ATEAM, 16. Fachtagung, 30.01.2015, Benedikt Kurth ... · Technische Entwicklung (HVDC Light) 1997...

© ABBSlide 1February 14, 2015

HGÜ TechnologieÜbertragungswege der Zukunft

ATEAM, 16. Fachtagung, 30.01.2015, Benedikt Kurth, Vertriebsingenieur, Grid Systems Deutschland


HGÜ Technologie

� Herausforderung Energiewende

� Anwendungsgebiete

� Stand der Technik

� Entwicklungspotentiale

� HGÜ Netze

Agenda


� Integration erneuerbarer Energien

� Große Wasserkraftwerke

� Offshore Wind

� Solarenergie

� Netzausbau

� lastferne Stromerzeugung

� grenzüberschreitender Stromhandel

� Ausgleich volatiler Erzeugung aus Erneuerbaren

HGÜ TechnologieUmweltfreundliche Transformation unserer Stromnetze


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


HGÜ TechnologieVision Europa 20XX

Hydro powerSolar power

DC transmission

Wind power


Anwendungsgebiete


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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agu

ng

snet

zA

C Ü

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un

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C Ü

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� 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


� 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


� Connecting remote generation

� Interconnecting grids

� Connecting offshore wind

� Power from shore

� DC links in AC grids

� City-center infeed

� Connecting remote loads

HGÜ TechnologieAnwendungsgebiete


Stand der Technik


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


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


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


Entwicklungspotential


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


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


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


HGÜ TechnologieTrends bei der Anlagenarchitektur


HGÜ Netze


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%


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


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


HGÜ TechnologieVision Europa 20XX

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DC transmission

Wind power

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