Netzoptimierende Maßnahmen aus Sicht eines Übertragungsnetzbetreibers Christian Neus Leiter nationale und europäische Netzplanungsprozesse [email protected]
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Netzoptimierende Maßnahmen aus Sicht eines
Übertragungsnetzbetreibers
Christian Neus
Leiter nationale und europäische Netzplanungsprozesse
Überblick
Übersicht Netzoptimierende Maßnahmen der ÜNB
Adaptiver Freileitungsbetrieb
NOVA im Netzentwicklungsplan
Fazit
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Den ÜNB stehen unterschiedliche
netzoptimierende Maßnahmen zur Verfügung
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Topologiemaßnahmen
Leistungsflusssteuerung
Adaptiver Freileitungsbetrieb /
Freileitungsmonitoring in der Planung
Zubeseilung
Spannungsumstellung
220 kV 380 kV
Erhöhung Übertragungs-
kapazität z.B. HTLS
Einspeisemanagement EE
Leitungsneubau in
bestehender Trasse
Leitungsneubau
Umsetzungszeitraum
Systemführung
Netzplanung
Leistungsflusssteuerung
durch neue Elemente
Trafostufung zur Spannungshaltung
Einhaltung Spannungsband
Blindleistungsbereitstellung Blindleistungsbereitstellung
durch neue Elemente
Einhaltung thermischer Grenzen
Einhaltung Kurzschlussleistung
Neubau Schaltanlage
t+10 Jahre t+5 Jahre
Schwerpunkt
Netzplanung
t=<1d
Adaptiver Freileitungsbetrieb
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Die Strombelastbarkeit einer Freileitung ist
wesentlich durch den Seildurchhang begrenzt
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Mindestabstand
90°
I2 R
qb
qs
qc
qr
Stationärer
Zustand:
hinzugefügte Wärmeenergie = abgeführte Wärmeenergie
Stromwärmeverluste + Globalstrahlung = Konvektion + Abstrahlung
Leiterseiltemperatur
(AL/ST) <= 80°C
Wärme- Ausdehnungs-
Abhängigkeit
Die Strombelastbarkeit ist von den
Witterungsbedingungen abhängig
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I/I n
en
n in %
I/I n
en
n in %
I/
I ne
nn in %
I/I n
en
n in %
Windgeschwindigkeit in m/s Windrichtung zum Seil in Grad
Temperatur in °C Solarstrahlung in W/m²
Die Identifikation der „hot spots“ entlang der
Freileitung ist der erste Schritt
Wie werden die „hot spots“ identifiziert?
Modellierung der Wetterinformationen
entlang der Freileitung auf Basis von
historischen Daten
Berücksichtigung von Geländeinformationen
Bestimmung der maximalen
Stromtragfähigkeit auf Basis der
gesammelten Daten
Identifikation von kritischen Spannfeldern
„Kritische Spannfelder“ sind der Indikator für
die Platzierung von Messstationen für den
Betrieb
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1.
2.
3.
Beispiel eines „hot spots“
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1.
Südhanglage
Im Windschatten eines
Waldstückes
Ein Mast im Tal ist
kritischer als ein höher
gelegener Mast
Unter Verwendung von meteorologischen Daten
können Stromkreise höher belastet werden
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Schutz
Leittechnik
Schutz
Anlage
Anlage
Leittechnik
Zentrale Messwerterfassung
Berechnung der
Grenzwerte
Leitsystem
HSL2020
Kommerziell verfügbare Wetterdaten sind nicht
ausreichend für die notwendige Zuverlässigkeit
Zwei Datenquellen wurden
verglichen:
– Datenquellen externer
Dienstleister (z.B. DWD)
– Lokale Wetterstationen installiert
an Amprion Masten
Kommerzielle Datenquellen zeigen
eine hohe Abweichung bzgl. der
Angaben zur Windgeschwindigkeit
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NOVA im Netzentwicklungsplan
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Durch das NOVA-Prinzip werden
Landschaftseingriffe und Kosten minimiert
(Netz-) Optimierung
• Topologiemaßnahmen
• Leistungsflusssteuerung
• Adaptiver Freileitungsbetrieb (Freileitungsmonitoring)
Verstärkung
• Zubeseilung / Auflage von Stromkreisen
• Erhöhung der Übertragungskapazität von Stromkreisen
• Spannungserhöhung (220 kV 380 kV)
Ausbau
• Neue 380 kV-Leitungen
• Neue Schaltanlagen
• Overlay-Netze (z.B. HGÜ Fernübertragung)
12
NO
V
A
vor...
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Der Netzentwicklungsplan berücksichtigt FLM
anhand eines Zonenmodells
Geographische Aufteilung
Deutschlands in drei „Windzonen“
(Basierend auf 17 Messstationen)
Definition von zwei Windsituationen
– Mittelwind
– Starkwind
maximale Erhöhung der
Stromtragfähigkeit auf 150 %
(Starkwind – Norddeutschland)
Begrenzung der Stromtragfähigkeit
aller Stromkreise auf max. 3.600 A
aufgrund von Stabilitätskriterien
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Tragfähigkeitsskalierung in
Starkwindsituation
(>80 % Einspeisung aus WEA)
150 %
130 %
115 %
Leistungsflusssteuernde Elemente können die
Netzauslastung optimieren
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Überlastung
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380 kV
Le
istu
ngsflussrichtu
ng
Aufteilung der Leistungsflüsse im
Netz erfolgt anhand der
physikalischen Gesetze
Impedanzverhältnis
Bei unsymmetrischer Auslastung
können durch
leistungsflusssteuernde Elemente
die Leistungsflüsse verschoben
werden
Dies ist aber nur sehr begrenzt
möglich
Fazit
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Fazit
Den ÜNB stehen unterschiedliche netzoptimierende Maßnahmen zur
Verfügung
Der Einsatz der netzoptimierenden Maßnahmen hängt stark vom
Umsetzungszeitraum ab
Die Systemführung benötigt Freiheitsgrade für den täglichen Systembetrieb
Der adaptive Freileitungsbetrieb ist stark von den lokalen Gegebenheiten
abhängig
Die ÜNB planen den Netzausbau nach dem NOVA Grundsatz
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