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RWE Innogy 05.09.2012 SEITE 1

Netzanbindung von Offshore- Windparks über VSC-HGÜ

Dr. Christian Feltes

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Inhalt

> Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee

> VSC-HGÜ - Was ist das?

> Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen

> Technische Anforderungen beim Netzanschluss an VSC-HGÜ

– Regelung

– Blindleistungsbereiche

– Frequenzbereich und -Regelung

– Dynamischer Betrieb – Fault Ride-Through

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Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee

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Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee

Quelle: TenneT

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Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee

Quelle: TenneT

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VSC-HGÜ – Was ist das?

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VSC-HGÜ – Was ist das?

> VSC – Voltage Source Converter

> IGBT-basiert, selbstgeführt bei hohen effektiven Schaltfrequenzen

> Verschiedene Topologien verfügbar (2-level, 3-level, Multi-level)

Offshore Onshore

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VSC-HGÜ – Was ist das?

- Konverter Verluste ca. 2 %

- Hohe Taktfrequenz

- Filter benötigt

2 –

Level -

Konverter

- Konverter Verluste ca. 1.7 %

- Reduzierte Taktfrequenz

- Geringere Netzrückwirkungen

3 –

Level -

Konverter

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VSC-HGÜ – Was ist das?Multi –

Level -

Konverter

- Konverter Verluste < 1%

- Sehr gute Spannungsqualität

- Keine Filter

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VSC-HGÜ – Was ist das?Varianten von Offshore-Plattformen für VSC-HGÜ

Jacket (ABB, BorWin 1)

Jack-up (Siemens, HelWin Alpha)

Schwerkraftfundament (ABB, DolWin Beta)

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VSC-HGÜ – Was ist das?Projekt

BorWin

1, Deutschland (ABB HVDC Light)

- 400 MW ± 155 kV HVDC Multilevel

- 125 km Seekabel

- Inbetriebnahme 2009

Projekt

Trans Bay Cable

Project, USA

(Siemens HVDC PLUS)

- 400 MW ± 200 kV HVDC Multilevel

- 85 km Seekabel

- Inbetriebnahme 2010

Projekt

DolWin

2, Deutschland (ABB HVDC Light)

– 900 MW ± 320 kV HVDC Multilevel

– Inbetriebnahme 2015

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Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen

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Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen AnbindungsoptionenAnbindung über HVAC

> Vorteile

– Bewährte Technologie

– Kein Bedarf für eine Offshore-Umrichterstation

– Hohe Verfügbarkeit

– Keine Umrichterverluste

> Nachteile

– Kapazitive Ladeleistung (Übertragungskapazität, Kompensation)

– Hohe Kabelverluste

– Großer Trassenbedarf

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Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen AnbindungsoptionenAnbindung über klassische HGÜ> Vorteile

– Bewährte Technologie– Hohe Verfügbarkeit– Hohe Übertragungsleistungen– Geringe Umrichterverluste

> Nachteile– Netzgeführt, benötigt Kommutierungsblindleistung aus dem Netz– Hohe Oberschwingungspegel => Filterbedarf– Großer Plattformbedarf– Nicht schwarzstartfähig– Keine VPE-Kabel einsetzbar

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Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen AnbindungsoptionenAnbindung über VSC-HGÜ

> Vorteile

– Einsatz von VPE-Kabeln

– Hohe Übertragungsleistungen

– Entkoppelte Regelung von P und Q

– Kopplung von passiven Netzen möglich

> Nachteile

– Wenig Betriebserfahrung, speziell mit Windparkanbindung

– Probleme mit Reglerstabilität?

– Grosse Offshore-Plattformen

– Geringe Überlastfähigkeit

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Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen

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Technische Anforderungen bei Anschluss über VSC-HGÜ

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Technische Anforderungen - Regelung

Spannungs-

regelung

Cos(φ)-

regelungCos(φ)-

regelungCos(φ)-

regelungCos(φ)-

regelung

WP 1 WP 2

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Technische Anforderungen - BlindleistungGeforderter Blindleistungsbereich für Offshore Windparks in TenneT-NAR

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Technische Anforderungen - FrequenzErweiterter Frequenzbereich für Offshore Windparks in TenneT-NAR

Leistungsreduktion bei Überfrequenz

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Technische Anforderungen - FRTFRT-Anforderung in TenneT-NAR

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Technische Anforderungen - FRTAnforderung für Spannungsstützung in TenneT-NAR

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Technische Anforderungen - FRT

Offshore-Netzspannung ist nicht betroffen von Fehlern im Onshore-Netz!Problem:

Fehler führt zu schneller Leistungsreduktion an REC

Ungleichgewicht zwischen REC und SEC-Leistung erhöht DC-SpannungLösung:

1. Verheizen der überschüssigen Energie über DC-Chopper2. Schnelle Leistungsreduktion auf SEC-Seite

1. Reduktion über Frequenzregelung2. Reduktion über gesteuerten Spannungseinbruch

WF

Fehlerszenario Onshore

im überlagerten HS-Netz

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Technische Anforderungen - FRT

Onshore-Netzspannung ist nicht betroffen von Fehlern im Offshore-Netz!Fehler auf 155-kV-Ebene:

Fehler führt zu kurzzeitigem, schweren Spannungseinbruch an SEC und zu Leistungseinbruch an SEC und REC

Abschaltung eines erheblichen Anteils an Erzeugungsleistung (je nach Fehler)Fehler auf 33-kV-Ebene:

Fehler führt zu kurzeitigem, leichten Spannungseinbruch auf der 155 kV Ebene und moderater Leistungsreduktion an SEC und REC

Abschaltung eines geringen Anteils an Erzeugung

Fehlerszenarien OffshoreWF

SECRECDC

Chopper

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