Effizienzpotenziale mit GIS und NEPLAN nutzen | 27.9.2016 | Christof Bucher
Effizienzpotenziale mit GIS und NEPLAN nutzen –
Netzintegration und Anschlussgesuche
Zürich, 27. September 2016
Über mich
_ 2003 – 2008: Studium Elektrotechnik,
ETH (Zürich) / KTH (Stockholm)
_ 2008 – heute: Projektleiter für PV-
Anlagen, Enecolo AG / Basler &
Hofmann AG
_ 2010 – 2014: Doktorat an der ETH,
Simulation von Verteilnetzen mit
hohem Anteil Solarstrom
_ 2012 – heute: Aufbau und Leitung
CAS PV und Solarthermie, HSLU Christof Bucher, Basler & Hofmann
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Meine Schwerpunkte bei Basler & Hofmann
_ Planung von PV-Anlagen
_ Diverse Studien und Gutachten
_ Energieertrag, Verschattung, Potenzialstudien
_ Reflexionen, Blendungen
_ Due Diligence, Risikoprüfung
_ Netzberechnung mit Solarstrom, Gutachten und
Massnahmen für Anschlussbewilligungen
_ (Netz-) Regelungskonzepte für PV-Anlagen
_ Schnittstelle GIS NEPLAN
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Inhalt dieser Präsentation
_ Automatische GIS-NEPLAN-Schnittstelle
_ Photovoltaikanlagen in GIS und NEPLAN
_ Anschlussgesuche früher, heute und morgen
_ Zielnetzplanung
_ Berechnung von Netzverlusten
_ Übersicht über dezentrale EEA
_ Netzintegration von Solarstrom
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Automatische GIS-NEPLAN-
Schnittstelle
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Konzept der automatischen GIS-NEPLAN-Schnittstelle
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GIS-Datenbank-
Server
GIS-Operateur
automatische
GIS-NEPLAN-
Schnittstelle inkl.
GIS-Connect NEPLAN-Operateur
Photovoltaikanlagen in GIS und
NEPLAN
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Photovoltaik: Relevante Daten für Netzsimulationen
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_ Ausrichtung
und Neigung
beeinflussen
das Einspeise-
profil der PVA.
_ «PVA, 5 kW»
ist für eine
genaue
Netzsimulation
ungenügend.
Basler & Hofmann, Meteonorm
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Wir
kle
istu
ng
in
kW
Tageszeit in Stunden
Tagesgang Produktion 5 kWp-PV-Anlage
S 30° W 30° O 30° N 20° OW 30°
8
Anforderungen an die Dokumentation der PVA
_ DC-Nennleistung in kWp (Modulleistung bei STC)
_ AC-Nennleistung in kVA (Wechselrichterleistung)
_ Einstellungen Wechselrichter (cos φ, max. Rückspeisung,
...)
_ Ausrichtung (0° = Nord, 90° = Ost, 180° = Süd)
_ Neigung (0° = horizontal, 90° = Fassade)
_ Diverse weitere Angaben sind für die Dokumentation
relevant, werden aber in der Simulation nicht direkt
benötigt.
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Dokumentation der PVA, Beispiel Geonis
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Prozess der Netzsimulation mit PV
_ PV-Anlagen (bewilligte und gebaute) werden im GIS
nachgeführt
_ Die GIS-NEPLAN-Schnittstelle stellt die wichtigsten PV-
Anlageparameter in NEPLAN zur Verfügung
_ Worst Case Simulation: Netzbelastung /
Spannungsanhebung mit AC-Nennleistung der PV-Anlagen
berechnen (3%-Regel nach DACHCZ)
_ Wenn es kritisch wird, eine exakte Simulation durchführen:
Statt Netzausbau Simulation unter Berücksichtigung von
Ausrichtung, Neigung, Blindleistung etc.
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Anschlussgesuche
früher, heute und morgen
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Methoden zur Beurteilung von Anschlussgesuchen
_ Excel, mathematisch analytisch, U = R*I
geeignet für einzelne Anlagen
_ NEPLAN DACH
geeignet für vereinzelte Anlagen
_ NEPLAN
geeignet mehrere Anlagen
_ NEPLAN automatisiert
geeignet für beliebig viele Anlagen
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Automatisierte Berechnung von Anschlussgesuchen
_ Ziel:
_ PV-Solarkataster zeigt Solarpotenzial der Dächer
_ PV-Netzkataster zeigt Solarpotenzial des Netzes
_ Methode:
_ System berechnet für jedes Gebäude automatisch die maximale
Anschlussleistung
_ Darstellung im GIS
_ Nutzen:
_ Bearbeitung von Anschluss-
gesuchen geht viel schneller
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Schritt 1: Leitungskataster Neplan
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_ Erfassung der Leitungen im GIS.
Basler & Hofmann AG
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Schritt 1: Leitungskataster Neplan
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_ Erfassung der Leitungen im GIS.
_ Daten mit GIS-NEPLAN-Schnittstelle
für NEPLAN aufbereiten.
Basler & Hofmann AG
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Schritt 2: Bestehende PV-Anlagen berücksichtigen
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_ Bestehende dezentrale Erzeuger
berücksichtigen (automatisch mit
Schnittstelle).
_ Für Netzpotenzialstudien:
Solarkataster berücksichtigen.
Basler & Hofmann AG
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Schritt 3: Max. Rückspeisung je Hausanschluss
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_ Berechnen der maximal zulässigen
Anlageleistung je Verknüpfungspunkt
(nach DACHCZ oder «besser»).
_ Noch nicht bewilligte Anlagen werden
nicht berücksichtigt.
_ Anzeigen der Daten, z. B. im GIS.
_ Beispiel in Grafik links:
_ Rot: Strom ist limitierend
_ Blau: Spannung ist limitierend
Basler & Hofmann AG
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Schritt 4: Solarpotential der Dächer berechnen
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_ Solarpotential für jeden
Verknüpfungspunkt aus Solarkataster
generieren.
_ Bei mehreren Dachflächen je
Verknüpfungspunkt: Kumulieren des
Solarpotentials.
Basler & Hofmann AG
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Schritt 5: Solarpotential des Netzes berechnen
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_ Beantwortung der Frage: Wie viel
Solarstrom kann das ganze
Verteilnetz verkraften?
_ Szenario: Maximal zulässige
Einspeiseleistung, wenn alle Anlagen
gebaut werden.
_ Beispiel in Grafik links:
_ Rot: Strom ist limitierend
_ Blau: Spannung ist limitierend
Basler & Hofmann AG
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Zielnetzplanung
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Wie soll das Netz von morgen aussehen?
_ Netzdaten / Netzsimulationen sind der Schlüssel zur
Antwort.
_ Variantenstudien leicht gemacht:
_ Ist-Zustand für verschiedene Last- und Einspeiseszenarien simulieren
_ Mit / ohne Netzverstärkung
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Berechnung von Netzverlusten
mit Photovoltaik
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Grundlage: Netzdaten
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_ Netzmodell, automatisch erstellt aus
GIS.
_ Netzmodell ist in *.cde-Datei von NEPLAN
erfasst
_ PV-Anlagen, automatisch erstellt aus
GIS, SAP, IS-E o. ä. oder aus einem
Solarkataster.
_ PV-Anlagen sind in *.ndb- oder *.ndt-Datei
von NEPLAN erfasst
Basler & Hofmann AG
VERSION 3
PROJECT D:\4868.000_Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbeitungsdossier 2_Erweiterung ewz\Neplan\Wolfswinkel V3\Wolfswinkel.nepprj
CTIME 30.01.2014 13:53:00
NETW_TYPEELEC
NEPLAN_LIB D:\4868.000_Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbeitungsdossier 2_Erweiterung ewz\Neplan\Wolfswinkel V3\Library_ewz.neplib
PROTECTION_LIB
USER_DATA_DEFD:\4868.000_Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbeitungsdossier 2_Erweiterung ewz\Neplan\Wolfswinkel V3\Wolfswinkel_USER_DATA_DEF.txt
USER_DATA_VALD:\4868.000_Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbeitungsdossier 2_Erweiterung ewz\Neplan\Wolfswinkel V3\Wolfswinkel_USER_DATA_VAL.txt
LINE_LIB
TR2_LIB
GEN_LIB
ASM_LIB
LOAD_LIB
SYM_LIB D:\4868.000_Verteilte_Einspeisung_Photovol\4_Bearbeitungsdossier 2_Erweiterung ewz\Neplan\Wolfswinkel V3\myLibrarySymbols.sym
ROOT_NET
# PARAMETERS CANVAS_TYPEXOFFSET
NET_LAYER Wolfswinkel 2 0
GRAPH_LAYERElectrical Data
# KEYWORDID DESCRIPTIONUN FROM
NODE TS-00968 TS-00968 0.4
LINE E30811x40 CEANDER 3x150/150 0.4 TS-00968
FEEDER F-00963 Feeder Dora-Staudinger-Strasse11 TS-00963-MV
TR2 TR-00963-1 Trafo Dora-Staudinger-Strasse 1TS-00963-MV
LOAD L-BBS-17 Bärenbohlstrasse 17 0.4 k-BBS-17
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Berechnung der Netzverluste
Varianten:
_ Ohne PV-Anlagen
_ Mit wenigen PV-Anlage
_ Mit dem «Vollausbau» gemäss Solarkataster
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Berechnung der Netzverluste: Resultate
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_ Die ersten x PV-Anlagen entlasten das
Verteilnetz (Netzverluste,
Energiefluss, evtl. Lastspitze).
_ Werden weitere PV-Anlagen
installiert, wird das Verteilnetz
belastet.
_ Ab einer gewissen Menge
PV ist das Verteilnetz
zeitweise überlastet.
Basler & Hofmann AG
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Übersicht über dezentrale EEA
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Wer speist wann, wo und wie viel ein?
_ Aufruf Swissgrid per E-Mail, Januar 2016: «Wir möchten
Sie bitten, Ihre Schutzparameter im beiliegenden Excel-
Sheet bis Ende März 2016 zu erfassen».
_ Die Übersicht über dezentrale EEA wird zunehmend
systemkritisch.
_ Wir wissen heute noch nicht, welche Informationen von
dezentralen EEA wir für den sicheren Netzbetrieb
«plötzlich» benötigen. Eine gute Erfassung der Anlagen
wird sich auszahlen!
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Analysemöglichkeiten
Sind die PV-Anlagen wie vorgeschlagen im GIS erfasst,
können z. B. folgende Fragen beantwortet werden:
_ Wie viele kWp wurden vor 2015 installiert?
_ Welcher Prozentsatz der PV-Anlagen trennt sich bei 50.2
Hz vom Netz?
_ Welches ist die maximale Rückspeisung aller PV-Anlagen
unter Berücksichtigung der realen Ausrichtungs- und
Neigungswinkel?
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Netzintegration von Solarstrom
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Massnahmen
Ist die Aufnahmekapazität des Netzes für Solarstrom
überschritten, so können folgende Massnahmen geprüft
werden:
_ Blindleistungsregelung (lokal)
_ Wirkleistungsbegrenzung abzüglich Eigenverbrauch (z. B.
als Bedingung für einen attraktiveren Rückliefertarif)
_ Neubewertung Tag-Nacht-Tarif, Anreize für dynamische
Laststeuerung (z. B. Wirkleistungsbegrenzung)
_ Aufbau «Smart Grid»
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Fazit
Eine gute Netzdokumentation ist die Eintrittskarte zu
zahlreichen Anwendungen, welche
früher nicht nötig
heute nice to have und
morgen dringend notwendig
sind.
Empfehlung: Investieren Sie in eine nachhaltige
Netzdokumentation, sonst machen Sie die Arbeit doppelt.
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Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Christof Bucher
Christof Bucher, Projektleiter Basler & Hofmann
[email protected], +41 44 387 13 80
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