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Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit im Energiesystem

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Handlungsanalyse der dena-Plattform Systemdienstleistung. Julie 2016

4 Status quo,

4 Status quo, Herausforderungen und Lösungsansätze für BuS im Verteilnetz. die mit steigenden Anteilen fluktuierender Erzeugung aus EE einhergehen, zu beherrschen und generell die Spannung innerhalb der vorgeschriebenen Grenzwerte zu halten. Diese sind: • Weitbereichsregelung (Mittelspannung) • Mittelspannungsregler (Mittelspannung) • Regelbare Ortsnetztransformatoren (Mittel-/Niederspannung) • Statistische Steuerungskonzepte (Mittel-/Niederspannung) Weitbereichsregelung. Bei der Weitbereichsspannungsregelung wird die Stufenregelung von Transformatoren in Umspannanlagen zwischen Hoch- und Mittelspannungsnetz unter Zuhilfenahme von Spannungsmessungen im Mittelspannungsnetz optimiert. Anders als bei der früheren Regelung der Umspannanlage wird die Spannung im Mittelspannungsnetz nicht an der Umspannanlage selbst gemessen, sondern an mehreren weiter entfernten Messpunkten im Mittelspannungsnetz. Damit kann die Netzsituation im Verteilnetz weiter als bisher beobachtet und über die Stufenregelung in der Umspannanlage im angeschlossenen Teilnetz gesteuert werden. Der Datenaustausch von den Messpunkten im Mittelspannungsnetz zur Umspannanlage erfolgt im Forschungsprojekt zur Weitbereichsregelung der RWE per Funk. Durch die Spannungsregelung können die Schwankungen im Netz um fast 30 Prozent gesenkt werden. 25 Die ENSO NETZ sieht bei der Weitbereichsregelung den Nachteil, dass dabei Risiken aufgrund von nicht repräsentativen Messpunkten oder fehlerhaften Messwerten bestehen. 26 Die Main-Donau Netzgesellschaft konnte die Risiken mithilfe von Informationen über die Netz- und Kundenstruktur sowie über die aktuelle Einspeisesituation reduzieren. 27 Mittelspannungsregler. Mittelspannungsregler dienen der Beeinflussung des Spannungsniveaus innerhalb eines gewünschten Regelbereichs. Anders als regelbare Ortsnetztransformatoren, die in Ortsnetzstationen zum Einsatz kommen, wird der Mittelspannungslängsregler in eine Mittelspannungsleitung eingebaut. Durch die Spannungsregelung in der Mittelspannungsleitung können mehr dezentrale Stromerzeuger an dieselbe Leitung angeschlossen werden als ohne Spannungsregelung. Limitierender Faktor für den Anschluss weiterer dezentraler Stromerzeuger ist oft nicht die Übertragungsfähigkeit der Leitung an sich als vielmehr die Einhaltung des zulässigen Spannungsbandes. Dies gilt insbesondere für den ländlichen Raum, wo Mittelspannungslängsregler als Alternative zum Netzausbau eingesetzt werden können. Die Pilotinstallation eines Mittelspannungsreglers im Netz der RWE kann eine elektrische Leistung von bis zu 8 MVA übertragen und deren Spannungsniveau im Bereich von +/– 10 Prozent intelligent beeinflussen. 28 Die Steuerung von Mittelspannungsreglern kann, entsprechend der jeweils aktuellen Netzlast oder der Einspeisung, autonom erfolgen oder von einer Leitwarte gesteuert werden. 25 vgl. http://www.rwe.com/web/cms/de/2258074/rwe-deutschland-ag/energiewende/intelligente-netze/smart-stations/netzoptimierung-durchweitbereichsregelung/ (abgerufen am 29.10.2015) 26 ENSO NETZ (2013) 27 N-ERGIE Netz (2013) 28 vgl. http://www.westnetz.de/web/cms/de/1753372/westnetz/presse/pressemeldungen/?pmid=4012277 und http://www.abb.de/cawp/seitp202/8bab4c5b7fa2b490c1257d950042cc20.aspx (abgerufen am 29.10.2015) 26

4 Status quo, Herausforderungen und Lösungsansätze für BuS im Verteilnetz. Regelbare Ortsnetztransformatoren. Regelbare Ortsnetztransformatoren (RONT) besitzen im Gegensatz zu einfachen Ortsnetztransformatoren kein starres Übersetzungsverhältnis zwischen Mittelspannungs- und Niederspannungsnetz, sondern können die Netzebenen durch eine dynamische Anpassung des Übersetzungsverhältnisses entkoppeln. Die Spannung an der Niederspannungswicklung des RONT kann innerhalb der Regelbandbreite konstant gehalten werden. Dadurch steht nieder- oder mittelspannungsseitig ein höheres Spannungsband zur Verfügung, das sowohl für den Anschluss weiterer dezentraler Stromerzeuger (mit dem Effekt der Spannungserhöhung im Einspeisefall) als auch für den Anschluss weiterer Lasten genutzt werden kann. 29 Um die Beobachtbarkeit regelbarer Ortsnetztransformatoren zu realisieren, sind verschiedene Konfigurationen möglich: • Die Spannung kann direkt an der Niederspannungssammelschiene gemessen und durch Steuerung des Transformatorstufenstellers geregelt werden. Der Transformator wird hierfür mit Sensorik zur Spannungsmessung an der Sammelschiene sowie mit einem geeigneten Steuerungsalgorithmus ausgerüstet. Eine informationstechnische Anbindung wird in diesem Fall meistens nicht realisiert, da keine Daten mit einem Leitsystem ausgetauscht werden. • Eine weitere Möglichkeit ist es, eine entsprechende Sensorik an einem oder mehreren ausgewählten Netzknoten zu installieren, um die Spannung an einem entfernten Knoten zu regeln. Mithilfe eines Regelalgorithmus wird in diesem Fall der Transformatorstufensteller auf die Sollspannung des Knotens, an dem die Messung vorgenommen wurde, eingestellt. • In einer weiteren Variante werden alle gemessenen Spannungswerte an eine Leitstelle übermittelt. Dies ermöglicht es, die Steuerung der Transformatorstufensteller in der Leitstelle des Verteilnetzbetreibers durchzuführen. Durch das zentrale Zusammenführen der Daten ist – im Vergleich zu den zuvor beschriebenen dezentralen Steuerungsmöglichkeiten – eine Optimierung des Betriebs mehrerer RONTs möglich. Jedoch verursacht diese Variante höhere Kosten aufgrund der benötigten Kommunikationswege und der im Vergleich zu Höchst- und Hochspannung deutlich höheren Anzahl an Ortsnetztransformatoren. Für den Sommer 2016 ist ein FNN-Hinweis geplant, der die möglichen Einsatzgebiete und Planungsregeln für RONT erörtert. Statistische Steuerungskonzepte. In der Mittel- und Niederspannungsebene sind sehr viel mehr und kleinere Erzeugungsanlagen als in der Höchst- und Hochspannungsebene an das Stromnetz angeschlossen. So sind in der aktuellen Kraftwerksliste der Bundesnetzagentur beispielsweise 474 konventionelle Kraftwerksblöcke am Höchst- und Hochspannungsnetz aufgeführt 30 , während die Anzahl der installierten PV-Anlagen schon Ende 2014 über 1,5 Millionen lag 31 . Dementsprechend geringer ist die Bedeutung einer einzelnen Erzeugungsanlage für die Steuerbarkeit der Mittel- und Niederspannungsebene, solange 29 E-Bridge u. a. (2014) 30 vgl. http://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/Versorgungssicherheit/Erzeugungskapazit aeten/Kraftwerksliste/kraftwerksliste-node.html (abgerufen am 18.02.2016) 31 vgl. https://www.solarwirtschaft.de/unsere-themen-photovoltaik/zahlen-und-fakten.html (abgerufen am 18.02.2016) Handlungsbedarfsanalyse „Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit im Energiesystem 27

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