Übertragungs- und Verteilernetze

Die Betreiber öffentlicher elektrischer Netze sehen sich mit zunehmend komplexen Aufgaben der Planung und der operativen Netzbetriebsführung konfrontiert. Die Wandlung des klassischen Energiesystems mit vornehmlich zentraler Erzeugung in der HöS-Ebene hin zum dezentralen System mit einer Vielzahl von Erzeugungsanlagen aus Erneuerbaren Energiequellen, flexiblen konventionellen Kraftwerken und innovativen Technologien (Speicher, Power-to-X, …) in allen Netzebenen, erfordert in diesem Kontext die Entwicklung und Anwendung neuartiger Ansätze und Methoden.

Übertragungs- und Verteilernetze pm-Power Consulting GmbH

Ausbau von Stromnetzen

Die Netzintegration der Erneuerbare Energien Anlagen bedingt einen stetig fortschreitenden Netzausbau in allen Netzebenen sowie den zunehmenden Einsatz von Assets wie STATCOMs, MSCDNs/MSRs und HVDC-Anlagen zur Steigerung der Übertragungsfähigkeit der Netze. Die politischen Rahmenbedingungen führen dazu, dass in der Hoch- und Höchstspannungsebene zunehmend Kabel an Stelle von Freileitungen zur Energieübertragung und -verteilung  zum Einsatz kommen. Darüber hinaus sind in zunehmendem Maße neuartige Technologien, wie Speicher, Ladesäulen, flexible Lasten und Anlagen zur Sektorenkopplung, in das System zu integrieren, deren elektrisches Betriebsverhalten sehr variabel und schlecht prognostizierbar ist und daher mit den klassischen Planungswerkzeugen nicht umfassend abgebildet werden können.

Volatile Stromproduktion

Bei der operativen Netzbetriebsführung sind zunehmend die volatilen Leistungsflüsse auf Grund der zeitlich schwankenden Erzeugung aus EE-Anlagen und des börsengetriggerten Handels mit Elektroenergie zu berücksichtigen. Andererseits müssen die bisher vornehmlich durch die größeren Kraftwerke erbrachten Systemdienstleistungen - wie bspw. die Beteiligung an der statischen Spannungshaltung sowie die Schwarzstart- und Inselnetzfähigkeit - zunehmend durch die dezentralen Anlagen bereitgestellt und durch die Netzbetreiber umgesetzt werden.

Aus diesem Spannungsfeld heraus resultiert eine Vielzahl von technischen und technisch-wirtschaftlichen Fragestellungen, bei deren Beantwortung P&M Power Consulting gern unterstützt.

Dazu zählen insbesondere:

  • Klassische und spezielle Planungsleistungen zur Dimensionierung elektrischer Betriebsmittel und Anlagen (Lastfluss- und Kurzschlussberechnungen, Oberschwingungsberechnungen, Berechnung und Bewertung transienter Ausgleichsvorgänge, Dimensionierung von Überspannungsableitern und Nachweis ihrer spannungsbegrenzenden Wirkung und thermischen Festigkeit)

  • Untersuchungen zur statischen und dynamischen Stabilität der Netze und Systeme unter Einbeziehung geeigneter Modelle der Kraftwerke, Erzeugungsanlagen, Abnehmeranlagen und neuartiger Technologien, wie bspw. Batteriespeicher, Power-to-X (Elektrolyseanlagen, Brennstoffzellen, Wärmespeicher, etc.)

  • Netzebenenübergreifende Ermittlung der für die operative Netzbetriebsführung zur Verfügung stehenden freien Blindleistungsstellpotenziale aus EE-Erzeugungsanlagen und - davon ausgehend - Studien zum optimalen Einsatz dieser Potenziale im Hinblick auf die statische Spannungshaltung in der HS- und HöS-Ebene sowie weitere Zielgrößen (bspw. Minimierung der Netzverluste)

  • Netzdynamikstudien zur Untersuchung und Bewertung des Zeitverhaltens der Netze und Systeme bei Klein- oder Großsignalstörungen oder ausgeprägten Lastflussänderungen in Folge von Stundenwechseln, NSM-Maßnahmen oder Schwankungen des Primärenergiedargebotes von EE-Anlagen (bspw. in Folge des Aufzuges einer Windfront)

  • Bestimmung der frequenzabhängigen Impedanzpolygone zur Netzanschlussbewertung exponierter Anschlussnehmer, wie bspw. HVDC-Konvertern, STATCOMs und MSCDNs, insbesondere in der HöS-Ebene; Ermittlung der individuellen Oberschwingungs-Planungspegel für derartige Anlagen unter Berücksichtigung
    • der aktuellen, an Hand von Messungen ermittelten Netzvorbelastungen durch Oberschwingungen
    • der auf Grund von Zustandsänderungen zu erwartenden Änderungen der frequenzabhängigen Netzimpedanz
    • der perspektivischen Entwicklung der Oberschwingungserzeugung im Gesamtsystem
  • Messtechnische Bewertung der Oberschwingungen und der allgemeinen PowerQuality in allen Spannungsebenen / Analyse netzbedingter Störungen und Ermittlung von Abhilfemaßnahmen zu deren Vermeidung

  • Untersuchungen zum Schwingungsverhalten der Netze und zur resonanzbedingten Beeinflussung / Verstärkung von Oberschwingungen vor dem Hintergrund des zunehmenden Einsatzes der Kabeltechnologie in der HS- und HöS-Ebene, insbesondere auch in Bezug auf die Netzintegration von EE-Anlagen (PV-Anlagen und große Onshore- bzw. Offshore-Windparks)

  • Studien zum Schwarzstart und zum Netzwiederaufbau unter Nutzung schwarzstartfähiger Kraftwerke, el. Speicher und EE-Erzeugungsanlagen; Entwicklung entsprechender Konzepte und Nachweis der Einhaltung der planerischen und betrieblichen Grenzen und Kriterien, d.h. der statischen und dynamischen Stabilität der Spannung und Frequenz, Einhaltung der thermisch zulässigen Ströme und Gewährleistung der PowerQuality

  • Betriebswirtschaftlicher Variantenvergleich Kabel vs. Freileitung zur Ermittlung des Verhältnisses der Barwerte der Investitions- und Betriebskosten als Grundlage der Beurteilung nach EnWG §43h bei Leitungs-Neubauvorhaben

  • Überprüfung und Umstellung der Sternpunktbehandlung vor dem Hintergrund des zunehmenden Kabeleinsatzes und des damit verbundenen allgemeinen Zuwachses der kapazitiven Fehlerströme in allen Netzebenen

  • Überprüfung der Erdungsbedingungen elektrotechnischer Anlagen inklusive Erdungsmessungen und Berechnung / Bewertung der Schritt- und Berührungsspannungen; Ableitung von Maßnahmen zur Gewährleistung zulässiger Werte im Hinblick auf die Vermeidung von Personengefährdung (falls erforderlich Durchführung von Erdungsmessungen in Kooperation mit anerkannten Partnerunternehmen)

  • Messtechnische Begleitung von Erdschlussversuchen und Bestimmung und Bewertung der Komponenten der Erdschlussrestströme einschließlich der Oberschwingungsanteile; Ableitung von Empfehlungen und Maßnahmen zur Gewährleistung zulässiger Erdschluss-Restströme und damit im Zusammenhang stehender Schritt- und Berührungsspannungen

  • Ermittlung der netzseitig zur Verfügung stehenden Reserven für die Netzintegration von Ladesäuleninfrastruktur, bei Bedarf auch in Verbindung mit dem Zubau an PV-Anlagen, Speichern und Anlagen zur Sektorenkopplung (Power-to-X); Bestimmung der Netzausbau- und Netzverstärkungsmaßnahmen zur Netzintegration von Ladesäuleninfrastruktur; die Untersuchungen werden im Allgemeinen auf der Grundlage von Messungen und Netzberechnungen (Lastflussberechnung, Kurzschlussberechnung und ggf. weitere spezielle Berechnungen) durchgeführt; Entwicklung der Grundfunktionalitäten von regelungstechnischen Systemen / Managementsystemen zur netztechnischen Beherrschung der Ladevorgänge bei nicht ausreichender Netzkapazität.

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