Operation of meshed high voltage direct current (HVDC) overlay grids: from operational planning to real time operation

Medientyp: E-Book; Hochschulschrift

Titel: Operation of meshed high voltage direct current (HVDC) overlay grids : from operational planning to real time operation

Beteiligte: Marten, Anne-Katrin [Verfasser:in]; Westermann, Dirk [Sonstige Person, Familie und Körperschaft]; Van Hertem, Dirk [Sonstige Person, Familie und Körperschaft]; Hanson, Jutta [Sonstige Person, Familie und Körperschaft]

Körperschaft: Universitätsverlag Ilmenau

Erschienen: Ilmenau: Universitätsverlag Ilmenau, 2015

Umfang: Online-Ressource (PDF-Datei: XXXVII, 146 S., 5,84 MB); graph. Darst

Sprache: Englisch

Identifikator:

RVK-Notation: ZN 8500 : Allgemeines
ZN 8555 : Verteilungsnetze mit Gleichstromübertragung

Schlagwörter: Europa > Übertragungsnetz > Hochspannungsgleichstromübertragung > Overlay-Netz > Netzbetrieb > Lastfluss
Hochspannungsgleichstromübertragung > Energieversorgungsnetz > Erneuerbare Energien > Umrichter

Entstehung:

Hochschulschrift: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2015

Anmerkungen: Parallel als Druckausg. erschienen
Systemvoraussetzungen: Acrobat reader

Beschreibung: Weltweit aber besonders in Europa steigt der Bedarf große Leistungen über weite Strecken zu transportieren. Dies ist hauptsächlich in der Energiewende und dem damit zusammenhängenden stark ansteigenden Anteil Erneuerbarer Energien und deren Erzeugungszentren begründet. Ein bedeutender Teil der Erneuerbaren Energien wird zukünftig weitab der Lastzentren produziert. Zur Lösung dieser daraus resultierenden neuen Transportaufgabe ist die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) besonders geeignet. Eine redundante und damit auch wirtschaftliche Ausführung stellt das vermaschte HGÜ-Netz dar, das in der Energieversorgungsnetzhiearchie eine neue Netzebene dargestellt und somit als Overlay-HGÜ-Netz bezeichnet wird. Diese Arbeit widmet sich der Fragestellung der Betriebsführung eines Overlaynetzes. Dazu wird eine dreistufige Betriebsführung vorgeschlagen. In Anlehnung an die im europäischen AC-Verbundnetz bestehende Dreiteiligkeit wird eine Untergliederung in folgende Regelungsinstanzen vorgenommen: Tertiär-, Sekundär und Primärregelung. Die Tertiärregelung übernimmt die Koordinierungsaufgabe der Umrichter untereinander und mit dem unterlagerten AC-Netz im Rahmen einer Betriebsplanung. Es ist ein betriebstypisches Aktualisierungsintervall von 15 Minuten vorgesehen, indem die Umrichtersollwerte vorgegeben werden. Deren Bestimmung erfolgt durch ein auf dieses nichtlineare Problem zugeschnittenen AC/DC Optimal Power Flow. Dieses Verfahren fußt auf der Verfügbarkeit aller AC- und DC-Netzinformationen im Gebiet des Overlaynetzes. Im Falle einer föderalen Organisation eines HGÜ-Overlaynetzes in Europa müssen die Zielsetzungen mehrere Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) bei der Bestimmung eines Umrichtersollwertfahrplans berücksichtig werden. Für diesen Fall wird hier eine Methode vorgeschlagen, die mittels eines Aushandlungsprozesses die ÜNB spezifischen Kostenfunktionen für den Einsatz von HGÜ-Umrichtern in der entsprechenden Regelzone zu einer für das gesamte Overlaynetz gültigen Zielfunktion konsolidiert. Dabei werden Grenzwerte der einzelnen beteiligten ÜNB ebenso berücksichtigt wie lokale Zielfunktionen. Die Sekundärregelung passt die von der Tertiärregelung vorgegebenen Umrichtersollwerte innerhalb des 15-min-Betriebsintervalls vor allem im Fall von Störungen an. Dafür wird ein Verfahren vorgeschlagen, das sich der Informationen eines Weitbereichsüberwachungssystems bedient, um signifikante Abweichung der geplanten Leistungsflüsse zu erfassen. Die Umrichterwirkleistungssollwerte werden entsprechend angepasst. Eine Aufteilung von unplanmäßigen Leistungsflüssen zwischen AC und DC-Netz sorgt für eine Entlastung des AC-Netzes und beugt Betriebsmittelüberlastungen und dadurch verursachten Instabilitätsphänomenen vor. Die Primärregelung gewährleistet das Gleichgewicht zwischen ein- und ausgespeister Wirkleistung in das / aus dem HGÜ-Overlaynetz. Ist die diesbezügliche Leistungsbilanz ausgewogen, ist das Energiegleichgewicht, die sogenanntes Energiestabilität, gewahrt. Die DC-Zeitkonstanten sind klein. Nur eine dezentral (am Umrichterstandort) angeordnete Regelung kann zeitlich angemessen reagieren. Diese nutzt eine p-u-Regelcharakteristik, die die Umrichtersollleistung entsprechend der Abweichung von der DC-Sollspannung anpasst. Dafür werden eine kontinuierliche p-u-Charakteristik sowie Verfahren zu deren Parametrierung vorgeschlagen. Für die Bereitstellung von DC-Regelleistung besonders geeignete AC-Knoten können so angemessen für das HGÜ-Overlaynetz genutzt werden. Die Funktionalität des hier vorgeschlagenen dreiteiligen Bertriebsführungsverfahrens für vermaschte HGÜ-Netze wird anhand von numerischen Fallstudien auf Basis einer typischen Netztsituation in Zentraleuropa validiert.

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