01.03.2013 
Smart Grids – wieviel PV verträgt 
das Netz? 
Möglichkeiten zur Erhöhung der Dichte 
dezentraler Erzeugungsanl...
Inhalt 
o Problemstellung: Integration einer hohen Zahl von dezentralen 
Einspeisern unter Beibehaltung der hohen Netzqual...
Die Energie AG eröffnete 1989 das größte 
Solarkraftwerk in den Alpen 
Photovoltaik Anlage Loser 
• Bauzeit 1988-1989 
• 1...
Zustand der Anlage nach 25 Betriebsjahren 
o Trotz des extremen alpinen Klimas in gutem Zustand 
o Bisher keine altersbedi...
Energie AG OÖ PV-Anlage Eberstalzell 
www.energieag.at 
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Entwicklung des PV-Zubaus im Netz 
der Energie AG Oberösterreich 
www.energieag.at
PV Zuwachsprognose für Oberösterreich 
Szenario 5% / 8% der 
Netzabgabe 2020 
PV-Roadmap 
Fechner et al. 2007 
www.energie...
Spannungsabsenkung und –anhebung 
im Niederspannungsnetz 
www.energieag.at 8
Spannungsabsenkung und –anhebung 
im Niederspannungsnetz 
www.energieag.at 9
Das Spannungsband: 
- das Kapital des Verteilernetzes 
www.energieag.at
Erweiterte Nutzung 
des Spannungsbandes 
www.energieag.at
Untersuchte Methoden zur Spannungshaltung 
bzw. Sicherstellung der Spannungsqualität 
o Smart Meter (intelligente Zähler b...
Smart Meter: die AMIS Zähler 
o Ländliche Netze werden hinsichtlich der 
Spannungsabfälle ausgelegt 
o Aktuell werden die ...
Messungen im Netz: Voltage Guard - 
Spannungsbandstatistik 
o Wöchentliche Histogramme: 15-min-AVG, -MIN, -MAX, 
Symmetrie...
Graphische Aufbereitung der Ergebnisse 
o 3 in 1 Balken-Diagramme: 
15-min Mittelwert 
- weisser Rand 
15-min-Maximum (1se...
Klassifizierung der Spannung 
für die Histogramme 
252 
247 
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www.energieag.at 
Mittelwe...
DG Demo Netz : Aktive Methoden (I) 
Innovative Spannungsregelung basic 
o Spannungsregelung am Trafo auf Grund gemessener ...
DG Demo Netz : Aktive Methoden (II) 
Innovative Spannungsregelung advanced 
o Spannungsregelung am Transformator sowie akt...
Hardwarekomponenten der Netzregelung 
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DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid 
Eberstalzell und Littring 
Eberstalzell 
Littring 
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DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid 
Eberstalzell 
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DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid 
Eberstalzell-Littring 
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Projektsimulation im Vorfeld: 
Niederspannungsnetz Eberstalzell 
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Maßnahme 1: Der regelbare Ortsnetztrafo 
o Eberstalzell: 630 kVA DY5 30kV +-2x 650V /0,4 kV+-4,76% 
(11V) 
www.energieag.a...
Einbau 
Mai 2012 
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Großer Bahnhof 
September 2011 
www.energieag.at
Regelung der Spannung: 
Fernregelung am regelbaren ON Trafo 
www.energieag.at
www.energieag.at 
Spannungsanhebung und –absenkung 
durch Einspeisung 
0,207 
Voltage level RMS 10-min-AVG 
0,212 
0,217 
...
Maßnahme 2: Längsregler für einen 
Netzabschnitt 
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Längsregler LVRSysTM im Feldtest 
Folientitel  Seite 30 
www.energieag.at 
U LN 
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U LN 
OUT 
Andreas Abart
Folientitel  Seite 31 
www.energieag.at 
IN 
OUT 
Längsregler LVRSys: Messergebnisse 
ON-Sammelschiene
Maßnahme 3: Spannungsabsenkung durch 
Blindleistungsregelung der PV-Wechselrichter 
www.energieag.at 
Kennlinie der Wirkle...
Wirkung von Blindleistungs-Einspeisung an 
Freileitung / Bündelleitung 
www.energieag.at
Bisher: Spannungsband ohne Regelung 
nur geringe Reserven für Einspeiseanlagen 
www.energieag.at
Kombination aller möglicher Maßnahmen: 
drastisch erhöhte Reserven! 
www.energieag.at 
Folientitel  Seite 35
Schlussfolgerungen 
o Eine moderate Steigerung der Dichte an dezentralen Erzeugern ist 
relativ leicht möglich – derzeitig...
Aber: Smart Grid kann gefährlich werden… 
www.energieag.at
38 
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Smart Grids - Wieviel PV verträgt das Netz? Möglichkeiten zu Erhöhung der Dichte dezentraler Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz

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von Christoph Panhuber, General Manager chez Energie AG Oberösterreich Renewable Power GmbH (Autriche)

Veröffentlicht in: Ingenieurwesen
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Smart Grids - Wieviel PV verträgt das Netz? Möglichkeiten zu Erhöhung der Dichte dezentraler Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz

  1. 1. 01.03.2013 Smart Grids – wieviel PV verträgt das Netz? Möglichkeiten zur Erhöhung der Dichte dezentraler Erzeugungsanlagen DI Christoph Panhuber Energie AG OÖ Fair Energy GmbH christoph.panhuber@energieag.at
  2. 2. Inhalt o Problemstellung: Integration einer hohen Zahl von dezentralen Einspeisern unter Beibehaltung der hohen Netzqualität o Besondere Aspekte im Niederspannungsnetz o Fokus: Photovoltaikanlagen o Aufbau und Ergebnisse des Forschungsprojekts DG DEMO NETZ o Analyse und Ausblick www.energieag.at 2
  3. 3. Die Energie AG eröffnete 1989 das größte Solarkraftwerk in den Alpen Photovoltaik Anlage Loser • Bauzeit 1988-1989 • 1.600 Meter Seehöhe am Südhang des Loser/Altaussee • Leistung von 30 kW an wolkenlosen Tagen • 32.000 KWh Öko-Strom/Jahr • Solarzellenfläche von 263m² und 598 Solarmodulen www.energieag.at 3
  4. 4. Zustand der Anlage nach 25 Betriebsjahren o Trotz des extremen alpinen Klimas in gutem Zustand o Bisher keine altersbedingten Ausfälle von Modulen o Teilweise Bruch von einzelnen Paneelen aufgrund von Schnee und Eis o Mittlere Degradation von ca. 12 % o Die ursprünglich eingebauten Wechselrichter mussten nach ca. 15 Jahren getauscht werden www.energieag.at 4
  5. 5. Energie AG OÖ PV-Anlage Eberstalzell www.energieag.at 5
  6. 6. Entwicklung des PV-Zubaus im Netz der Energie AG Oberösterreich www.energieag.at
  7. 7. PV Zuwachsprognose für Oberösterreich Szenario 5% / 8% der Netzabgabe 2020 PV-Roadmap Fechner et al. 2007 www.energieag.at 7
  8. 8. Spannungsabsenkung und –anhebung im Niederspannungsnetz www.energieag.at 8
  9. 9. Spannungsabsenkung und –anhebung im Niederspannungsnetz www.energieag.at 9
  10. 10. Das Spannungsband: - das Kapital des Verteilernetzes www.energieag.at
  11. 11. Erweiterte Nutzung des Spannungsbandes www.energieag.at
  12. 12. Untersuchte Methoden zur Spannungshaltung bzw. Sicherstellung der Spannungsqualität o Smart Meter (intelligente Zähler beim Endkunden) o Regelbarer Ortsnetztrafo o Spannungs-Längsregler in kritischen Netzabschnitten o Aktive Steuerung der Wechselrichter (Blind- und Wirkleistung) o (aktives Lastmanagement – z.B. E-Autos) o (lokale Speichersysteme – Haushaltsebene) www.energieag.at 12 Entscheidende Voraussetzung: Kenntnis der aktuellen Netzparameter an kritischen Netzpunkten im Ortsnetz – Kommunikation!
  13. 13. Smart Meter: die AMIS Zähler o Ländliche Netze werden hinsichtlich der Spannungsabfälle ausgelegt o Aktuell werden die Niederspannungsnetze auf Basis einfacher Schätzungen der Lasten geplant o Zur effizientern Netznutzung wären einfache, kostengünstige Systeme zur flächendeckenden Langzeitzbeobachtung zweckmäßig. Smart monitoring = eyes to the grid www.energieag.at o o Lösung : Voltage Guard
  14. 14. Messungen im Netz: Voltage Guard - Spannungsbandstatistik o Wöchentliche Histogramme: 15-min-AVG, -MIN, -MAX, Symmetrie o Keine Profile – nur Häufigkeitsverteilungen o Alle 50…70 m ein Beobachtungspunkt www.energieag.at
  15. 15. Graphische Aufbereitung der Ergebnisse o 3 in 1 Balken-Diagramme: 15-min Mittelwert - weisser Rand 15-min-Maximum (1sec RMS) - roter Rand 15-min-Minimum(1sec RMS) - blauer Rand o Für jede Woche ein Diagramm o “Schleppzeiger”-darstellungen über längere Zeiträume www.energieag.at
  16. 16. Klassifizierung der Spannung für die Histogramme 252 247 242 237 232 227 222 217 212 www.energieag.at Mittelwert 207 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 U1 AVG U2 AVG U3 AVG U1 min U2 min U3 min U1 max U2 max U3 max Minimum Maximum
  17. 17. DG Demo Netz : Aktive Methoden (I) Innovative Spannungsregelung basic o Spannungsregelung am Trafo auf Grund gemessener Spannungen in den Strängen www.energieag.at 17 Quelle: Dr. Andreas Abart, Netz Oberösterreich GmbH
  18. 18. DG Demo Netz : Aktive Methoden (II) Innovative Spannungsregelung advanced o Spannungsregelung am Transformator sowie aktive Steuerung von dezentralen Erzeugern und Verbrauchern (DSM) auf Grund gemessener Spannungen Quelle: Dr. Andreas Abart, Netz Oberösterreich GmbH www.energieag.at
  19. 19. Hardwarekomponenten der Netzregelung www.energieag.at
  20. 20. DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid Eberstalzell und Littring Eberstalzell Littring www.energieag.at
  21. 21. DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid Eberstalzell www.energieag.at
  22. 22. DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid Eberstalzell-Littring www.energieag.at
  23. 23. Projektsimulation im Vorfeld: Niederspannungsnetz Eberstalzell www.energieag.at
  24. 24. Maßnahme 1: Der regelbare Ortsnetztrafo o Eberstalzell: 630 kVA DY5 30kV +-2x 650V /0,4 kV+-4,76% (11V) www.energieag.at
  25. 25. Einbau Mai 2012 www.energieag.at
  26. 26. Großer Bahnhof September 2011 www.energieag.at
  27. 27. Regelung der Spannung: Fernregelung am regelbaren ON Trafo www.energieag.at
  28. 28. www.energieag.at Spannungsanhebung und –absenkung durch Einspeisung 0,207 Voltage level RMS 10-min-AVG 0,212 0,217 0,222 0,227 0,232 0,237 0,242 0,247 0,252 (EN 50160) kV S2 UL1 UL2 UL3 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 23.07.2012 24.07.2012 25.07.2012 26.07.2012 27.07.2012 28.07.2012 29.07.2012 30.07.2012 31.07.2012 01.08.2012 02.08.2012 03.08.2012 04.08.2012 05.08.2012 06.08.2012 07.08.2012 08.08.2012 09.08.2012 10.08.2012 11.08.2012 12.08.2012 13.08.2012 14.08.2012 15.08.2012 16.08.2012 17.08.2012 18.08.2012 19.08.2012 20.08.2012 W/m² Einstrahlung Sternpunktsverschiebung 28
  29. 29. Maßnahme 2: Längsregler für einen Netzabschnitt www.energieag.at 29
  30. 30. Längsregler LVRSysTM im Feldtest Folientitel  Seite 30 www.energieag.at U LN IN U LN OUT Andreas Abart
  31. 31. Folientitel  Seite 31 www.energieag.at IN OUT Längsregler LVRSys: Messergebnisse ON-Sammelschiene
  32. 32. Maßnahme 3: Spannungsabsenkung durch Blindleistungsregelung der PV-Wechselrichter www.energieag.at Kennlinie der Wirkleistungsabhängigen Blindleistung
  33. 33. Wirkung von Blindleistungs-Einspeisung an Freileitung / Bündelleitung www.energieag.at
  34. 34. Bisher: Spannungsband ohne Regelung nur geringe Reserven für Einspeiseanlagen www.energieag.at
  35. 35. Kombination aller möglicher Maßnahmen: drastisch erhöhte Reserven! www.energieag.at Folientitel  Seite 35
  36. 36. Schlussfolgerungen o Eine moderate Steigerung der Dichte an dezentralen Erzeugern ist relativ leicht möglich – derzeitige Planungsverfahren sind sehr konservativ o Mit Smart Meter beim Endkunden ist die Situation im Niederspannungsnetz erstmals erfassbar o Mit den heute verfügbaren technischen Möglichkeiten sind auch sehr hohe Dichten an Erzeugern gut beherrschbar o Regelbare Trafos o Längsregler für einzelne Netzabschnitte o Im Schwarm oder sogar einzeln steuerbare Wechselrichter o Steuerbare Lasten www.energieag.at 36 Die Investitionen in Hardware, aber noch vielmehr in Datenkommunikation und Steuer- und Regelungssoftware sind extrem hoch. Die Komplexität des Systems steigt enorm!
  37. 37. Aber: Smart Grid kann gefährlich werden… www.energieag.at
  38. 38. 38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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