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Cigre/CIRED Fachveranstaltung, 1. März 2007, Zürich Einfluss von Naturereignissen auf die Energieversorgungsinfrastruktur. Versorgungsstörungen im deutschen Stromnetz – Was ist vermeidbar?. Dr. Bernd Buchholz [email protected]. Power Transmission and Distribution - PowerPoint PPT Presentation
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Power Transmission and DistributionPower Technologies International
Dr. Bernd [email protected]
Versorgungsstörungen im deutschen Stromnetz
–
Was ist vermeidbar?
Cigre/CIRED Fachveranstaltung, 1. März 2007, Zürich
Einfluss von Naturereignissen auf die Energieversorgungsinfrastruktur
Störungen in öffentlichen Netzen in Deutschland
Versorgungsausfälle:• 86% im Mittelspannungsverteilnetz, • 12 % in der Niederspannung (380 V), • 2% in 110 kV- und 0,2% in 380/220 kV
Störungsdauer / Jahr in Minuten
0
100
200
300
400
500
600
Quelle: Europäische Kommission, Brüssel, 2004
Zwei Ereignisse - am 25.11.2005 und am 4.11.2006 werden zu einer Verschlechterung der Statistik führen
Was geschah am 4.11.2006 ?
Kein außergewöhnliches Naturereignis – nur der stetige Anstieg der WindleistungserzeugungVerknüpft mit ungünstigen Umständen und einer Fehlhandlung
Netzlast, %
100
50
Zeit,h0 12 6 18 24
Zeit,h0 12 6 18 24
100
50
Wind und Handel: Extrem volatile Leistungsflüsse
traditionell
Mittel
Spitze
Unter den neuen Bedingungen der Netzführung kann es passieren, dass der Operator überfordert ist.
künftig
1. Planmäßige Abschaltung 2 Systeme 380 kV Coneforde -Diele
für eine Schiffsdurchfahrt21:38 Uhr
starke Windeinspeisung im gesamten nördlichen Netz
3. Netzkupplung 22:10 Uhr
ohne Sicherheitsrechnung
2. Ansteigende Windleistung
Hohe Belastung des Netzes
Störung vom 4.11.06
5. Auslösung 380 kV Ltg. Bechterdissen- Elsen
22:10 Uhr
4. Auslösung 380 kV Ltg. Landesbergen-Wehrendorf
22:10 Uhr
Leis
tung
sflu
ss
6. Netzauftrennung in 3 Inseln
Frequenzlastabwurf im Gebiet mit Unterfrequenz
Windleistung 7500 MW
2400 MWLastabwurf in MW
1500 MW
1500 MW
800 MW
1050 MW500 MW
5200 MW
400 MW
Sat, 2006-11-04; 22:03:50
49,700
49,800
49,900
50,000
50,100
50,200
50,300
50,400
50,500
50,600
50,700
22:05:00 22:07:00 22:09:00 22:11:00 22:13:00 22:15:00 22:17:00 22:19:00 22:21:00 22:23:00 22:25:00
f [Hz] frequency: Hagenwerder (D)
Sat, 2006-11-04; 22:09:44
48,900
49,000
49,100
49,200
49,300
49,400
49,500
49,600
49,700
49,800
49,900
50,000
50,100
22:05:00 22:07:00 22:09:00 22:11:00 22:13:00 22:15:00 22:17:00 22:19:00 22:21:00 22:23:00 22:25:00
f [Hz]
frequency: Urberach (D)
Sat, 2006-11-04; 22:00:00
49,700
49,800
49,900
50,000
50,100
50,200
50,300
50,400
50,500
50,600
50,700
22:05:00 22:07:00 22:09:00 22:11:00 22:13:00 22:15:00 22:17:00 22:19:00 22:21:00 22:23:00 22:25:00
f [Hz]
frequency: Ag.Stefanos (GR)
Entscheidungshilfen für den Netzdispatcher
Der Netzdispatcher muss in Sekunden entscheiden Fehlentscheidung oder Inaktivität können Blackout
bedeuten
2000 MW Pumplast Italien
AUS
Die üblichen Meldelisten ergänzen
Durch klare Entscheidungen
Intelligentes Engpaßmanagement
Weitbereichsschutz Weitbereichsüberwachung
Aktionen in >200 ms – 10 s Ergebnisse im Minutenbereich
Stationäre und dynamische Netzsicherheitsrechnungen
Automatisches Generieren von Handlungsempfehlungen
Akurate Phasenwinkel-, Spannungs und Lastflussmessungen.
Koordination von Handlungen durch Zentralcomputer.
Topologie &
Messwerte
Leitstelle
SIEMENS AG, EV NP
Produced with NETOMAC(R) NETOMAC is a registered trade-mark of Siemens AG
SVC_DEMO_K PAGE :SVC ON NODE AE WITH RANGE +/- 400.000 FREQUENCY CONTROLLED3PHASE SC AT F-L7 CLEARED BY OPENING SL7-1 AND SL7-2 AFTER 0.256SEC.LOAD FLOW CONTROLLER (LFC)
1
VOLTAGE ANDACTIVE POWERNODE AE
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 SEC
-1.5
0.0
1.5
VOLTAGENODE AEIN P.U.
-1000
0
1000ACTIVE POWERAT AE IN MW
SIEMENS AG, EV NP
Produced with NETOMAC(R) NETOMAC is a registered trade-mark of Siemens AG
SVC_DEMO . PAGESVC ON NODE AE WITH RANGE +/- 400.000, FREQUENCY CONTROOLEDLOAD FLOW CONTROLLER (LFC)
15.9.1999 21:08
1
VOLTAGE ANDACTIVE POR
0.0 1.5 3.0 4.5 6.0 SEC
0.0
1.5LE-Volt [ pu]AE
-1000
0
1000P [ MW]SL5-2
SIEMENS AG, EV NP
Produced with NETOMAC(R) NETOMAC is a registered trade-mark of Siemens AG
DOKUNEU SIEMENS AG EV_NP2-dn0040/RuErstellt mit NETOMAC für WindowsÜbergang Momentanwertteil - StabilitätsteilTESTRECHNUNG (DOKU)
15.9.1999 21:01
1
GeneratorgrößenBild 1 von 1
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 SEC
-1
0
1DIF-Volt[ pu]110KVT2. RBETR.SIE R
-75
0
75THETA [ Deg]GT5MVA
-1
0
1P [ pu]GT5MVA
-1
0
1MMECH [ pu]GT5MVA
-1
0
1LE-Volt [ pu]BETR.SIE R
-5
0
5IA_HV [ pu]GT5MVA
-1
0
1Q [ pu]GT5MVA
-1
0
1+ 0.7 pu
-75
0
75
THETA [ Deg]DT2.5MVA
-1
0
1
MEL [ pu]GT5MVA
-1
0
1
- 0.7 pu
Simulation
NetzWissensbasis
Stabilitätsreserve
Alarm
Handlungs-empfehlung
Engpassmanagement mit Einbeziehung der Windkraftwerke
Topologie, Messwerte
Dargebot, Prognose
Windparks
Netz
N-1 Netzsicherheitsrechnung
HV
MV
LV
Biofuel CHP station
Municipal CHP station
Industral CHP station
Storage
+ -
Household fuel cells
Fuel cell station
Photovoltaic
Wind park
Hydro power
Bulk power generation
Industrial & commercial demand
Households
HV
MV
LV
Biofuel CHP station
Municipal CHP station
Industral CHP station
Storage
+ -+ -
Household fuel cells
Fuel cell station
Photovoltaic
Wind park
Hydro power
Bulk power generation
Industrial & commercial demand
Households
Regelangebot
Kritische Fälle
Optimierter Lastfluss
Abweichung zu Ist
Handlungsempfehlung
Fazit
-Die Festigkeitsnorm kann sich nicht nach seltenen Naturereignissen richten. Die Netze würden unbezahlbar.
-Versorgungsgebiete mit Einspeisung über eine Doppelleitung entsprechen zwar dem n-1-Planungskriterium, laufen aber Gefahr der Versorgungsunterbrechung im Fall von Mastumbruch.
- Möglichkeiten zu mehr Sicherheit sind:
1.Zweite Einspeisung, ggf. auch MS-seitig
2.Inselnetzfähigkeit durch verteile Erzeugung und Lastmanagement
3.Schnell installier- und aktivierbares Notversorgungskonzept mit mobilen Erzeugereinheiten
-Versorgungsunternehmen sollten Notversorgungskonzepte in der „Schublade“ haben
-Wind und Handel komplizieren die Netzführung. In kritischen Situationen sind Netzsicherheitsrechnungen unumgänglich. Automatisierte Entscheidungshilfen können zu mehr Sicherheit beitragen.