Power Transmission and Distribution Power Technologies International

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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.