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für Netz- und Anwendungstechnik GmbHInstitut

Bedarf und effiziente Bereitstellung von Blindleistung im Stromnetz

Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl

Dena-Expertenworkshop „Aktives Blindleistungsmanagement“24.09.2015

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Inhalt

Einleitung und Hintergründe ZVEI-Studie FNN-Hinweis ENTSO-E-Networkcodes dena-Studie BMWi-Dienstleistungsauftrag Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern Schlusswort


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BegriffsweltVersorgungsqualität

Servicequalität SpannungsqualitätVersorgungszuverlässigkeit

Beziehung zw. Kunden und Versorgungsunternehmen

Fähigkeit, die Versorgungsaufgabe unter

vorgegebenen Bedingungen während einer bestimmten

Zeitspanne zu erfüllenHäufigkeit (SAIFI) und Dauer

(CAIDI) von Unterbrechungen, Nichtverfügbarkeit (SAIDI), …

Kundeninformation zu Abschaltungen, Reaktionszeiten bei Störungen/ Be-schwerden, Erteilung von Auskünften, …

Ein- und Konstanthaltung des zeitlichen Verlaufs der

Spannunggemäß Normen und

vertragliche FestlegungenFrequenz, Höhe,

langsame/schnelle Änderungen, Flicker, Einbrüche, Unsymmetrie,

Oberschwingungen, …

SystemsicherheitBewahrung der statischen und transienten System-/Netzstabilität (= stabiler und zulässiger

Betrieb des Systems und Vermeidung bzw. Beherrschung von Störungen); Schutz von Personen und Anlagen

Momentanreserve, Regel- und Reserveleistung, Blindleistung, Kurzschlussleistung, Betriebsführung

VersorgungssicherheitSicherung ausreichender Primärenergie, Erzeugungs- und Netzkapazitäten; Schutz von

Personen und AnlagenLangzeitreserve (Kapazitätsmarkt), Blindleistung, Netzschutz, Versorgungswiederaufbau, Betriebspersonal

Eigene Darstellung, Interpretation und Erweiterung nach VDE, Schwan, Billinton


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Kategorien an Systemdienstleistungen

Versorgungs- und Systemsicherheit Bereitstellung von Systemdienstleistungen

Kategorien der Systemdienstleistungen (lt. Transmission Code 2003):- Frequenzhaltung- Spannungshaltung- Versorgungswiederaufbau- System-/Betriebsführung


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Systemdienstleistung Spannungshaltung

Arten an Systemdienstleistungen zur Spannungshaltung:- Blindleistung- Spannungsregelung (Stufentransformatoren)- Wirkleistung (Redispatch, Lastabwurf, Erzeugungsmanagement)- Kurzschlussleistung


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Blindleistungsbedarf und -ausgleich

Verbraucherz. B.

Unterhaltungselektronik,Elektrische Anriebe, …

Netzbetriebsmittelz. B. Leitungen, Trafos

dezentrale Erzeugungs-

anlagenz. B.

Spannungsregelung

Großkraftwerke und Kompensationsanlagen

Blindleistungsbedarf QB

Blindleistungsausgleich QA

Blindleistungsbilanz muss

ausgeglichen sein!


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Veränderung der Blindleistungsflüsse

Blindleistungsflüsse bei Starklast


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ZVEI-Studie zum Thema Blindleistung

Downloadbar unter www.zvei.org

http://www.zvei.org/


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ZVEI-Studie zum Thema Blindleistung

Untersuchungsgegenstände Erhöhung des Kompensationsgrades von

Sondervertragskundeno Teilweise sehr vorteilhaft hinsichtlich Spannungsfall und

Belastungeno Teilweise kontraproduktiv hinsichtlich Q-Haushalt

„Blindleistungsmarkt“ / marktgestützter Beschaffungsprozess

Fazit Blindleistungspotenzial von Verbrauchern sollte besser genutzt werden


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FNN-Hinweis „Blindleistungsmanagement im Verteilungsnetz“

Inhalte:- Begriffe und Grundlagen- Darstellung der Einflussfaktoren- Hinweise zur Systemanalyse- Umsetzung eines

Blindleistungsmanagements

Ziel:- Frühzeitige Sensibilisierung

für die künftige Q-Problematik- Identifizierung vorteilhafter

Maßnahmen


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ENTSO-E Netzcodizes: Übersicht

Quelle: Ensto-e

Network Codes zu Markt, Netzanschluss und Netzbetrieb


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ENTSO-E Netzcodizes: DCC

Demand Connection Code (DCC)definiert Anforderungen bei Anschluss ans Übertragungsnetz- cos: 0,9ind. bis 1 ohne Eigenerzeugung- cos = 0,9ind. bis 0,9kap. mit Eigenerzeugung- Verteilungsnetze sollten Fähigkeit haben, sich bei Lastflüssen unter

25 % der maximalen Anschlusskapazität nicht kapazitiv zu verhalten!Abweichung nur, wenn entsprechende Kosten-Nutzen-Analyse zu einem anderen Ergebnis kommt!

Inwiefern sind diese Anforderungen sachgerecht?


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ENTSO-E Netzcodizes: RfG

Requirements for Generators (RfG)definiert Anforderungen an Erzeugungsanlagen- Unterscheidung in 4 Leistungsklassen

- Unterscheidung in Synchrongeneratoren und sonstigen Generatoren (z. B. Wechselrichter)

- Keine Vorgaben der Q-Fähigkeit für Typ A- Ansonsten sollen beim Typ B die Netzbetreiber das Recht haben, die

Q-Fähigkeit selber zu definieren unter Beachtung der Prinzipien Transparenz, Angemessenheit und Nicht-Diskriminierung

- nur bei Typ C und D sind Betriebsbereiche angegeben

Typ A B C DSpannungsebene

unterhalb 110 kV ab 110 kV

Leistung ab 0,8 kW

ab 1 MW ab 50 MW

ab 75 MW

Inwiefern sind diese Anforderungen sachgerecht?


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Dena-Studie Systemdienstleistungen 2030


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Überblick Dienstleistungsauftrag „Zukünftige Bereitstellung von Blindleistung“


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Inhalte Dienstleistungsauftrag „Zukünftige Bereitstellung von Blindleistung“

Leitfragen:o Kosteneffiziente Nutzung der

heutigen Q-Potenziale?o Mehr Kosteneffizienz durch eine

transparentere und mehr marktgestützte Beschaffung von Blindleistung?

o Wie lässt sich die zur Q-Bereitstellung notwendige konventionelle Mindesterzeugung reduzieren?

Ziel: Identifizierung der

Herausforderungen für den sicheren Netzbetrieb durch Ausbau der EE

Ableiten von praxisnahen Handlungsempfehlungen und Vorschlägen für notwendige Anpassungen

Dienstleistungsauftrag untergliedert sich in fünf Arbeitspakete (AP):- AP1: Blindleistung im Übertragungsnetz- AP2: Blindleistung im Verteilungsnetz- AP3: Neue Herausforderungen für die Netzsicherheit- AP4: Ad hoc-Beratung und kurzfristige Stellungnahmen- AP5: Workshops und Besprechungen


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Aufgabenstellung/zu erbringende Leistungen

AP1 Blindleistung im Übertragungsnetz Ermittlung Q-Bedarf für heute, NEP 2024 und NEP 2034

(hochaufgelöst)o Höhe der benötigten Blindleistungo Höhe der Jahres-Blindarbeito Homogenität

Darstellung der Verfahren, Kosten und Vergütung für Beschaffung

Bewertung, ob Verfahren zur Bedarfsdeckung bedarfsgerecht, transparent und effizient sind

Aufzeigen alternativer Beschaffungsmöglichkeiten Ermittlung von Optimierungspotenzialen insbesondere bei

mehr marktgestützter Beschaffung


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AP2 Blindleistung im Verteilungsnetz Ermittlung Q-Bedarf für heute, in 10 und 20 Jahren (am

Beispiel von mindestens drei konkreten Netzen)o Höhe der benötigten Blindleistungo Höhe der Jahres-Blindarbeito Homogenitäto Gesamtbedarf für ganz Deutschland

Darstellung der Verfahren für Beschaffung und Rolle des Q-Austauschs mit Übertragungsnetz

Bewertung, ob Verfahren zur Bedarfsdeckung bedarfsgerecht, transparent und effizient sind

Aufzeigen alternativer Beschaffungsmöglichkeiten Ermittlung von Optimierungspotenzialen insbesondere bei

mehr marktgestützter Beschaffung


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AP3 Neue Herausforderungen für die Netzsicherheit Ermittlung der Herausforderungen für sicheren Netzbetrieb

o Ab welchen Anteilen der EEo Beiträge der EE- und anderen Anlagen

Aufzeigen alternativer Möglichkeiten zur Bereitstellung von o Schwungmasseo Schwarzstartfähigkeito Kurzschlussleistung

Darstellung des Forschungsbedarfs


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Ergebnisse der Stakeholderbefragung

Rückmeldung von 2 Übertragungsnetzbetreiber 40 Verteilungsnetzbetreiber (≙ 4,1 % der 980 VNB)

o 6: bis 10.000 Kunden; 16: 10.000 bis 100.000 Kunden; 16: mehr als 100.000 Kunden; Rest: anonym

o >150.000 eigene Ortsnetztransformatoren (≙ mind. 37 % aller ONS)

2 Hersteller von Erzeugungsanlagen 9 Betreiber von Erzeugungsanlagen (mit >> 100 Anlagen)


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Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern

SchweizFür EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in obligatorischen Bereich mit den Grenzen:

o cos = 0,925 übererregt und o cos = 0,950 untererregt

und überobligatorischer Bereich:o Regelung der Betriebsbereitschaft,

Bereitstellungsdauer und technische Verfügbarkeit entsprechend Rahmenvertrag Phasenschieber-Synchrongeneratoren und Präqualifikationsanforderungen

Vergütung: o 0,3 Rp./kvarh (konform) bzw.o 1,32 Pr./kvarh (unkonform)


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England & WalesFür EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in obligatorischen Bereich (ORPS) mit den Grenzen:

o cos = 0,85 übererregt (für ASG und DC-Konverter: 0,95) und o cos = 0,95 untererregt

und überobligatorischer Bereich (ERPS):o Ausschreibung alle 6 Monateo Mindestlaufzeit 12 Monate

Vergütung: o ORPS: 0,551 £/Mvarho ERPS:

- bei erfolgreicher Ausschreibung nach festgesetzten Rahmenvertrag- ansonsten mit 2,755 £/Mvarh, wenn Anlage benötigt wird


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BelgienFür EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in Primary control:

o Regelband wird im Netzanschlussvertrag festgehalteno Automatischer Q-Abruf

Centralised control:o Für Q außerhalb des Regelbandeso Beschaffung über Ausschreibungo Abruf nach Anweisung, nicht automatisch

Vergütung: o Pauschalpreis für Vorhaltung des Regelbandeso Blindenergie wird auf Basis €/Mvarh nach vertraglich vereinbarten Tarifen

abgerechnet


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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

INA – Institut für Netz- und Anwendungstechnik GmbHProf. Dr.-Ing. Oliver BrücklJohannisweg 793449 WaldmünchenTel.: 09972 / 90 48 68-8Fax: 09972 / 90 48 68-7Mobil: 0170 56 95 600E-Mail: oliver.brueckl @ ina-energie.deInternet: www.ina-energie.de

Institut für Netz- und Anwendungstechnik GmbH

Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher(FENES)

Ostbayerische Technische Hochschule RegensburgSeybothstraße 293053 RegensburgTel. 0941 / 943-9881

-9887Fax: 0941 / 943-1424E-Mail: oliver.brueckl @ oth-regensburg.de

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