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© ABB Group April 22, 2014 | Slide 1

Der HGÜ-Leistungsschalter ist da − Wann kommt das HGÜ-Overlay-Netz?

Dr.-Ing. Thomas Benz, Life needs Power, 8. April 2014


Current Limiting Reactor

Load Commutation Switch

Main Breaker

Ultrafast Disconnector

Hybrid HVDC Breaker

Residual DC Current

Breaker

Hybrider HGÜ-Leistungsschalter Schnelles Schalten im Millisekundenbereich

Normalbetrieb: Strom fließt durch den “Low Loss Bypass”

Proaktives Schalten: „Load Commutation Switch“ sorgt für Übergang des Stromflusses in „Main Breaker“ und „Ultra Fast Disconnector“ öffnet

Fehlerklärung: „Main Breaker Switch“ kommutiert Fehler-strom in die Ableiterbank

Betriebsstrom bis 2 kA

Betriebsspannung bis 320 kVDC

Abschaltzeit < 5 ms Abschaltstrom bis

9 kA Verluste < 0,01 % Einfach anpassbar

an Spannung und Strom

Strombegrenzung, Funktionsprüfung im Betrieb

Leistungselektronik wie bei HVDC Light-Technologie

Ultra fast discon-nector in SF6-Tech-nologie

http://new.abb.com/about/hvdc-grid






Hybrider HGÜ-Leistungsschalter Komponenten

Current Limiting Reactor

Load Commutation Switch

Main Breaker

Ultrafast Disconnector

Hybrid HVDC Breaker

Residual DC Current

Breaker

Fehlerschutzkonzepte für HGÜ-Systeme Kurzschluss auf der Übertragungsstrecke

Schnelles Freischalten der fehlerhaften Leitung mit HGÜ-Leistungsschaltern

: HGÜ-Leistungsschalter

DC-Schaltanlage

x x x

x

K E I N Abschalten für Fehlerklärung notwendig.


X: AC-Leistungsschalter


Warum HGÜ-Netze?


Verbrauchsferne Erzeugung Windenergie auf See und an Land im Norden

Bild: TenneT TSO GmbH www.tennettso.de Download: 23.12.11

Ausbauszenario: 6,5 GW bis 2020 15 GW bis 2030 Quelle: Eckpunkte für die Reform des EEG, BMWE, 21.01.2014

Bild: 50Hertz Offshore GmbH www.50hertz.com/offshore/de Download: 23.12.11

Bild: dena-Netzstudie-II, November 2010

http://www.tennettso.de/

http://www.50hertz.com/offshore/de/file/110719Grafik_offshore_zoom150_final_de.jpg

http://www.50hertz.com/offshore/de

http://www.50hertz.com/offshore/de


Modellbetrachtungen Lastfluss-Szenario 2022

Verstärktes Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch

Wegfall der Kernkraftwerke im Süden führt zu starkem Leistungsimport

Belastung der Nord-Süd-Trassen nimmt zu

Weitere Netzausbaumaßnahmen werden zusätzlich zu EnLAG erforderlich

Deckung mit Ergebnissen DENA II Studie

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NOR

Konventionelle Erzeugung / MWOffshore Windkraft / MW

Vertikale Lasten / MW

Lastfluss / MW

Lastfluss ((n-1)-Verletzung) / MW

Lastfluss (Überlastung) / MW


Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario Punkt-zu-Punkt

Konverteranzahl: 8 Konverter

Trassenlänge: 3.103 km

Rückgang des Lastflusses im AC-Netz um 45 %

6 verbleibende Engpässe im AC-Netz (vormals 11)

Netzverluste im AC-Netz sinken um 20 %

Blindleistungsbedarf im AC-Netz nimmt um 90 % ab ⇒ geringer Bedarf an Blindleistungskompensation in 3 Regionen

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Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario Multi-Terminal

Konverteranzahl: 9 Konverter


Höhere Flexibilität bzw. Nutzen bei Schwachwind


5 verbleibende Engpässe im AC-Netz (vormals 11)


Blindleistungsbedarf im AC-Netz sinkt um 80 % ⇒ Blindleistungskompensa-tion in 3 Regionen erforderlich

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380 kV220 kVHGÜ

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Einsatz von HGÜ-Systemen Szenario HGÜ-Netz

Konverteranzahl:12 Konverter


Ring bietet (n-1)-Redundanz

Hohe Flexibilität


Keine Engpässe im AC-Netz


Spannungsverhältnisse sehr gut ⇒ Blindleistungskompensation im un-tersuchten Szenario nicht erforderlich

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380 kV220 kVHGÜ

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3000 MW

380 kV220 kVHGÜ

/-Konverter

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3000 MW

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Entwicklungsschritte zum HGÜ-Netz


Entwicklungsschritte zum HGÜ-Netz

Kopplung asynchroner

Drehstromnetze

Punkt-zu-Punkt HGÜ-Netz

HGÜ-Netz mit Redundanzen

Einspeisung

Anbindung erneuerbarer

Energiequellen

Aus-/Einspeisung aus/in HGÜ-Fernüber-

tragungsstrecken

Stiche 10-20%

Netze der Zukunft Visionen werden konkreter

Offshore-Grid-Studie: Technisch-öko-nomische Bewertung eines möglichen Übertragungsnetzes in der Nordsee

Ergebnisse der Studie:

Positive Auswirkungen auf den europäischen Strommarkt

Einbindung von Speicherkapa-zitäten in Skandinavien und zeit-licher Ausgleich volatiler Ein-speisung

Beitrag zur Einhaltung der 20-20-20 Ziele


Quelle: Offshore Electricity Grid Infrastructure in Europe, Final Study Report, Oct. 2011 www.offshoregrid.eu Download: 11.06.13

http://www.offshoregrid.eu/


Desertec Industrial Initiative: Ausbau der Photovoltaik, Solarthermie und Windenergie in MENA-Ländern für eine Deckung von etwa 15 % des europäischen Strombedarfs bis zum Jahr 2050


Quelle: Energy from deserts – Bringing the Desertec vision into reality, Desertec Industrial Initiative, Nov. 2011 www.dii-eumena.com Download: 11.06.13

http://www.dii-eumena.com/




Friends of the Supergrid: Forderung für ein überlagertes europäisches HGÜ-Netz

Bedeutung der Netzentwicklung in DE: Deutschland spielt eine Vorbild-

rolle für die Integration erneuer-barer Energien

Die Einleitung des Netzentwick-lungsplans (sowohl Onshore und Offshore) ist ein Paradigmen-wechsel

Die HGÜ-Verbindungen am Rand des deutschen Übertragungs-netzes können zu einem HGÜ-Netz ausgebaut werden


Quelle: A European Supergrid: a priority for the EU, Press release 25.03.13, www.friendsofthesupergrid.eu Download: 11.06.13

http://www.friendsofthesupergrid.eu/




HGÜ-Netz – Mögliche Entwicklung in Deutschland?

Quelle: Fischer, W., Westermann, D.: An overlay network for Europe – The DC grid option. IEEE PES Workshop „Supergrid interaction between AC and DC power systems“, Baden-Dättwil, Sep 4, 2013

Regionale HGÜ-Netze können heute realisiert werden Wir arbeiten an den noch offenen Herausforderungen

Der HGÜ-Leistungsschalter ist da Mehrpunktsysteme und HGÜ-Netze mit

einigen wenigen Konvertern können bereits heute realisiert werden

In Arbeit bzw. noch offen: Leistungsflussregelung Automatischer Netzwiederaufbau Hochspannungs-DC/DC-Wandler Technische Regelwerke und

Normen für HGÜ-Netze Regulatorische Rahmenbedingun-

gen für den Betrieb von HGÜ-Netzen


ABB DC Grid Simu-lation Center in Västeras, Sweden

Bundeskanzlerin Angela Merkel und der niederländische Ministerpräsident Mark Rutte werfen einen Blick ins Innere des „Ultra fast Dis-connector“, dem „Herzstück“ des hybriden HGÜ-Leistungsschalters. HMI, 7.4.2014

dr.-ing. thomas benz, life needs power , 8. april 2014 der ... · pdf filenormalbetrieb: strom...

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