Paradigmenwechsel im Betrieb von Stromverteilnetzen ... · Netzausbau“ Dr. Enno Wieben EWE NETZ...

Paradigmenwechsel im Betrieb von Stromverteilnetzen

Dynamische Spitzenkappung mittels intelligenter Regelung statt

konventionellen Netzausbau mit Kupfer

Kassel 18.05.2017

Arno Gertje, Dr.-Ing. Matthias Rohr

BTC AG – Ein kurzer Überblick

✓ Hauptsitz: Oldenburg

✓ Gründung: 2000

✓ Mitarbeiter: 1.585 (Stand: 12/2015)

✓ Umsatz: 172 Mio. € (Stand: 12/2015)

2BTC AG 2017

Agenda

1. Überblick BTC AG

2. Motivation Digitaler Netzausbau (insb. am Beispiel dynamischer Spitzenkappung)

3. Rechtsrahmen operative Umsetzung Dynamische Spitzenkappung

4. Operative Umsetzung & weitere Anwendungsszenarien

5. Projektbeispiele BTC | GRID Agent

6. Zusammenfassung und Ausblick

BTC AG 18.05.2017 | Arno Gertje, Matthias Rohr | Vortrag bei VDE Kassel 4

Ausbau mit Erneuerbaren Energien in Deutschland

5BTC AG 18.05.2017 | Arno Gertje, Matthias Rohr | Vortrag bei VDE Kassel

Bild-Quelle: BDEW (Status 01/2016)

• Der EEG-Anteil wird weiter

wachsen.

• Die Kosten zur Integration der

Erneuerbaren wachsen

inzwischen schneller als der

Anteil der Erneuerbaren!

Quelle: BDEW


Quelle: Vortrag „Automatische Netzregelung als Alternative zum klassischen

Netzausbau“ Dr. Enno Wieben EWE NETZ

Fluktuierende Erzeugung aus Erneuerbaren Energien


Lastkurve eines einzelnen WindparksErzeugung sortiert nach

Höhe der Erzeugung

Erzeugung über den Verlauf eines Jahres Anzahl der Stunden

Nur relativ wenig Stunden

hohe Erzeugung

ErzeugungErzeugung

Daten- & Bildquelle: EWE AG & IAEW, Systemstudie zum

Einspeisemanagement Erneuerbarer Energien

Ineffizienz bei konventionellen Netzausbau


“Verschwendete”

Kapazität

Kapazität nach

konventionellen Ausbau

Kapazität vor

konventionellen Ausbau

5%-Ansatz / Dynamische Spitzenkappung


Bild: Vortrag „Automatische Netzregelung als Alternative zum klassischen

Netzausbau“ Dr. Enno Wieben EWE NETZ (Verfügbar Internet)

In vielen Netzen kann die Netzanschlusskapazität

für Erneuerbare Energien verdoppelt werden,

wenn der VNB Einspeiser jeweils im Umfang von

(3% bis) 5% ihrer Jahreseinspeisung abregeln darf.

Dies ist eine Abwendung von der Worst-Case-

Planung von Verteilnetzen für EE-Einspeisung.

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0ahUKEwiF3NeUxKbJAhULFSwKHbYvDysQFggyMAI&url=https://www.btc-networkforum-energie.com/~/media/Netzforum/Files/Reviews/2015/Grids/Wieben_Enno_Automatische_Netzregelung.ashx&usg=AFQjCNEqXPTH4Bdo8tRqYfZasi3tQCn9Jw

Rechtsrahmen u. Klärung bei den Gremien

Das Strommarktgesetz ist am 30.07.2016 in Kraft getreten

• Dynamische Spitzenkappung als neue „Option“ für VNBs

• Anlagenbetreiber werden für Abregelungen entschädigt


Agenda








BTC | GRID Agent Netzregler

Intelligente Regelung als Alternative zum Verteilnetzausbau

Automatischer Netzregler zur Umsetzung von

dynamischer Spitzenkappung in Mittelspannungsnetzen

• Vorübergehende und gezielte Absenkungen

• Schafft mehr Anschlusskapazität für Erneuerbare Energien

• Aufgrund von Automatik sehr schnelle und genaue Engpassreaktion

(Effizienteste Nutzung des Spitzenkappungskontingents)

• Reduziert Risiko von Flüchtigkeitsfehlern in kritischen Situationen

• Entlastet Leitstellenpersonal und Leitsystem

• Schneller und anlagenschonender durch modellbasierten Ansatz

• Bisher einziges Produkt für dyn. Spitzenkappung mit praktischem Feldeinsatz

Schnellere und bessere Einführung

• Auch als Gesamtpaket aus Unterstützung Netzplanung + operative

Umsetzung anbietbar

• Reduziert Projektrisiken, Projektdauer und Personalbeanspruchung


BTC | GRID Agent

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Offshore Winparks(> 1 GW)

Onshore Wind Parks &

MS-Verteilnetze(> 1 GW; > 400 Einspeiser)

Netzleitsystem(> 120 aktive Installationen)

| PRINS

Verlässlich durch Erfahrung:

• BTC | GRID Agent Windparkregler (>1GW Onshore, >1GW Offshore, Einsatz im In- und Ausland)

• Erstes Produkt für dyn. Spitzenkappung mit absolviertem Feldeinsatz

• Know How und gemeinsame Komponenten mit Netzleitsystem BTC PRINS®

BTC AG 18.05.2017 | Arno Gertje, Matthias Rohr | Vortrag bei VDE Kassel

Anwendungsszenarien BTC | GRID Agent

Regelung Offshore WindparksNetzanschlussbedingungen für

Mischparks erfüllen

Dynamische Spitzenkappung Systemdienstleistung BlindleistungBlindleistungsbilanz

Günstigerer / schnellerer Netzanschluss

durch dynamische Kappung bei

Mischparks


Netzintegration von Ladesäulen

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Intelligente Regelung als Alternative zum Verteilnetzausbau

Stringenter Qualitätsansatz

• BTC | GRID Agent ist zertifiziert gemäß BDEW Techn. Richtlinie Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz

• Validierung in mehreren externen Laboren

• Simulation von Kudennetzen in eigener Laborumgebung

• Anpassbarer Security-Ansatz (sowohl Feldtest als auch Produktiveinsatz)

• FMEA-Analyse

Flexibel einsetzbar und integrierbar

• Entweder als integrierte Hardware-Software-Lösung für Umspannwerke oder als Software für zentrale Server lieferbar

• Kommunikation via IEC 104 und IEC 61850; Weiternutzung Eisman-Steuerkanäle

• Verwendbar mit Leittechnik u. Leitsystemen verschiedener Hersteller



Funktionsprinzip im Überblick



Einsatzbeispiel


Aufbaubeispiele für eine dezentrale Variante.

Alternativ kann der Regler auf zentralen Servern

(also rein als Software) zum Einsatz kommen.

Beckhoff Embedded PC als Ausführungsplattform

für den BTC | GRID Agent Netzregler

Blindleistungsmanagement bzgl.

Blindleistungshaushalt


Quelle Grundkarte der ÜNBs: Francis McLloyd, Wikipedia, CC BY-SA 3.0

Es gibt derzeit insb. je

nach Regelzone und

Netzkonstellation

unterschiedliche

Vereinbarungen bzgl.

Vergütung eines

VNBs an vorgelagerte

NB für Blindleistung.

Ausgleichen

Blindleistungsbilanz

https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Francis_McLloyd

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0

Szenarien für die Ladeinfrastruktur

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Private Stellplätze im EigenheimStraßenrand/öffentliche

Parkplätze

Parkhäuser

StreetScooter GmbH ©

Gewerbe mit Fuhrpark

Parkplätze von Wohnanlagen

Busladestation


Agenda








BTC | GRID Agent (Beispiel 1/5)

Dynamische Spitzenkappung in UW Wittmund bei Jever

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UW Jever

SA Wittmund

SA Tettens

Steuerung von:

• 1 BHKW (2 MW)

• 4 PV-Anlagen (3,4 MW)

• 6 Windenergieanlagen (4,8 MW)

Messung von:

• Schaltanlagen (vorhanden)

• 9 Ortsnetzstationen


Quelle: Vortrag „Automatische Netzregelung als Alternative zum klassischen

Netzausbau“ Dr. Enno Wieben EWE NETZ

BTC | GRID Agent (Beispiel 2/5)

Blindleistungsregelung: Projekt mit Produktivstart 10/2017

• Netzgebiet

• Ländliches MS-Netz mit Dorf und verschiedenen Erzeugern

4 Anlagen Wind, 1 MW PV, 5 Anlagen Biogas

• Aufgabenstellung

• Prio 1: Spannungsbandverletzungen mit Q ausregeln

• Prio 2: Blindleistungsvorgabe am UW erreichen


Agenda








Zusammenfassung & Ausblick

• Digitaler Netzausbau als „optionale“ Alternative zum konventionellen Netzausbau

• Seit Mitte 2016 ist dynamische Spitzenkappung zur Integration von EE für deutsche VNBs legalisiert

• Rollout dynamische Szenarien dynamische Spitzenkappung beginnt jetzt

• Einsparpotentiale: In vielen Netzen 100% zusätzliche Anschlussleistung für EE; kommt auf Netz an

• Automatisierte Regelung von probabilistisch überbauten Verteilnetzen ist Neuerung für viele VNBs

• Erhöhung Automatisierungsgrad u. neue Technologien

• Anwendung neuer Planungsverfahren (im Gegensatz zu Worst-Case-Dimensionierung)

• Jedoch viele Kundenmotivationen: Vermeidung Netzausbau, Günstigster Netzanschluss für Anlagenbetreiber, Einstieg in die Digitalisierung, Schnelles wirtschaftliches Ausrollen von Ladesäulen

• Ausblick

• Verzahnung von Netzregelung mit Smart Grid & Smart Market

• Nutzung von Smart Metering Infrastrukturen

• Wert von Blindleistung etabliert sich (VNBs müssen untereinander zahlen; Flexibilitäten werden belohnt)


Aufbaubeispiel für dezentrale Variante.

Alternativ auf zentralen Servern (also

rein als Software) einsetzbar.

Lassen Sie uns starten.


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