Smart Grids - Wieviel PV vertr¤gt das Netz? M¶glichkeiten zu Erh¶hung der Dichte...

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    Engineering

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von Christoph Panhuber, General Manager chez Energie AG Oberösterreich Renewable Power GmbH (Autriche)

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  • 1. 01.03.2013Smart Grids wieviel PV vertrgtdas Netz?Mglichkeiten zur Erhhung der Dichtedezentraler ErzeugungsanlagenDI Christoph PanhuberEnergie AG O Fair Energy GmbHchristoph.panhuber@energieag.at

2. Inhalto Problemstellung: Integration einer hohen Zahl von dezentralenEinspeisern unter Beibehaltung der hohen Netzqualitto Besondere Aspekte im Niederspannungsnetzo Fokus: Photovoltaikanlageno Aufbau und Ergebnisse des Forschungsprojekts DG DEMO NETZo Analyse und Ausblickwww.energieag.at2 3. Die Energie AG erffnete 1989 das grteSolarkraftwerk in den AlpenPhotovoltaik Anlage Loser Bauzeit 1988-1989 1.600 Meter Seehhe amSdhang des Loser/Altaussee Leistung von 30 kW anwolkenlosen Tagen 32.000 KWh ko-Strom/Jahr Solarzellenflche von 263mund 598 Solarmodulenwww.energieag.at3 4. Zustand der Anlage nach 25 Betriebsjahreno Trotz des extremen alpinen Klimas in gutem Zustando Bisher keine altersbedingten Ausflle von Moduleno Teilweise Bruch von einzelnen Paneelen aufgrund von Schnee und Eiso Mittlere Degradation von ca. 12 %o Die ursprnglich eingebauten Wechselrichter mussten nach ca. 15Jahren getauscht werdenwww.energieag.at4 5. Energie AG O PV-Anlage Eberstalzellwww.energieag.at5 6. Entwicklung des PV-Zubaus im Netzder Energie AG Obersterreichwww.energieag.at 7. PV Zuwachsprognose fr ObersterreichSzenario 5% / 8% derNetzabgabe 2020PV-RoadmapFechner et al. 2007www.energieag.at 7 8. Spannungsabsenkung und anhebungim Niederspannungsnetzwww.energieag.at 8 9. Spannungsabsenkung und anhebungim Niederspannungsnetzwww.energieag.at 9 10. Das Spannungsband:- das Kapital des Verteilernetzeswww.energieag.at 11. Erweiterte Nutzungdes Spannungsbandeswww.energieag.at 12. Untersuchte Methoden zur Spannungshaltungbzw. Sicherstellung der Spannungsqualitto Smart Meter (intelligente Zhler beim Endkunden)o Regelbarer Ortsnetztrafoo Spannungs-Lngsregler in kritischen Netzabschnitteno Aktive Steuerung der Wechselrichter (Blind- und Wirkleistung)o (aktives Lastmanagement z.B. E-Autos)o (lokale Speichersysteme Haushaltsebene)www.energieag.at12Entscheidende Voraussetzung: Kenntnis der aktuellen Netzparameteran kritischen Netzpunkten im Ortsnetz Kommunikation! 13. Smart Meter: die AMIS Zhlero Lndliche Netze werden hinsichtlich derSpannungsabflle ausgelegto Aktuell werden dieNiederspannungsnetze auf Basiseinfacher Schtzungen der Lastengeplanto Zur effizientern Netznutzung wreneinfache, kostengnstige Systeme zurflchendeckenden Langzeitzbeobachtungzweckmig.Smart monitoring =eyes to the gridwww.energieag.atoo Lsung : Voltage Guard 14. Messungen im Netz: Voltage Guard -Spannungsbandstatistiko Wchentliche Histogramme: 15-min-AVG, -MIN, -MAX,Symmetrieo Keine Profile nur Hufigkeitsverteilungeno Alle 5070 m ein Beobachtungspunktwww.energieag.at 15. Graphische Aufbereitung der Ergebnisseo 3 in 1 Balken-Diagramme:15-min Mittelwert- weisser Rand15-min-Maximum (1sec RMS)- roter Rand15-min-Minimum(1sec RMS)- blauer Rando Fr jede Woche ein Diagrammo Schleppzeiger-darstellungenber lngere Zeitrumewww.energieag.at 16. Klassifizierung der Spannungfr die Histogramme252247242237232227222217212www.energieag.atMittelwert20700:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00U1 AVGU2 AVGU3 AVGU1 minU2 minU3 minU1 maxU2 maxU3 maxMinimumMaximum 17. DG Demo Netz : Aktive Methoden (I)Innovative Spannungsregelung basico Spannungsregelung am Trafo auf Grund gemessener Spannungenin den Strngenwww.energieag.at17Quelle: Dr. Andreas Abart, Netz Obersterreich GmbH 18. DG Demo Netz : Aktive Methoden (II)Innovative Spannungsregelung advancedo Spannungsregelung am Transformator sowie aktive Steuerung vondezentralen Erzeugern und Verbrauchern (DSM) auf Grund gemessenerSpannungenQuelle: Dr. Andreas Abart, Netz Obersterreich GmbHwww.energieag.at 19. Hardwarekomponenten der Netzregelungwww.energieag.at 20. DG Demo Netz - Smart Low Voltage GridEberstalzell und LittringEberstalzellLittringwww.energieag.at 21. DG Demo Netz - Smart Low Voltage GridEberstalzellwww.energieag.at 22. DG Demo Netz - Smart Low Voltage GridEberstalzell-Littringwww.energieag.at 23. Projektsimulation im Vorfeld:Niederspannungsnetz Eberstalzellwww.energieag.at 24. Manahme 1: Der regelbare Ortsnetztrafoo Eberstalzell: 630 kVA DY5 30kV +-2x 650V /0,4 kV+-4,76%(11V)www.energieag.at 25. EinbauMai 2012www.energieag.at 26. Groer BahnhofSeptember 2011www.energieag.at 27. Regelung der Spannung:Fernregelung am regelbaren ON Trafowww.energieag.at 28. www.energieag.atSpannungsanhebung und absenkungdurch Einspeisung0,207Voltage level RMS 10-min-AVG0,2120,2170,2220,2270,2320,2370,2420,2470,252(EN 50160) kVS2UL1 UL2 UL3020040060080010001200140023.07.201224.07.201225.07.201226.07.201227.07.201228.07.201229.07.201230.07.201231.07.201201.08.201202.08.201203.08.201204.08.201205.08.201206.08.201207.08.201208.08.201209.08.201210.08.201211.08.201212.08.201213.08.201214.08.201215.08.201216.08.201217.08.201218.08.201219.08.201220.08.2012W/mEinstrahlungSternpunktsverschiebung28 29. Manahme 2: Lngsregler fr einenNetzabschnittwww.energieag.at 29 30. Lngsregler LVRSysTM im FeldtestFolientitel Seite 30www.energieag.atU LNINU LNOUTAndreas Abart 31. Folientitel Seite 31www.energieag.atINOUTLngsregler LVRSys: MessergebnisseON-Sammelschiene 32. Manahme 3: Spannungsabsenkung durchBlindleistungsregelung der PV-Wechselrichterwww.energieag.atKennlinie der WirkleistungsabhngigenBlindleistung 33. Wirkung von Blindleistungs-Einspeisung anFreileitung / Bndelleitungwww.energieag.at 34. Bisher: Spannungsband ohne Regelungnur geringe Reserven fr Einspeiseanlagenwww.energieag.at 35. Kombination aller mglicher Manahmen:drastisch erhhte Reserven!www.energieag.atFolientitel Seite 35 36. Schlussfolgerungeno Eine moderate Steigerung der Dichte an dezentralen Erzeugern istrelativ leicht mglich derzeitige Planungsverfahren sind sehrkonservativo Mit Smart Meter beim Endkunden ist die Situation imNiederspannungsnetz erstmals erfassbaro Mit den heute verfgbaren technischen Mglichkeiten sind auch sehrhohe Dichten an Erzeugern gut beherrschbaro Regelbare Trafoso Lngsregler fr einzelne Netzabschnitteo Im Schwarm oder sogar einzeln steuerbare Wechselrichtero Steuerbare Lastenwww.energieag.at36Die Investitionen in Hardware, aber noch vielmehr in Datenkommunikationund Steuer- und Regelungssoftware sind extrem hoch.Die Komplexitt des Systems steigt enorm! 37. Aber: Smart Grid kann gefhrlich werdenwww.energieag.at 38. 38Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeit!