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Systemsicherheit 2050

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

Inhaltsverzeichnis 2

Inhaltsverzeichnis 2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis ....................................................................... 2 Abkürzungsverzeichnis .............................................................. 6 1 Einleitung ................................................................................ 9 1.1 Motivation und Hintergrund ................................................ 9 1.2 Zielsetzung und Aufbau des Gutachtens ........................ 10 2 Szenarien und Netznutzergruppen ...................................... 14 2.1 Identifikation von möglichen Netznutzergruppen ............. 14 2.1.1 Bewertungskriterien zur Gruppierung ..................... 14 Netznutzergruppen .......................................................... 16 2.2 Szenarien Nutzerstruktur ................................................. 20 2.2.1 Auswertung der Datengrundlage ............................ 20 2.2.2 Ergebnisse der Auswertung .................................... 22 2.2.3 Sektorenübergreifende Elektrifizierung ................... 24 2.2.4 Europäischer Ausgleich .......................................... 26 3 Technische Anforderungen für die Erbringung von Systemdienstleistungen ............................................................. 29 3.1 Regularien und normative Vorgaben ............................... 29 3.2 Frequenzhaltung .............................................................. 30 3.2.1 Inhärente Eigenschaften ......................................... 32 3.2.2 Regelleistung .......................................................... 33 3.2.3 Kritischer Systemzustand ....................................... 35 3.3 Spannungshaltung ........................................................... 36 3.3.1 Blindleistungsbereitstellung zur Spannungshaltung 37 3.3.2 Dynamische Netzstützung ...................................... 40 3.4 Versorgungswiederaufbau ............................................... 40 3.5 Implikationen für die Netznutzergruppen ......................... 42 4 Zukünftige Möglichkeiten zur Systemdienstleistungs-erbringung ................................................................................ 45 4.1 Netzbetriebsmittel ............................................................ 46 4.2 Umrichter ......................................................................... 50 4.2.1 Regelverhalten ....................................................... 52 4.2.2 Klemmenverhalten .................................................. 53

Inhaltsverzeichnis 3 4.2.3 Betriebskonzepte .................................................... 55 4.2.4 Momentanreserve ................................................... 55 4.2.5 Potenzial von Umrichtern zur Erbringung von SDL . 58 4.3 HGÜ-Konverterstationen ................................................. 60 4.3.1 HGÜ-Konfigurationen ............................................. 60 4.3.2 Erbringungsmöglichkeiten von SDL zur Spannungsund Frequenzhaltung sowie Netzwiederaufbau ...... 60 4.3.3 Aspekte der Betriebsführung .................................. 62 4.3.4 Regelwerke ............................................................ 62 4.3.5 Zusammenfassung und Fazit.................................. 63 4.4 Power-to-X ...................................................................... 64 4.5 FACTS und konventionell schaltbare Betriebsmittel ........ 65 4.5.1 Parallele Betriebsmittel ........................................... 65 4.5.2 Serielle Betriebsmittel ............................................. 67 4.5.3 Seriell-parallele Betriebsmittel ................................ 68 4.5.4 Zusammenfassung ................................................. 69 4.6 Netzbooster ..................................................................... 70 4.6.1 Einsatzkonzept ....................................................... 70 4.6.2 Einordnung in das Engpassmanagement ............... 72 4.6.3 Schwarmlösungen als technische Alterative ........... 73 4.6.4 Übersicht: Erbringungsmöglichkeiten von SDL zur Frequenz- und Spannungshaltung ............................... 73 5 Mittel- und langfristige Gesamtanforderungen .................. 74 5.1 Frequenzhaltung – Bewertungsmethodik ......................... 74 5.1.1 Kraftwerkseinsatz ................................................... 75 5.1.2 Momentanreserve ................................................... 76 5.1.3 Frequenzabhängigkeit der Last .............................. 78 5.1.4 P(f)-Regelung / Primärregelleistung ........................ 78 5.1.5 Frequenzgrenzwerte ............................................... 79 5.1.6 Dynamisches Simulationsmodell ............................ 83 5.2 Frequenzhaltung – normativer Ausfall ............................. 84 5.2.1 Netzanlaufzeitkonstante und Frequenzgradienten .. 84 5.2.2 Dynamisches Frequenzminimum ............................ 87 5.2.3 Sensitivität: Nationale Momentanreserve ................ 91

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