Leistungselektronik bei

DSO und TSO

Mirko Düsel, Siemens AG, Energy Management,

CEO Transmission Solutions | Oktober 2016

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Oktober 2016 Seite 2 Mirko Düsel / Siemens AG

Wir wissen zwar nicht, wie die Zukunft aussieht…

…aber wir bereiten unser Stromnetz schon mal darauf vor.

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Oktober 2016 Seite 3 Mirko Düsel / Siemens AG

Warum?

Punktgenaue

Energielieferung

Flexibilität/

Stabilität

Grenze Erzeuger –

Verbraucher

verwischt immer

mehr

Schwankende

Erzeugung

erneuerbarer

Energie

Große Distanz

zwischen Erzeuger

und Verbraucher

Versorgungs-

sicherheit Entfernung

Zunehmende Komplexität

der Stromerzeugung

erfordert intelligente

Betriebsmittel

Die Anforderungen an das Stromnetz wachsen

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Oktober 2016 Seite 4 Mirko Düsel / Siemens AG

So machen wir Netze seit Werner von Siemens

Flüsse bewusst steuern – Leistungselektronik als Schlüsseltechnologie

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Oktober 2016 Seite 5 Mirko Düsel / Siemens AG

Von zentraler Stromversorgung

und unidirektionalem Netz …

… zu dezentralen

Stromversorgungssystemen

mit bidirektionalem

Ausgleich

Dezentrale Stromversorgungssysteme

Verteilung und Verbrauch Übertragung

Die Energiewelt ändert sich dramatisch

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Oktober 2016 Seite 6 Mirko Düsel / Siemens AG

Pro und Contra der Leistungselektronik

Eigenschaften des Netzes werden neu definiert

Pro

‒ Keine mechanisch bewegten Teile,

geringe Wartungs- und Unterhaltungskosten

und hohe Lebensdauer

‒ Hohe Stellgeschwindigkeit, stufenlos regelbar

‒ Geringes Gewicht

‒ Kleiner Platzbedarf

‒ Guter Wirkungsgrad, hohes Potenzial für

Energiesparmaßnahmen

Contra

‒ Netzrückwirkungen

‒ Oberschwingungen

‒ Geringer Beitrag zum Kurzschlußstrom

‒ Kein unmittelbarer Beitrag zur Trägheit

(Inertia) des Netzes

‒ Bedarf an übergeordneter Regelung

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Oktober 2016 Seite 7 Mirko Düsel / Siemens AG

Entwicklung der Thyristoren für HGÜs

0

3.000

6.000

9.000

12.000

15.000

18.000

21.000

24.000

27.000

30.000

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Si F

läche in m

m²

Sp

err

sp

an

nu

ng

in

kV

1.65kV

1,5‘‘

8.5kV

DC-Strom: 5.000 A, 6‘‘

Sperr

spa

nnung

(Blo

ckin

g V

oltage

) [k

V]

~ 28.000 Thyristoren/1.000 MW

(für beide Umrichterhallen)

6.250 A

<600 Thyristoren/1.000 MW

Lichtgezündete

Thyristoren

~800 Thyristoren/1.000 MW

Entwicklung der Sperrspannung (Blocking Voltage) Entwicklung der Siliziumfläche

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Oktober 2016 Seite 8 Mirko Düsel / Siemens AG

Trends in der Leistungseletronik

Diode Thyristor IGBT

Max. DC Strom <2 kA 1 kA 6,3 kA 1 kA > 2 kA

Max. Spannung 9 kV 1,65 kV 8,5 kV 3,3 kV 6,5 kV

Eigenschaften Passiv Einschaltfähigkeit, netzgeführt Ein- und Ausschaltfähigkeit,

selbstgeführt

Anwendung Diodengleichrichter 1200MW für die

kosteneffiziente Netzanbindung von

Offshore Windparks

TCSC:

100 ≤ MVAr ≤ 200

TPSC:

100 ≤ MVAr ≤ 500

SVC:

~50 ≤ MVAr ≤ ~1.200

HGÜ: ≤ 10 GW

SIESTORAGE:

skalierbar, z. B. 3,5 MVA

SIHARBOR: skalierbar, z. B. 12 MVA

MGÜ: skalierbar, z. B. 30 MVA

SVC PLUS:

±25 ≤ MVAr ≤ ±500

HGÜ PLUS: ≤ 2 GW

TCSC: Thyristor Control Series Capacitor TPSC: Thyristor Protected Series Capacitor

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Oktober 2016 Seite 9 Mirko Düsel / Siemens AG

SIESTORAGE

Leistungselektronik

Li-ion Batteriemodule

Mittelspannungsschaltanlage

Transformator

Automation und Netzintegration Schnelle und

akurate Antwortzeiten

Sicherstellung

der Stromqualität

Flexibles und skalier-

bares Design für viele

Anwendungsfälle

Hohe Verlässlichkeit

dank Systemredundanz Batterie

Management-

system

Daten Logging

Umrichter-

regelung

Speichersystem-

regelung

Lokale

Benutzerober-

fläche(HMI)*

Smarte

Netzwerk-

kontrolle SCADA

Netz

Kunde

Sie

mens A

ngebot

Sie

sto

rage H

auptk

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n

Exte

rne

Vers

org

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Str

om

vers

or-

gungssub

-

syste

m

Li-ion

Batterie-

system

X

Mittelspannungs-

schaltanlage

Transformator

Filter

AC/DC Umrichter ~ =

n Zellen

in Serie

* Human Machine Interface

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Oktober 2016 Seite 10 Mirko Düsel / Siemens AG

InovCity Évora, Portugal –

Energiespeicher Pilotprojekt mit EDP

‒ Verbesserte Netzstabilität

und Sicherstellung der

Stromversorgung

‒ Pilot Project um lokale

Kompetenzen im Bereich

der Energiespeicherung

und Microgrids zu fördern 472 kW/360 kWh

SIESTORAGE System

Anwendungsbereich

Energiespeicher, Spannungs-

regulierung, Spitzenlastbetrieb

Schlüsselfertig

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Oktober 2016 Seite 11 Mirko Düsel / Siemens AG

SIHARBOR

~ ~ ~

Aus dem Einspeisenetz

wird Leistung zur

Verfügung gestellt … … der Bordspannung und Frequenz

intelligent angepasst … … und steht dann an Bord zur Verfügung.

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Oktober 2016 Seite 12 Mirko Düsel / Siemens AG

SVC PLUS Technologie –

Vereinfachte Single Line

X

~ ~

SVC PLUS Konverter 1 2 Ankopplungsdrossel 3 Leistungstransformator 4 Leistungsschalter 5 Ableiter Legende

5

4

3

5

2

1

Schnelle

Regelungsfunktionen

Dämpfung von

Netzpendelungen

Verbesserte Reduzierung von

Flicker in industriellen

Anwendungen (z. B. Licht-

bogenofen)

Kompakt und wartungsarm

durch Multileveltechnologie

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Oktober 2016 Seite 13 Mirko Düsel / Siemens AG

Kriftel SVC PLUS –

FACTS Projekt in Deutschland

‒ Gewährleistung der Trans-

portaufgabe im komplexer

werdenden Übertragungsnetz

‒ Kompakte, geräuscharme,

sehr flexibel und schnell

regelbare Anlage

‒ Dynamischen Spannungsstützung

des Übertragungsnetzes

‒ Verfügbarkeit: Über 99%

-/+300 MVAr; 400 kV (50 Hz)

SVC PLUS: Open rack

Anwendungsbereich

Dynamische Spannungsstützung

des Übertragungsnetzes

Schlüsselfertig

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Oktober 2016 Seite 14 Mirko Düsel / Siemens AG

Unsere Vision: Flexible und stabile Netze

Danke für Ihre

Aufmerksamkeit! Mirko Düsel, Siemens AG, Energy Management,

CEO Transmission Solutions | Oktober 2016

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