netzanbindung von offshore- windparks über vsc-hgü · pdf...

RWE Innogy 05.09.2012 SEITE 1

Netzanbindung von Offshore- Windparks über VSC-HGÜ

Dr. Christian Feltes


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


Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nordsee



Quelle: TenneT


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



- Konverter Verluste ca. 2 %

- Hohe Taktfrequenz

- Filter benötigt

2 –

Level -

Konverter

- Konverter Verluste ca. 1.7 %

- Reduzierte Taktfrequenz

- Geringere Netzrückwirkungen

3 –

Level -

Konverter


VSC-HGÜ – Was ist das?Multi –

Level -

Konverter

- Konverter Verluste < 1%

- Sehr gute Spannungsqualität

- Keine Filter


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)


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


Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen


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


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


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


Vergleich von VSC-HGÜ zu anderen Anbindungsoptionen


Technische Anforderungen bei Anschluss über VSC-HGÜ


Technische Anforderungen - Regelung

Spannungs-

regelung

Cos(φ)-

regelungCos(φ)-

regelungCos(φ)-

regelungCos(φ)-

regelung

WP 1 WP 2


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


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

Leistungsreduktion bei Überfrequenz


Technische Anforderungen - FRTFRT-Anforderung in TenneT-NAR


Technische Anforderungen - FRTAnforderung für Spannungsstützung in TenneT-NAR


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


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


VIELEN DANK FÜR DIE AUF- MERKSAMKEIT UND LASSEN SIE UNS GEMEINSAM:

netzanbindung von offshore- windparks über vsc-hgü · pdf...

Documents