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

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. 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
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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
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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
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5. Energie AG OÖ PV-Anlage Eberstalzell
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6. Entwicklung des PV-Zubaus im Netz
der Energie AG Oberösterreich
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7. PV Zuwachsprognose für Oberösterreich
Szenario 5% / 8% der
Netzabgabe 2020
PV-Roadmap
Fechner et al. 2007
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8. Spannungsabsenkung und –anhebung
im Niederspannungsnetz
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9. Spannungsabsenkung und –anhebung
im Niederspannungsnetz
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10. Das Spannungsband:
- das Kapital des Verteilernetzes
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11. Erweiterte Nutzung
des Spannungsbandes
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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)
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Entscheidende Voraussetzung: Kenntnis der aktuellen Netzparameter
an kritischen Netzpunkten im Ortsnetz – Kommunikation!

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
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o
o Lösung : Voltage Guard

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
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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
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16. Klassifizierung der Spannung
für die Histogramme
252
247
242
237
232
227
222
217
212
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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. DG Demo Netz : Aktive Methoden (I)
Innovative Spannungsregelung basic
o Spannungsregelung am Trafo auf Grund gemessener Spannungen
in den Strängen
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Quelle: Dr. Andreas Abart, Netz Oberösterreich GmbH

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
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19. Hardwarekomponenten der Netzregelung
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20. DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid
Eberstalzell und Littring
Eberstalzell
Littring
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21. DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid
Eberstalzell
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22. DG Demo Netz - Smart Low Voltage Grid
Eberstalzell-Littring
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23. Projektsimulation im Vorfeld:
Niederspannungsnetz Eberstalzell
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24. Maßnahme 1: Der regelbare Ortsnetztrafo
o Eberstalzell: 630 kVA DY5 30kV +-2x 650V /0,4 kV+-4,76%
(11V)
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25. Einbau
Mai 2012
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26. Großer Bahnhof
September 2011
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27. Regelung der Spannung:
Fernregelung am regelbaren ON Trafo
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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
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29. Maßnahme 2: Längsregler für einen
Netzabschnitt
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30. Längsregler LVRSysTM im Feldtest
Folientitel  Seite 30
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U LN
IN
U LN
OUT
Andreas Abart

31. Folientitel  Seite 31
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IN
OUT
Längsregler LVRSys: Messergebnisse
ON-Sammelschiene

32. Maßnahme 3: Spannungsabsenkung durch
Blindleistungsregelung der PV-Wechselrichter
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Kennlinie der Wirkleistungsabhängigen
Blindleistung

33. Wirkung von Blindleistungs-Einspeisung an
Freileitung / Bündelleitung
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34. Bisher: Spannungsband ohne Regelung
nur geringe Reserven für Einspeiseanlagen
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35. Kombination aller möglicher Maßnahmen:
drastisch erhöhte Reserven!
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Folientitel  Seite 35

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
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36
Die Investitionen in Hardware, aber noch vielmehr in Datenkommunikation
und Steuer- und Regelungssoftware sind extrem hoch.
Die Komplexität des Systems steigt enorm!

37. Aber: Smart Grid kann gefährlich werden…
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38. 38
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!