Dr. Enno WiebenEWE NETZ GmbHStrategische Netzplanung

Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz

Technische Anforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von

Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz

EWE NETZ GmbH / NSP / Dr. Enno Wieben

Agenda

• Hintergrund

• Beispiel EWE

• Konsequenzen

• Erarbeitung in der FNN-PG EA am NS-Netz

• Wirtschaftliche Betrachtung

• Anschlusskriterien

• Netz- und Anlagenschutz

• Statische Spannungshaltung

• Ausblick

EWE NETZ GmbH / NSP / Dr. Enno Wieben

Hintergrund

Rahmenbedingungen

� Die Dezentrale Einspeisung in Niederspannungsnetze nimmt seit EEG-Förderung kontinuierlich stark zu.

� Breite Markeinführung von MICRO-KWK steht bevor.

� Regulierung zwingt Netzbetreiber zur Kostensenkung.

� Erreichen der Klimaschutzziele nur durch massiven weiteren Ausbau der dezentralen Einspeisung möglich.

Technische Konsequenzen

� Großkraftwerksleistung wird zunehmend substituiert. Dezentrale Erzeugungsanlagen müssen damit sukzessive Systemdienstleistungen übernehmen.

� Einspeisung in Niederspannungsnetzen stellt besondere Anforderungen an den Netzbetrieb (Personenschutz, Gefahr der Inselnetzbildung…)

� Dezentrale Einspeisungen verursachen lokalen Spannungsanstieg � Zunehmend Verletzungen des Spannungstolleranzbandes (DIN EN 50160) auch inNiederspannungsnetzen.

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Das Spannungsfeld

EEG

DIN EN 50160

KWKG

BNetzA

Hersteller-

interessen

Netzbetreiber

ENWG

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Beispiel EWE

PV-Anlagen mit 1kV-Anschluss im EWE-Netz

0

500

1000

1500

2000

2500

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Jahr

An

zah

l neu

inst

allie

rt

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Konsequenzen

Dezentrale Erzeugungsanlagen müssen mit zunehmenden Anteil am Gesamtkraftwerkspark einen Beitrag zur Systemstabilität liefern:

• Statische Spannungshaltung (ungestörter Betrieb)

• Dynamische Spannungsstützung (im Fehlerfall)

• Beitrag zur Frequenzhaltung

Vorteil für Anlagenbetreiber und Netzbetreiber:

Grenze der technisch zulässigen Einspeiseleistung wird erhöht, da im Idealfall nur noch die Strombelastbarkeit der Betriebsmittel (Kabel, Transformatoren…) begrenzend wirkt.

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Erarbeitung in der FNN-PG EA am NS-Netz

Juli 2007

Start

im VDN

August 2008

Hersteller als Gäste in der

FNN-Übergangs-PG vertreten

Mai 2009

Neugründung

der FNN-PG

Regelsetzungsverfahren

unter Beteiligung

der betroffenen

Fachkreise

gemäß VDE-AR-N 100

2010

Ziel:

Entwurfsveröffentlichung,

Inkrafttreten

der Anwendungsregel

Start FNN 1.6.08

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Wirtschaftliche Betrachtung

Netzkosten

Anlagenkosten€

Ziel: gesamtwirtschaftliche Optimierung

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Anschlusskriterien

Zweck: Vermeidung unzulässiger Unsymmetrien

� grundsätzlich dreiphasige Spannungsüberwachung, d.h. dreiphasiger

Anschluss

� einphasige Einspeisung nur bis 4,6 kVA

� ab 13,8 kVA symmetrischer Drehstromanschluss:

Denkbare Möglichkeiten:

120°

L1

L2L3

Symmetrieeigenschaften: Kurzschlussfall:

Ueff 1 = Ueff 2 = Ueff 3

ϖϖϖϖ1 = ϖϖϖϖ2 = ϖϖϖϖ3

ϕϕϕϕ = 120°

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Netz- und Anlagenschutz

Aufgabe:

Selbsttätige Trennung der Erzeugungsanlage bei unzulässigen Spannungs- und Frequenzwerten

Anforderungen aus Netzbetreibersicht:

� Einhaltung der Schutzkriterien am Netzanschlusspunkt

� Überwachung der Einhaltung der DIN EN 50160 am Netzanschlusspunkt

� Einheitliche Ausführung und zentrale Parametrierbarkeit

� Prüftaste

� Typ- und Stückgeprüft mit Schutz-Zertifikat

� Schutz vor Manipulationen

� Zentrale Abschaltung der Erzeugungsanlage

� � „Saubere“ Schnittstelle zwischen Netz und Anlage

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Netz- und Anlagenschutzschutz

� Verzicht auf jederzeit frei zugänglichen Trennstelle

� Grundsätzlich: Forderung nach Einhaltung der 5 Sicherheitsregeln

� Sichere Inselnetzerkennung durch Kombination aus dreiphasiger Spannungsmessung im NA-Schutz kombiniert mit einem Schwingkreistest-oder Frequenz-Shifting-Verfahren in der Erzeugungsanlage selbst

� Typ- und stückgeprüfte Schutzeinrichtung mit Schutz-Zertifikat

� Schutz vor Manipulation durch Plombierung und Passwortschutz

� Zentraler NA-Schutz als eigenständige Mess- und Überwachungsreinrichtung am Zählerplatz

� Leichte Überprüfbarkeit der Funktionsfähigkeit und der Einstellwerte durch einheitliche Technik und zentraler Anordnung am Zählerplatz

Umsetzungsmöglichkeiten – Vor- und Nachteile:

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Statische Spannungshaltung

Grenzleistungsdiagramm einer Synchronmaschine

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Statische Spannungshaltung

Möglichkeit 1: Konstanter Leistungsfaktor, z.B. 0,9i … 0,9k

Möglichkeit 2: Kennlinie entsprechend MS-Richtlinie:

� Spannungshaltung(bei „Unterspannung“)

� Spannungsbegrenzung(bei „Überspannung“)

Weiterer Vorteil: Verlustleistungen werden minimiert

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Warum nicht stufbare Ortsnetztransformatoren?

� Lokale Spannungsbegrenzung erforderlich !

G

SS 20kV

SS 1kV

GSpa

nnun

g

Entfernung Entfernung

Spa

nnun

g

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Ausblick

Absehbare Trends

� Elektromobilität

� Intelligente Speichernutzung

� Markteinführung Brennstoffzellen

� Vernetzung durch SMART-GRIDS

� Inselnetzfähigkeit (CELLS) ?

� Anpassung der Anforderungen an EA am NS-Netz

� Dynamische Spannungsregelung

� Frequenzregelung

� Anforderungen an Stromspeicher

� Anforderungen an Schnittstellen

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!