicequalität
Versorgungszuverlässigkeit
Spannungsqualität
Beziehung zw. Kunden und
Versorgungsunternehmen
Fähigkeit, die Versorgungsaufgabe
unter vorgegebenen Bedingungen
während einer bestimmten
Zeitspanne zu erfüllen
Ein- und Konstanthaltung des
zeitlichen Verlaufs der Spannung
gemäß Normen und vertragliche
Festlegungen
Kundeninformation zu Abschaltungen,
Reaktionszeiten bei Störungen/ Beschwerden, Erteilung von Auskünften, …
Häufigkeit (SAIFI) und Dauer (CAIDI)
von Unterbrechungen,
Nichtverfügbarkeit (SAIDI), …
Frequenz, Höhe, langsame/schnelle
Änderungen, Flicker, Einbrüche,
Unsymmetrie, Oberschwingungen, …
Systemsicherheit
Bewahrung 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
Versorgungssicherheit
Sicherung ausreichender Primärenergie, Erzeugungs- und Netzkapazitäten; Schutz von Personen und Anlagen
Langzeitreserve (Kapazitätsmarkt), Blindleistung, Netzschutz, Versorgungswiederaufbau, Betriebspersonal
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Kategorien an Systemdienstleistungen
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Versorgungs- und Systemsicherheit
 Bereitstellung von Systemdienstleistungen
Kategorien der Systemdienstleistungen (lt. Transmission Code 2003):
 Frequenzhaltung
 Spannungshaltung


Versorgungswiederaufbau
System-/Betriebsführung
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Systemdienstleistung Spannungshaltung
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Arten an Systemdienstleistungen zur Spannungshaltung:
 Blindleistung
 Spannungsregelung (Stufentransformatoren)
 Wirkleistung (Redispatch, Lastabwurf, Erzeugungsmanagement)
 Kurzschlussleistung
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Blindleistungsbedarf und -ausgleich
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Blindleistungsausgleich QA
Großkraftwerke und
Kompensationsanlagen
Blindleistungsbilanz
muss ausgeglichen
sein!
dezentrale
Erzeugungsanlagen
z. B.
Spannungsregelung
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Netzbetriebsmittel
z. B. Leitungen, Trafos
Blindleistungsbedarf QB
Verbraucher
z. B.
Unterhaltungselektronik,
Elektrische Anriebe, …
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Veränderung der Blindleistungsflüsse
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Blindleistungsflüsse bei Starklast
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ZVEI-Studie zum Thema Blindleistung
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Downloadbar unter
www.zvei.org
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ZVEI-Studie zum Thema Blindleistung
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Untersuchungsgegenstände
 Erhöhung des Kompensationsgrades von Sondervertragskunden
o Teilweise sehr vorteilhaft hinsichtlich Spannungsfall und Belastungen
o 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“
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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
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Network Codes zu
 Markt,
 Netzanschluss und
 Netzbetrieb
Quelle:
Ensto-e
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ENTSO-E Netzcodizes: DCC
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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
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Requirements for Generators (RfG)
definiert Anforderungen an Erzeugungsanlagen
- Unterscheidung in 4 Leistungsklassen
Typ
Spannungsebene
Leistung
A
B
C
unterhalb 110 kV
ab 0,8 kW
ab 1 MW
D
ab 110 kV
ab 50 MW ab 75 MW
- 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
Inwiefern sind diese Anforderungen sachgerecht?
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Dena-Studie Systemdienstleistungen 2030
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Überblick Dienstleistungsauftrag
„Zukünftige Bereitstellung von Blindleistung“
für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
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Inhalte Dienstleistungsauftrag „Zukünftige
Bereitstellung von Blindleistung“
für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
Leitfragen:
o Kosteneffiziente Nutzung der heutigen QPotenziale?
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
für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
AP1 Blindleistung im Übertragungsnetz
 Ermittlung Q-Bedarf für heute, NEP 2024 und NEP 2034
(hochaufgelöst)
o Höhe der benötigten Blindleistung
o Höhe der Jahres-Blindarbeit
o 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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Institut
Aufgabenstellung/
zu erbringende Leistungen
für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
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 Blindleistung
o Höhe der Jahres-Blindarbeit
o Homogenität
o 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
für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
AP3 Neue Herausforderungen für die Netzsicherheit
 Ermittlung der Herausforderungen für sicheren Netzbetrieb
o Ab welchen Anteilen der EE
o Beiträge der EE- und anderen Anlagen
 Aufzeigen alternativer Möglichkeiten zur Bereitstellung von
o Schwungmasse
o Schwarzstartfähigkeit
o Kurzschlussleistung
 Darstellung des Forschungsbedarfs
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Ergebnisse der Stakeholderbefragung
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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
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Schweiz
Für 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
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England & Wales
Für 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 Monate
o Mindestlaufzeit 12 Monate
 Vergütung:
o ORPS: 0,551 £/Mvarh
o ERPS:
 bei erfolgreicher Ausschreibung nach festgesetzten Rahmenvertrag
 ansonsten mit 2,755 £/Mvarh, wenn Anlage benötigt wird
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Institut
Beschaffung von Blindleistung in anderen
Ländern
für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
Belgien
Für EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in
 Primary control:
o Regelband wird im Netzanschlussvertrag festgehalten
o Automatischer Q-Abruf
 Centralised control:
o Für Q außerhalb des Regelbandes
o Beschaffung über Ausschreibung
o Abruf nach Anweisung, nicht automatisch
 Vergütung:
o Pauschalpreis für Vorhaltung des Regelbandes
o Blindenergie wird auf Basis €/Mvarh nach vertraglich vereinbarten Tarifen abgerechnet
Brückl
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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Institut für Netz- und
Anwendungstechnik
GmbH
INA – Institut für Netz- und Anwendungstechnik GmbH
Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl
Johannisweg 7
93449 Waldmünchen
Tel.:
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oliver.brueckl @ ina-energie.de
www.ina-energie.de
Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher
(FENES)
Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg
Seybothstraße 2
93053 Regensburg
Tel.
0941 / 943-9881
-9887
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0941 / 943-1424
E-Mail:
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