Bedarf und effiziente Bereitstellung von Blindleistung im Stromnetz Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl

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

Versorgungszuverlässigkeit Versorgungssicherheit Begriffswelt Versorgungsqualität Eigene Darstellung, Interpretation und Erweiterung nach VDE, Schwan, Billinton Servicequalität Versorgungszuverlässigkeit Spannungsqualität Beziehung zw. Kunden und Versorgungsunternehmen Fähigkeit, die Versorgungsaufgabe unter vorgegebenen Bedingungen während einer bestimmten Zeitspanne zu erfüllen Ein- und Konstanthaltung des zeitlichen Verlaufs der Spannung gemäß Normen und vertragliche Festlegungen Kundeninformation zu Abschaltungen, Reaktionszeiten bei Störungen/ Be-schwerden, Erteilung von Auskünften, … Häufigkeit (SAIFI) und Dauer (CAIDI) von Unterbrechungen, Nichtverfügbarkeit (SAIDI), … Frequenz, Höhe, langsame/schnelle Änderungen, Flicker, Einbrüche, Unsymmetrie, Oberschwingungen, … Systemsicherheit Bewahrung 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 Versorgungssicherheit Sicherung ausreichender Primärenergie, Erzeugungs- und Netzkapazitäten; Schutz von Personen und Anlagen Langzeitreserve (Kapazitätsmarkt), Blindleistung, Netzschutz, Versorgungswiederaufbau, Betriebspersonal

Kategorien an Systemdienstleistungen Versorgungs- und Systemsicherheit Bereitstellung von Systemdienstleistungen Kategorien der Systemdienstleistungen (lt. Transmission Code 2003): Frequenzhaltung Spannungshaltung Versorgungswiederaufbau System-/Betriebsführung

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

Blindleistungsbedarf und -ausgleich Blindleistungsausgleich QA Großkraftwerke und Kompensationsanlagen Blindleistungsbilanz muss ausgeglichen sein! Netzbetriebsmittel z. B. Leitungen, Trafos dezentrale Erzeugungs-anlagen z. B. Spannungsregelung Verbraucher z. B. Unterhaltungselektronik, Elektrische Anriebe, … Blindleistungsbedarf QB

Veränderung der Blindleistungsflüsse Blindleistungsflüsse bei Starklast

ZVEI-Studie zum Thema Blindleistung Downloadbar unter www.zvei.org

ZVEI-Studie zum Thema Blindleistung Untersuchungsgegenstände Erhöhung des Kompensationsgrades von Sondervertragskunden Teilweise sehr vorteilhaft hinsichtlich Spannungsfall und Belastungen Teilweise kontraproduktiv hinsichtlich Q-Haushalt „Blindleistungsmarkt“ / marktgestützter Beschaffungsprozess Fazit  Blindleistungspotenzial von Verbrauchern sollte besser genutzt werden

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

ENTSO-E Netzcodizes: Übersicht Network Codes zu Markt, Netzanschluss und Netzbetrieb Quelle: Ensto-e

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?

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 D Spannungsebene 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?

Dena-Studie Systemdienstleistungen 2030

Überblick Dienstleistungsauftrag „Zukünftige Bereitstellung von Blindleistung“

Inhalte Dienstleistungsauftrag „Zukünftige Bereitstellung von Blindleistung“ Leitfragen: Kosteneffiziente Nutzung der heutigen Q-Potenziale? Mehr Kosteneffizienz durch eine transparentere und mehr marktgestützte Beschaffung von Blindleistung? 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

Aufgabenstellung/ zu erbringende Leistungen AP1 Blindleistung im Übertragungsnetz Ermittlung Q-Bedarf für heute, NEP 2024 und NEP 2034 (hochaufgelöst) Höhe der benötigten Blindleistung Höhe der Jahres-Blindarbeit 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

Aufgabenstellung/ zu erbringende Leistungen AP2 Blindleistung im Verteilungsnetz Ermittlung Q-Bedarf für heute, in 10 und 20 Jahren (am Beispiel von mindestens drei konkreten Netzen) Höhe der benötigten Blindleistung Höhe der Jahres-Blindarbeit Homogenität 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

Aufgabenstellung/ zu erbringende Leistungen AP3 Neue Herausforderungen für die Netzsicherheit Ermittlung der Herausforderungen für sicheren Netzbetrieb Ab welchen Anteilen der EE Beiträge der EE- und anderen Anlagen Aufzeigen alternativer Möglichkeiten zur Bereitstellung von Schwungmasse Schwarzstartfähigkeit Kurzschlussleistung Darstellung des Forschungsbedarfs

Ergebnisse der Stakeholderbefragung Rückmeldung von 2 Übertragungsnetzbetreiber 40 Verteilungsnetzbetreiber (≙ 4,1 % der 980 VNB) 6: bis 10.000 Kunden; 16: 10.000 bis 100.000 Kunden; 16: mehr als 100.000 Kunden; Rest: anonym >150.000 eigene Ortsnetztransformatoren (≙ mind. 37 % aller ONS) 2 Hersteller von Erzeugungsanlagen 9 Betreiber von Erzeugungsanlagen (mit >> 100 Anlagen)

Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern Schweiz Für EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in obligatorischen Bereich mit den Grenzen: cos = 0,925 übererregt und cos = 0,950 untererregt und überobligatorischer Bereich: Regelung der Betriebsbereitschaft, Bereitstellungsdauer und technische Verfügbarkeit entsprechend Rahmenvertrag Phasenschieber-Synchrongeneratoren und Präqualifikationsanforderungen Vergütung: 0,3 Rp./kvarh (konform) bzw. 1,32 Pr./kvarh (unkonform)

Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern England & Wales Für EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in obligatorischen Bereich (ORPS) mit den Grenzen: cos = 0,85 übererregt (für ASG und DC-Konverter: 0,95) und cos = 0,95 untererregt und überobligatorischer Bereich (ERPS): Ausschreibung alle 6 Monate Mindestlaufzeit 12 Monate Vergütung: ORPS: 0,551 £/Mvarh ERPS: bei erfolgreicher Ausschreibung nach festgesetzten Rahmenvertrag ansonsten mit 2,755 £/Mvarh, wenn Anlage benötigt wird

Beschaffung von Blindleistung in anderen Ländern Belgien Für EZA am ÜN und VN gilt Aufteilung in Primary control: Regelband wird im Netzanschlussvertrag festgehalten Automatischer Q-Abruf Centralised control: Für Q außerhalb des Regelbandes Beschaffung über Ausschreibung Abruf nach Anweisung, nicht automatisch Vergütung: Pauschalpreis für Vorhaltung des Regelbandes Blindenergie wird auf Basis €/Mvarh nach vertraglich vereinbarten Tarifen abgerechnet

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Institut für Netz- und Anwendungstechnik GmbH INA – Institut für Netz- und Anwendungstechnik GmbH Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl Johannisweg 7 93449 Waldmünchen Tel.: 09972 / 90 48 68-8 Fax: 09972 / 90 48 68-7 Mobil: 0170 56 95 600 E-Mail: oliver.brueckl @ ina-energie.de Internet: www.ina-energie.de Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher (FENES)   Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg Seybothstraße 2 93053 Regensburg Tel. 0941 / 943-9881 -9887 Fax: 0941 / 943-1424 E-Mail: oliver.brueckl @ oth-regensburg.de