1 16.06.22 Prüfungen an der Schnittstelle von dezentralen Generatoren entsprechend europäischen Netzanschlussbedingungen Dipl. Ing. Roland Bründlinger Austrian Institute of Technology ÖFPZ Arsenal GmbH Giefinggasse 2, 1210 Wien, Österreich Tel.: +43 50550 6315, Fax: +43 50550 6390 E-mail: [email protected]Energy Department | Electric Energy Systems Member of
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1 17.05.2014 Prüfungen an der Schnittstelle von dezentralen Generatoren entsprechend europäischen Netzanschlussbedingungen Dipl. Ing. Roland Bründlinger.
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111.04.23
Prüfungen an der Schnittstelle von dezentralen Generatoren entsprechend europäischen Netzanschlussbedingungen
Dipl. Ing. Roland BründlingerAustrian Institute of TechnologyÖFPZ Arsenal GmbHGiefinggasse 2, 1210 Wien, ÖsterreichTel.: +43 50550 6315, Fax: +43 50550 6390E-mail: [email protected]
Anforderungen an die Ausführung der Netzschnittstelle dezentraler Erzeugungsanlagen
Anwendung der neuen Anforderungen in ausgewählten Ländern Europas
Prüfung der Kompatibilität von Anlagen und Komponenten mit den neuen Netzanschlussrichtlinien
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
211.04.23
311.04.23
Inhalt
Neue Anforderungen an den Netzanschluss dezentraler Erzeugungsanlagen
Anwendung der neuen Anforderungen in ausgewählten Ländern Europas
Prüfung der Kompatibilität von Anlagen und Komponenten mit den neuen Netzanschlussrichtlinien
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
311.04.23
411.04.23
Neue Anforderungen an den Netzanschluss dezentraler Erzeugungsanlagen
Massives Wachstum von Leistung und Dichte dezentraler Erzeugung in den Verteilnetzen
„Historische“ Philosophie der Anschlussrichtlinien für DEA: Möglichst passives Verhalten von DEA im Störungsfall, um die Fehlerbehandlung im Netz nicht zu beeinflussen nachhaltig nicht weiter gangbar
Neue Vorschriften für den Netzanschluss fordern nun, dass DEA zukünftig eine aktive, unterstützende Rolle im Netzbetrieb übernehmen.
Ziel dieser Forderungen: Mittel- und langfristig den sicheren und zuverlässigen Betrieb des
Stromversorgungssystems zu gewährleisten Weiteren Ausbau der Stromerzeugung in DEA zu ermöglichen.
Neue Anforderungen an den Netzanschluss dezentraler Erzeugungsanlagen
Umsetzung: Anwendung der Anforderungen die bisher nur für Anlagen in höheren
Spannungsebenen galten, für DEA im NS und MS Netz Forderung der vollen Funktionalität von allen DEA
Vorreiter: Richtlinien für den Anschluss an die Mittelspannungsnetze in
Deutschland und Frankreich (2008) Richtlinie für den Anschluss an Niederspannungsnetze in DE (2011)
Trends: Entsprechende Anpassung der Vorschriften in einer Reihe weiterer
europäischer Länder Definition der aktiven Rolle dezentraler Erzeugungsanlagen auch im
Rahmen des derzeit in Ausarbeitung befindlichen europäischen Grid Codes
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Neue funktionale Anforderungen an die Ausführung von Netzschnittstelle und Erzeugungsanlage
Anforderungen im stationären Betrieb „statische Netzstützung“ Wirkleistungsreduktion im Fall von
Erzeugungsüberschüssen im Netz Lieferung von Blindleistung Beitrag zur Spannungsregelung Möglichkeit zur externen Vorgabe von Wirk- und
Blindleistung Anforderungen an das Verhalten bei transienten
Fehlerzuständen „Dynamische Netzstützung“ Keine Trennung vom Netz Rückkehr zur normalen Wirkleistungseinspeisung
unmittelbar nach Klärung des Fehlers Lieferung von Blindströmen zur
Spannungsstützung während des Fehlers Anforderungen an die integrierte Netzüberwachung
Definierte Ab- und Zuschaltschwellen / -zeiten Definierte Messtoleranzen
711.04.23
Übersicht
Anforderungen an die Ausführung der Netzschnittstelle dezentraler Erzeugungsanlagen
Anwendung der neuen Anforderungen in ausgewählten Ländern Europas
Prüfung der Kompatibilität von Anlagen und Komponenten mit den neuen Netzanschlussrichtlinien
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
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Anwendung der neuen Anforderungen in ausgewählten Ländern Europas – statische Netzstützung
Land Anforderung
DE
Anlagen am Niederspannungsnetz:
Bei Spannungen innerhalb der EN 50160 Grenzen (±10%) und ab 20 % der Bemessungswirkleistung:-Anlagen <3,68 kVA cos>0,95 -Anlagen zwischen 3,68 kVA und 13,8 kVA: vorgegebene Kennlinie innerhalb cos = f(P) (Bereich +/-0,95)-Anlagen > 13,8 kVA: Vorgegebene Kennlinie cos = f(P) (+/-0,90)
Anlagen am Mittelspannungsnetz:
Leistungsfaktor zwischen 0,90 übererregt und 0,90 untererregt, entsprechend Vorgabe
-konstanter Leistungsfaktor-cos = f(P): Charakteristik zwischen Leistungsfaktor und eingespeiste-Konstante Blindleistung-Q = f(U): Charakteristik zwischen Blindleistung und Spannung am Verknüpfungspunkt
Anlagen sollten die Möglichkeit haben einen konstanten Sollwert zu fahren, einem Fahrplan zu folgen, bzw.
oder einen ferngesteuerten Sollwert zu fahren.
Alle Anlagen müssen bei Überfrequenz ihre Wirkleistung entsprechend einer Wirkleistungs-Frequenzstatik
abregeln (40 % der Nennleistung per Hz im Bereich 50,2 Hz bis 51.5 Hz.
Zusätzlich müssen Anlagen am Mittelspannungsnetz sowie Anlagen > 100 kW am Niederspannungsnetz mit
reduzierter Leistungsabgabe (in 10 % Schritte) betrieben werden
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Anwendung der neuen Anforderungen in ausgewählten Ländern Europas – statische Netzstützung
Lokale SpannungsregelungQ = f(U)(FGW TR3; prTS 50549)
0 2 4 6 8
Umin
Un
Umax
Test time (min)
Gri
d v
olt
ag
e
-Qmax
0
+Qmax
Re
ac
tiv
e p
ow
er
Measured reactivepower fromgenerating unit
Grid voltage
Settling time:Reactive power within+/- 5% of set-point
+/- 5% Tolerance
band
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Prüf- und MessverfahrenDynamische Netzstützung “Fault-ride-through”
Verhalten bei transienten Spannungseinbrüchen (IEC 61400-21; FGW TR3; prTS 50549) 3-phasige (symmetrische) und
2-phasige (unsymmetrische) Spannungseinbrüche.
Unterschiedliche Tiefe und Dauer der Einbrüche
Korrekte Nachbildung der auftretenden Spannungseinbrüche und Phasensprünge
Messung des k-Faktors
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Prüf- und MessverfahrenNetzüberwachungseinrichtungen
Spannungs- und Frequenzüberwachung Bestimmung der
Abschaltschwellen und Abschaltzeiten für Über-/Unterfrequenz sowie Über-/Unterspannung(IEC 61400-21; FGW TR3; prTS 50549)
Zusätzlich: Prüfung der Zuschaltbedingungen für Frequenz und Spannung
Wiederzuschaltzeiten100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
Test time
Gri
d v
olta
ge
(% o
f no
min
al)
Active power set-pointMeasured active poweroutput of generating unit
Trip setting Unit must trip within +/- tolerance (e.g. 1%)of trip setting
Hold time:min. 20 sper levelStep size (1%
of nominalvoltage)
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Übersicht
Anforderungen an die Ausführung der Netzschnittstelle dezentraler Erzeugungsanlagen
Anwendung der neuen Anforderungen in ausgewählten Ländern Europas
Prüfung der Kompatibilität von Anlagen und Komponenten mit den neuen Netzanschlussrichtlinien
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
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Zusammenfassung & Schlussfolgerungen
Neue bzw. überarbeitete Netzanschlussrichtlinien fordern eine aktive, netzstützende Funktion von DEA Konkrete Anforderungen bereits in 5 von 7 europäischen Ländern (DE,
AT, BE, FR, CZ) Aber – nur in DE klare Prüf- und Zertifizierungsrichtlinien Keine Vorschriften in allen anderen Ländern Erhebliche Unsicherheit, in welcher Art und Weise Konformität von
Anlagenkomponenten verifiziert werden kann Mögliche kurz- und mittelfristige Folgen: Komponenten erfüllen die
netzstützenden Funktionen nicht entsprechend der Anforderungen Zentral: Alle in den Netzanschlussrichtlinien gestellten Anforderungen
müssen durch klare und adäquate Prüf- und Zertifizierungsverfahren ergänzt werden.