Eine FNN-Studie zeigt, dass das System künftig auf dynamische Netzstützung in Verteilnetzen angewiesen ist.
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FNN-Studie Systemsicht Kurzschlussauswirkungen

Die VDE|FNN-Studie zeigt, dass das System künftig auf dynamische Netzstützung der Erzeugungsanlagen in Verteilnetzen angewiesen ist.

Das Wichtigste in Kürze

  • Wenn Großkraftwerke am Übertragungsnetz durch wechselrichterbasierte Erzeugungsanlagen am Verteilnetz ersetzt werden, werden die Auswirkungen von Kurzschlussfehlern im Übertragungsnetz zunehmen. 
  • Wichtig ist daher die Verankerung neuer, netzdienlicher Eigenschaften in den Erzeugungsanlagen, die in den Verteilnetzen angeschlossen werden.
  • VDE|FNN-Studie untersucht erstmals mithilfe eines gesamtheitlichen Models, welchen Beitrag unterlagerte Verteilnetze im Falle eines Kurzschlusses zur Stabilität des Übertragungsnetzes leisten können
  • Auswirkungen von Kurzschlüssen im Übertragungsnetz lassen sich durch Blindstromeinspeisung von Erneuerbaren-Energien-Anlagen in unterlagerten Mittel- und Hochspannungsnetzen signifikant reduzieren.

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Kurzfassung der Studie "Systemsicht Kurzschlussauswirkungen"08/2016Exklusiv für FNN-Mitglieder

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Im Zuge der Energiewende ändert sich die Struktur der Stromerzeugung in Deutschland rasant. Wenn im Jahr 2022 die letzten Kernkraftwerke vom Netz gehen, entfällt ein großer Teil der hoch verfügbaren Erzeugungsleistung am Übertragungsnetz. Sowohl Photovoltaik- als auch Windkraftanlagen sind fast ausschließlich in den Verteilnetzen angeschlossen. Die bisher am Übertragungsnetz angeschlossenen konventionellen Kraftwerke werden künftig stark zurückgehen.

VDE|FNN beauftragte die Technische Universität München mit der Durchführung der Studie "Systemsicht - Einfluss von Wechselrichtern im Verteilungsnetz auf Kurzschlüsse im Übertragungsnetz". Weitere Auftraggeber waren die Übertragungsnetzbetreiber Amprion GmbH und TransnetBW GmbH.

Simulationen am Gesamtsystemmodell
Für die Studie wurde erstmals ein Simulationsmodell entwickelt, das sowohl Übertragungs- als auch Verteilnetze in Deutschland einschließt. Die Simulationen typischer künftiger Last- und Erzeugungsfälle zeigen: Die systemweiten Auswirkungen von Kurzschlüssen im Übertragungsnetz werden aufgrund der Veränderungen im Kraftwerkspark deutlich zunehmen, wenn die Erneuerbare-Energien-Anlagen dem nicht entgegensteuern.

Zentrale Ergebnisse der Studie "Systemsicht Kurzschlussauswirkungen"

  • Ein Kurzschluss im Übertragungsnetz kann zur Abschaltung von mehr als 3 GW Leistung in Niederspannungsnetzen führen, Systemstabilität wäre dann gefährdet. Die eingeschränkte dynamische Netzstützung ist daher bei Anlagen in der Niederspannung notwendig.
  • Die Erzeugungsanlagen in Hoch- und Mittelspannung liefern durch dynamische Netzstützung einen Beitrag zum Kurzschlussstrom aus Verteilnetz.
  • Die Anwendung der Q(U)-Regelung für Erzeugungsanlagen in Hoch- und Mittelspannung wird empfohlen.

Die detaillierten Simulationen der Studie bestätigen wesentliche Aussagen der FNN-Studien "Verhalten im Fehlerfall" und "Statische Spannungshaltung". Auf Basis von Szenarien mit einem hohen Anteil Erneuerbare-Energien-Einspeisung empfiehlt die Studie neue Anforderungen an wechselrichterbasierte Erzeugungsanlagen in der Nieder- und Mittelspannung.

Die Studie zeigt weiter, dass durch die Blindstromeinspeisung von Anlagen in der Mittel- und Hochspannung im selben Szenario (hohe EE-Einspeisung, geringe Last) Spannungstrichter deutlich reduziert werden. Das zentrale Ergebnis der Studie lautet daher: Die Blindstromeinspeisung durch Erzeugungsanlagen in der Mittel- und Hochspannung liefert zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Systemstabilität. Blindstromeinspeisung ist daher von allen dezentralen Erzeugungsanlagen in der Mittel- und Hochspannung zu fordern, so das Fazit der Studie. Insgesamt empfiehlt die Studie, weitere Anforderungen an Erzeugungsanlagen in der Nieder- und Mittelspannung zu verankern. Die Simulationen haben gezeigt, dass netzstützende Eigenschaften wie die Blindstromeinspeisung wichtig sind. Nur so ist auch mit einem steigenden Anteil wechselrichterbasierter Anlagen in den Verteilnetzen ein weiterhin sicherer Systembetrieb möglich.

Überführung in VDE-Anwendungsregeln

Insgesamt empfiehlt die Studie, weitere Anforderungen an Erzeugungsanlagen in der Nieder- und Mittelspannung zu verankern. VDE|FNN wird diese Anforderungen in die VDE-Anwendungsregeln "Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz" (VDE-AR-N 4105) und "Technische Anschlussregeln Mittelspannung" (VDE-AR-N 4110) überführen. Eine Kurzfassung der Studie ist für FNN-Mitglieder verfügbar.

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