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Systemsicherheit 2050

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dena-Studie zu Systemdienstleistungen und Aspekte der Stabilität im zukünftigen Stromsystem

Fähigkeiten und

Fähigkeiten und Eigenschaften ausgewählter Netznutzer Verschiedene Netznutzer haben unterschiedliche Fähigkeiten, Vorleistungen für Systemdienstleistungen zu erbringen und zur Netzstabilität beizutragen. Die traditionellen Erbringer für die Vorleistungen und netzstabilisierenden Eigenschaften sind thermische Großkraftwerke, die im Übertragungsnetz angeschlossen sind. Die Synchrongeneratoren der Kraftwerke tragen durch die Trägheit der direktgekoppelten rotierenden Massen und die Bereitstellung von Regelleistung zur Frequenzstabilität und -haltung bei. Darüber hinaus haben sie eine weitgehende Stellfähigkeit für die statio näre und automatisierte schnelle dynamische Bereitstellung von Blindleistung sowie einen hohen Beitrag zum Kurzschlussstrom. Die Fähigkeiten der Anlagen sind heute Voraussetzung für die Wahrung der Spannungsstabilität. Eine kontinuierlich zunehmende Anzahl von Netznutzern wird über Umrichter an das Netz angeschlossen (z. B. dezentrale Erzeugungsanlagen wie Windenergieanlagen und Photovoltaik, große Lasten wie Power-to-X- Anlagen und Speicher). Diese Anlagen können über Regelungen ihre Wirk- und Blindleistungseinspeisung anpassen und somit einen Beitrag zur Spannungs- und Frequenzhaltung leisten. Für die Ertüchtigung umrichterangebundener Anlagen für eine instantane Reaktion auf Störfälle (z. B. Beitrag zur Momentanreserve oder zum Kurzschlussstrom) bedarf es eines veränderten Umrichterkonzeptes (spannungseinprägende und parallel netzbildende Umrichter), welches einerseits eine höhere technische Komplexität (z. B. Strombegrenzung) und andererseits Herausforderungen an anderer Stelle in der Betriebsführung (z. B. ungewollte Teilnetzbildung) bedeuten kann. Für die wirkleistungsunabhängige Bereitstellung von Blindleistung sind die technischen Konzepte (sogenannte STATCOM-Fähigkeit) ausgereift, kommen aber nicht flächendeckend zum Einsatz. Moderne HGÜs sind ebenfalls über steuerbare Umrichter in das Wechselstromnetz integriert und können somit prinzipiell die gleichen Leistungen erbringen wie die übrigen umrichterangebundenen Netznutzer. Darüber hinaus haben sie das Potenzial, im Zuge des Netzwiederaufbaus und des System Split die Bereitstellung bestimmter Vorleistungen für Systemdienstleistungen über asynchrone Netzgrenzen hinweg zu leisten. 26 – Teil 1

Abbildung 5: Teilnetzbildung bei dem betrachteten System Split-Szenario 2006 1.2.5 Stabilitätsaspekte – Beherrschung eines System Splits Im Rahmen der Studie wurden einzelne Aspekte der Systemstabilität untersucht. Weitere kritische Aspekte, die nicht Gegenstand der Studie sind, werden derzeit von den Übertragungsnetzbetreibern auf europäischer Ebene untersucht. Die Studienergebnisse zeigen, dass für die Frequenzstabilisierung im Normalbetrieb eine schnelle Regelleistung als zusätzliche Vorleistung für die Frequenzhaltung ausreicht, um die geforderten Ausfallleistungen ohne Lastabwurf zu beherrschen. Grundlegend andere Anforderungen als bei der Systemdienstleistung Frequenzhaltung stellen sich bei dem Eintreten eines System Splits – eines seltenen Extremereignisses, durch das das System in den Notzustand gerät. Ausgelöst durch eine Störung, die sich kaskadierend ausbreitet, kann es zu einem System Split mit einer ungewollten Aufspaltung des europäischen Verbundnetzes in Teilnetze kommen – zuletzt geschehen am 4. November 2006 (vgl. Abbildung 5). In Teilnetzen, die vor dem Störfall Leistung mit anderen Teilbereichen ausgetauscht haben, treten sprunghaft Leistungsdifferenzen in Höhe des Wirkleistungsaustausches vor der Auftrennung auf. Die hierbei auftretenden Leistungssaldi sind abhängig von der jeweiligen Netzsituation und davon, wo sich das Verbundnetz auftrennt. Die Berechnungen im Rahmen der Studie zeigen, dass die Auftrennung von 2006 heute Leistungssaldi von ±20 GW zur Folge hätte. Analysen der deutschen Übertragungsnetzbetreiber legen nahe, dass ein solches Sze nario bereits heute nicht mehr in jeder Stunde des Jahres sicher beherrscht werden könnte 12 . Entsprechend den Studienergebnissen könnten durch zunehmende Leistungstransite zwischen den Teilnetzen die Leistungssprünge für den betrachteten System Split bis 2050 in etwa um den Faktor 5 zunehmen und je nach Szenario in manchen Stunden einen Betrag von 50 bis 100 GW erreichen. 12 Bewertung der Systemstabilität – Begleitdokument zum Netzentwicklungsplan Strom 2030, Version 2019 (50Hertz GmbH, TenneT TSO GmbH, TransnetBW GmbH, Amprion GmbH). Teil 1 – 27

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