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Dezentrale Erzeuger im Griff

Das Sichern der Netzstabiltität wird immer komplexer

Die Vielzahl kleiner, verteilter Stromerzeuger beeinträchtigt die Netzqualität und erhöht so die Anforderungen an die Verteilnetzbetreiber. Das Aufspüren von Störungen, deren Behebung und das flexible, rasche Ausbalancieren von Erzeugung und Verbrauch wird nur durch das optimale Zusammenspiel von spezialisierter Hard- und Software möglich.

Steuerung dezentraler Energiesysteme

Schnell und sicher viele kleine Erzeuger steuern

Der Anteil kleiner Stromerzeuger am Energiemix wächst stetig und beeinträchtigt die Netzqualität. Energieversorger und Netzbetreiber müssen darauf reagieren und die Netze optimieren.

Die Komplexität im Netz steigt stetig: Mit dem Zuwachs an kleinen, dezentralen Stromerzeugern wächst auch die Zahl der Aufgaben zur Wahrung der Netzstabilität, die Netzbetreiber bewältigen müssen. Mit integrierten Lösungen unterstützt Siemens die Arbeit der Verteilnetzbetreiber. Vernetzte Geräte und leistungsfähige Software ermöglichen schnelle, vorausschauende Handlungen, um Fehler zu vermeiden, bevor sie entstehen.

Semi-dezentrales Konzept für Spannungs- und Kapazitätsmanagement

Die dezentrale Einspeisung von zahlreichen kleinen, verteilten Erzeugungsanlagen nimmt zu, damit verbunden sind stark variierende Last- und Einspeisebedingungen mit deutlichen Schwankungen der Betriebsspannung. Und gleichzeitig müssen, wenn möglich ohne kostenintensive Netzerweiterungen, jederzeit die Versorgungssicherheit und die Einhaltung der Vorgaben aus Normen gewährleistet werden. Kurz: Die Herausforderungen für Betreiber von Verteilnetzen wachsen enorm und lassen sich nur mit intelligenten Lösungen in den Griff bekommen. 

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Spannungsregulierung im Verteilnetz in Abhängigkeit der unterschiedlichen Anforderungen

Um für diese wie auch für zukünftige Anforderungen gerüstet zu sein, hat Siemens ein intelligentes semi-dezentrales Konzept für das Spannungs- und Kapazitätsmanagement in Verteilnetzen entwickelt. Es beruht auf dem regionalen Controller und nutzt je nach den Strukturen und Rahmenbedingungen vor Ort unterschiedliche Ansätze für die Spannungsregelung. Für ein optimales individuelles Lösungskonzept lassen sich auch verschiedene Optionen kombinieren, um mit der bestehenden Netzanordnung den maximalen Wirkungsgrad zu erreichen.

 

Ob Primärumspannwerke oder Ortsnetzverteilstationen; und von moderner Fernwirktechnik und Komponenten wie Spannungslängsreglern in der Mittelspannungsebene oder geregelten Verteilnetztransformatoren in der Niederspannungsebene bis hin zu intelligenten Feldgeräten: Die Lösungen von Siemens sorgen nicht nur für einen effizienteren Betrieb des gesamten Mittelspannungsnetzes. Sie gewährleisten auch regionale wie lokale Spannungs- und Netzstabilität bis in den Niederspannungsbereich. 

 

Das semi-dezentrale Konzept – zentrale Vorteile

  • Minimierung von Neuinvestitionen durch effiziente Nutzung bestehender Strukturen
  • Bessere Kapazitätsausnutzung des Mittel- und des Niederspannungsnetzes
  • Optimierte Ausnutzung des Spannungsbands mit nur wenigen, verteilten Messstellen
  • Regionale Kommunikation ohne großen Aufwand
  • Automatische Überwachung des Netzstatus für Betrieb und Planung

Produkte und Lösungen zur Steuerung dezentraler Erzeuger

Harmonie im Netz – durch optimiertes Power Quality Management

Durch die zunehmend dezentrale Erzeugung müssen Netzbetreiber künftig stärker harmonische Belastungen (z. B. aufgrund von fehlerhaften Wechselrichtern) beobachten. Diese können nahe gelegene Industriebetriebe und sogar TV-Empfang und Computer in Wohngebieten negativ beeinflussen. In vielen Ländern fordern die Netzregulierer bereits die Einhaltung der EN 50160 als KPI für Verteilnetze.

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Die integrierte Netzqualität-Lösung meldet nur kritische Netzsituationen

Für diese und viele weitere Aufgaben bietet die SICAM-Produktfamilie ein breites Spektrum von auf verschiedene Netzsituationen hin maßgeschneiderten Geräten: von Leistungsmessgeräten wie dem SICAM P50 bis hin zum SICAM P850 als Klasse-A-Messgerät gemäß EN 50160. Bei der Anbindung von wichtigen Komponenten liefert SICAM Q100 zusätzliche Informationen für die weitere Auswertung. Und zur effizienten Analyse hat Siemens als Add-on zu SICAM PAS das Power Quality System SICAM PQS entwickelt, um Signale bereits automatisch vorzuverarbeiten. Beispielsweise zeigt der Ereignismonitor nur noch kritische Netzsituationen und blendet dabei alle irrelevanten Daten aus.

 

Integrierte Lösung für Power Quality Management – mit integrierten Vorteilen

  • Automatische Erkennung und Meldung von relevanten Ereignissen
  • Berichterstattung und Nachweise gemäß EN 50160
  • Kosteneffizienz durch maßgeschneiderte Lösungen
  • Optimierte Bedienbarkeit durch Vorverarbeitung von Daten

Produkthighlights für das Power Quality Management

Steuerung von verteilter Energieerzeugung, Energiespeicher und Lastmanagement

Das Management verteilter Energieerzeuger ist nötig, um Überlast-Situationen zu vermeiden, Spannungsprobleme zu verhindern und die Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch zu halten. Eine Möglichkeit ist, über einen Zugang zu den dezentralen Erzeugern die Blindleistung zu regeln. Alternativ können Kondensatorbänke an den kritischen Punkten den Wirkfaktor optimieren und so vorhandene Kabel und Freileitungen optimal ausnutzen.

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Die Blindleistung von verteilten Energieressourcen regeln

In vielen Ländern können in kritischen Fällen sogar die dezentralen Energieerzeuger abgeschaltet werden. Um es erst gar nicht so weit kommen zu lassen, können Energiespeicher die Balance zwischen Erzeugung und Last regulieren. Auch Verbraucher können durch Demand Management beim Ausgleich unterstützen, indem Energieüberschuss und Hochlastzeiten koordiniert werden.

 

Bei der Bewältigung dieser anspruchsvollen Aufgaben hilft die Grid Optimizer Software von Spectrum Power™, mit der dezentrale Energieerzeuger, Energiespeicher, Kondensatorbänke sowie weitere Lastausgleichkomponenten genutzt werden können. Dazu gehört das Fernwirkgerät SICAM A8000, das sich über standardisierte Ein- und Ausgänge mit dezentralen Erzeugern verbindet. Die Grid Optimizer Software kann auch das Laden und Entladen von Batteriespeichern steuern und dafür Echtzeitinformationen aus dem Netz nutzen, die über SICAM P50 oder P850 bereitgestellt werden. Die Software ist auch in der Lage, die Verbraucher in der Industrie zu steuern, da viele Prozesse es erlauben, Last abzuschalten oder den Verbrauch zu erhöhen, wenn ein Überangebot an Energie herrscht.

Produkte zur Steuerung von dezentralen Erzeugern

Erweiterte Überwachung mit Echtzeitstatuseinschätzung

Die Verteilung von verschiedenen Messgeräten über das gesamte Verteilnetz ist eine Frage von Zeit und Geld. Um diesen Einsatz wirtschaftlich zu optimieren, werden zunächst strategisch kritische und wichtige Ortsnetzstationen ausgestattet. Echtzeitstatuseinschätzung hat dabei eine wichtige Funktion, um den nicht messtechnisch ausgerüsteten Teil von Netzstationen abbilden zu können. 

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Mit Echtzeitstatuseinschätzung kritische Netzsituationen vorab erkennen

Die Echtzeitstatuseinschätzung kann sowohl zentral als auch dezentral berechnet werden. Das erledigt das Spectrum Power Advanced Distribution Management-System (ADMS). So können vorab kritische Netzsituationen erkannt werden. Die Netzplanung erhält dadurch zudem einen detaillierten Einblick in wiederkehrende Lastgänge und aktuelle Lastflussdiagramme sowie in die Spannungsbandüberwachung.

Highlight-Produkt zur Echtzeitanalyse

PV-Wechselrichter mit falscher Q-V-Charakteristik aufspüren

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Störquellen durch unkonventionelle Datenauswertung aufspüren

Durch den Ausbau regenerativer Energiequellen wächst auch der Anteil an Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen), die aber neue Störquellen in den Verteilnetzen erzeugen. Durch eine neuartige Auswertung vorhandener Daten lassen sich diese Störungen gezielt aufspüren, beseitigen und so die Netzstabilität verbessern.

 

Verursacht werden diese Störungen durch falsche Parameter an den Wechselrichtern für das Spannungs- und Blindleistungsverhalten. Bei Anlagen ab bestimmten Größen können diese Parameter vom Netzbetreiber ausgelesen oder gar von außen verändert werden, wenn die Anlagen sehr groß sind. Bei kleineren Anlagen erfolgt die Parametrierung im Werk oder nach Störungen. Altanlagen ohne diese Funktion müssen in der Regel nicht nachgerüstet werden.

 

Für diese Fälle können zeitlich zufällige Messwerte in Sekundenauflösung zur Validierung von Parametern der Wechselrichterkennlinien verwendet werden. Diese werden mit den Stützpunkten der Sollkennlinien abgeglichen. Die grafische Darstellung der Werte ergibt ein Abbild der realen Situation im Netz und zeigt Störsituationen anhand scheinbar willkürlich verteilter Punkte, die vom Idealzustand abweichen. Jeder Fehlpunkt entspricht einem schlecht eingestellten Inverter im Netz – in Summe kann dies Störungen im Netz verursachen. Die Anpassung der Parameter in den Wechselrichtern kann die Störungen beseitigen.

Referenzen

Bewährte Lösungen in Referenzprojekten

Die Integration und das Management von dezentralen Energiesysteme in die Netze und Prozesse geht mit Produkten und Lösungen von Siemens einfach und zuverlässig. Hier finden Sie einige Referenzprojekte.

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