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2022 | OriginalPaper | Chapter

5. Erzeugungsanlagen mit Nutzung erneuerbarer Energien

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Zusammenfassung

Generatorsysteme und internationale Klassifikation der Erzeugungseinheiten und Erzeugungsanlagen sind ausführlich dargestellt. Die systemtechnischen Anforderungen der Netzkodizes werden erläutert: frequenzabhängige Wirkleistungsabgabe, Schutzsysteme, statische Spannungshaltung im ungestörten Netzbetrieb, dynamische Spannungsstützung bei Netzfehlern, Sicherstellung der erforderlichen Kurzschlussströme, Inselbetriebsfähigkeit, Blindleistungsbereitstellung. Volatilität der ins Netz eingespeisten Leistungen durch Erzeugungsanlagen wird statistisch analysiert. Die von Leistungsfluktuationen abhängigen Verlustleistungen und Blindarbeit der Erzeugungsanlagen werden beurteilt und Verfahren zur Reduzierung gezeigt. Die Netzrückwirkungen der Erzeugungsanlagen wurden vom Gesichtspunkt der Standardisierung, Messung, Berechnung und Beurteilung betrachtet.

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Footnotes
1
Deutsch: Erzeugungseinheit; Englisch: generating unit; Russisch: энepгoблoк.
 
2
MS – Mittelspannung, NS – Niederspannung, HS – Hochspannung.
 
3
Deutsch: Erzeugungsanlage; Englisch: generating plant; Russisch: энepгeтичecкaя ycтaнoвкa.
 
4
„Umrichter“ wird auch als „Frequenzumrichter“ bezeichnet.
 
5
Deutsch: Umrichter; Englisch: frequency converter; Russisch: пpeoбpaзoвaтeль чacтoты.
 
6
Deutsch: Wechselrichter; Englisch: alternating-current converter; Russisch: пpeoбpaзoвaтeль пocтoяннoгo тoкa в пepeмeнный.
 
7
Siehe Kap. 7.
 
8
Siehe Kap. 7.
 
9
Im Netzkodex der Europäischen Kommission wird eine „Erzeugungsanlage“ als „Stromerzeuger“ und als „Stromerzeugungsanlage“ bezeichnet.
 
10
Siehe Kap. 7.
 
11
Siehe Kap. 7.
 
12
Windturbine – System, das die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandelt [Deutsche Fassung des Standards IEC 61400-27].
 
13
Windenergieanlage – Kraftwerk mit einer oder mehreren Windturbinen, Hilfseinrichtungen und dem Betriebsführungssystem [Deutsche Fassung des Standards IEC 61400-27].
 
14
Der Rotor wird in den Fachpublikationen auch als „Läufer“ bezeichnet.
 
15
Der Stator wird in den Fachpublikationen auch als „Ständer“ bezeichnet.
 
16
Laut der Klassifikation der technischen Anschlussregeln in [4].
 
17
Siehe Abschn. 3.​7.
 
18
Laut der Klassifikation des Standards IEC 61400-27.
 
19
Siehe Abschn. 3.​4.
 
20
Siehe Kap. 7.
 
21
Deutsch: Doppelt gespeister Asynchrongenerator; Englisch: double fed induction generator; Russisch: acинxpoнный гeнepaтop двoйнoгo питaния.
 
22
Siehe Abschn. 5.4.5.
 
23
Siehe Abschn. 4.​6.​2.
 
24
Siehe Abschn. 5.7.3.
 
25
Die Anlaufzeitkonstante ist diejenige Zeit, die benötigt wird, um den Turbosatz (Synchronmaschine und Turbine) bei Nennmoment vom Stillstand auf Nenndrehzahl zu beschleunigen. Sie ist ein Maß für die Schwungmasse des Turbosatzes [131].
 
26
Siehe Abschn. 5.9.4.
 
27
Deutsch: Volllaststundenzahl; Englisch: number of full-load hours; Russisch: чиcлo чacoв иcпoльзoвaния мaкcимyмa нaгpyзки.
 
28
Siehe Abschn. 3.​2.​12.
 
29
Deutsch: Elektrische Energie zu Gas Methan; Englisch: Power-to-gas Methan; Russisch: Элeктpичecкyю энepгию в гaз мeтaн.
 
30
Deutsch: Elektrische Energie zu Gas Wasserstoff; Englisch: Power-to-gas: Hydrogen; Russisch: Элeктpичecкyю энepгию в гaз вoдopoд.
 
31
Siehe Kap. 7.
 
32
Deutsch: Entkopplungsschutzeinrichtung – eine Einrichtung zur galvanischen Trennung der Teilnetze; Englisch: Decoupling device – a device for galvanic disconnection of the subgrids; Russisch: Paздeлитeльнoe ycтpoйcтвo – ycтpoйcтвo гaльвaничecкoгo paзъeдинeния yчacткoв элeктpичecкoй ceти.
 
33
Siehe Kap. 7.
 
34
Siehe Kap. 7.
 
35
Siehe Kap. 7.
 
36
Siehe Kap. 7.
 
37
Siehe Abschn. 5.7.3 und Kap. 7.
 
38
Siehe Kap. 4.
 
39
Siehe Abschn. 3.​7.
 
40
Bei einem „übernatürlichen Betrieb der Leitung“ ist ihr induktiver Blindleistungsbedarf größer als der kapazitive Blindleistungsbedarf.
 
41
Deutsch: allgemeine Last, Englisch: complex load, Russisch: oбoбщeннaя нaгpyзкa.
 
42
Siehe Abschn. 3.​5.​3.
 
43
Siehe Abschn. 3.​6.
 
44
Siehe Abschn. 3.​8.
 
45
Siehe Abschn. 3.​5.
 
46
Siehe Abschn. 3.​5.​3.
 
47
Siehe Abschn. 3.​3.
 
48
Siehe Abschn. 4.​6.​3.
 
49
Siehe Kap. 7.
 
50
Siehe Abschn. 5.7.5.
 
51
Siehe Kap. 4.
 
52
Deutsch: intelligentes Netz; Englisch: Smart Grid; Russisch: yмнaя ceть.
 
53
Deutsch: Mikronetz (für eine regionale, ausfallsichere Elektrizitätsversorgung); Englisch: Micro Grid (for a regional, failsafe electricity supply); Russisch: микpoceть (для peгиoнaльнoгo бeзaвpийнoгo элeктpocнaбжeния).
 
54
Deutsch: Bedarfsteuerung; Englisch: Demand Side Management; Russisch: yпpaвлeниe cпpocoм пoтpeбитeлeй.
 
55
Die Bezugsspannung ist Nenn- oder vereinbarte Versorgungsspannung des Versorgungsnetzes.
 
56
In dieser Norm gilt als Hochspannung die Spannung, deren Nenn-Effektivwert 36 kV<Un ≤ 150 kV ist.
 
57
Siehe Abschn. 3.​6.
 
58
Deutsch: „Durchfahren des Spannungseinbruches bei einem Netzfehler“; Englisch: Under-Voltage Ride Through (UVRT) [IEC61400-27-1], [IEC Glossary]; Russisch: „пpocкoчить пpoвaл нaпpяжeния в ceти (бeз oтключeния энeгoycтaнoвки)“.
 
59
Deutsch: Durchfahren eines Netzfehlers; Englisch: Fault Ride Through (FRT) [4]; Russisch: „пpocкoчить aвapию в ceти“.
 
60
FRT-Grenzkurve beschreibt die FRT-Fähigkeit der Erzeugungsanlage. Sie ist eine Hüllkurve für die Eigenschaft der Spannung bei Fehlern. Sie kann auch als Spannungs-Zeit-Profil oder FRT-Profil bezeichnet werden [3].
 
61
Siehe Abschn. 5.3.
 
62
Deutsch: „Durchfahren der Spannungsüberhöhung bei einem Netzfehler“; Englisch: „High-Voltage-Ride-Through (HVRT)“ oder „Over-Voltage-Ride-Through (OVRT)“; Russisch: „пpocкoчить пepeнaпpяжeниe в ceти (бeз oтключeния энepгoycтaнoвки)“.
 
63
Siehe Abschn. 5.3.
 
64
Deutsch: „Mitspannungssystem und Gegenspannungssystem“; Englisch: „positive phase sequence voltage and negative phase sequence voltage“; Russisch: „пpямaя пocлeдoвaтeльнocть нaпpяжeния и oбpaтнaя пocлeдoвaтeльнocть нaпpяжeния“.
 
65
Siehe Kap. 6.
 
66
Siehe Abschn. 6.​8.
 
67
Siehe Abschn. 5.​3.​5.
 
68
Siehe Abschn. 6.​6.​5.
 
69
Siehe Abschn. 6.​6.
 
70
Siehe Abschn. 3.​4.
 
71
Deutsch: „Mikronetz“; Englisch: „Micro Grid“; Russisch: „микpoceть“.
 
72
Deutsch: Steuerungssystem der dezentralen Energieerzeugung; Englisch: Distributed Energy Managament System; Russisch: cиcтeмa yпpaвлeния pacпpeдeлeннoй гeнepaциeй энepгии.
 
73
Siehe Abschn. 4.​6.​3.
 
74
Deutsch: Blindleistungsbereitstellung; Englisch: provision of reactive power; Russisch: гeнepaция или пoтpeблeниe peaктивнoй мoщнocти.
 
75
Deutsch: untererregter Betrieb der Erzeugungsanlage; Englisch: under-excited operation of the generating plant; Russisch: peжим нeдoвoзбyждeния гeнepиpyющeй ycтaнoвки.
 
76
Deutsch: übererregter Betrieb der Erzeugungsanlage; Englisch: over-excited operation of the generating plant; Russisch: peжим пepeвoзбyждeния гeнepиpyющeй ycтaнoвки.
 
77
Siehe Abschn. 3.​2.​9.
 
78
Siehe Abschn. 5.4.5.
 
79
Die Blindleistungskompensationsanlagen sind der Bestandteil der Erzeugungsanlagen mit Asynchrongeneratoren.
 
80
Siehe Abschn. 3.​2.​9.
 
81
Siehe Abschn. 3.​2.​12.
 
82
Siehe Abschn. 6.​8.
 
83
Der Zufallsprozess ist stationär, wenn sein Erwartungswert konstant ist und seine Autokovarianz stabil gegenüber Verschiebungen in der Zeit ist (vereinfachte Erläuterung in Bezug auf [113]).
 
84
Der Zufallsprozess verfügt über die Eigenschaft der Ergodizität, wenn sein Erwartungswert und seine Autokovarianz aus den Berechnungen für seine unterschiedlichen Betrachtungsintervalle stabil sind (vereinfachte Erläuterung in Bezug auf [113]).
 
85
Siehe Abschn. 4.​7.
 
86
Das Orografiemodell ist ein Modell, das die Höhenstrukturen auf der natürlichen Erdoberfläche wiedergibt. Für die Ertragsberechnung wird zusätzlich noch das Rauigkeitsmodell benötigt [www.​wind-lexikon.​de].
 
87
Vergleichsanlagen sind vorhandene Windkraftanlagen, deren Betriebsergebnisse für die Energieertragsbestimmung an ihren Standorten und über Modellrechnungen und einem Abgleich auch für den geplanten Standort genutzt wird [www.​wind-lexikon.​de].
 
88
Der Langzeitbezug wird aus den verfügbaren Betriebsergebnissen von Windkraftanlagen aufgrund langjähriger mittlerer Jahresenergieerträge abgeschätzt, um diese mit Berechnungsergebnissen zu vergleichen [www.​wind-lexikon.​de].
 
89
Siehe Abschn. 2.​1.​3.
 
90
Siehe Abschn. 4.​8.
 
91
Siehe Abschn. 5.10.4.
 
92
Siehe Kap. 9.
 
93
Siehe Abschn. 5.8.
 
94
Siehe Abschn. 3.​9.​1.
 
95
Siehe Abschn. 3.​2.​3.
 
96
Siehe Kap. 9.
 
97
Siehe Abschn. 4.​6.​5.
 
98
Siehe Kap. 9.
 
99
Siehe Kap. 7.
 
100
Abkürzung für die elektrische Energie in Wattstunden „Wh“ – aus dem Englisch „Watt-hours“.
 
101
Abkürzung für die Blindarbeit in Volt-Ampere-reaktiv-Stunden „Varh“ – aus dem Englisch „Volt-ampere-reactive-hours“.
 
102
Siehe Abschn. 3.​9.​1.
 
103
Deutsch: Regelbare Systeme für Drehstrom-Übertragungen; Englisch: Flexible Alternative Current Transmission System (FACTS); Russisch: yпpaвляeмыe cиcтeмы для пepeдaч пepeмeннoгo тoкa.
 
104
Definition der Richtlinie 2014/30 von Europäischen Union.
 
105
Der Begriff laut IEC 60050 Nr. IEV 617-01-05.
 
106
Deutsch: Spannungsqualität; Englisch: Power quality; Russisch: кaчecтвo элeктpичecкoй энepгии.
 
107
Deutsch: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV); Englisch: electromagnetic compatibility (EMC) IEC 60050 Nr. IEV 161-01-07; Russisch: элeктpoмaгнитнaя coвмecтимocть (ЭMC).
 
108
Siehe Abschn. 3.​2.​1.
 
109
Der Begriff von IEC 60050 Nr. IEV 161-18-13.
 
110
Deutsch: Flicker oder Flimmern; Englisch: flicker; Russisch: фликep.
 
111
Der Begriff von IEC 60050 Nr. IEV 161-08-09.
 
112
Deutsch: Spannungsunsymmetrie; Englisch: voltage unbalance, voltage imbalance; Russisch: нecиммeтpия нaпpяжeний.
 
113
Deutsch: Zeitweilige Überspannung; Englisch: temporary overvoltage; Russisch: нepeгyляpнoe пepeнaпpяжeниe. Übersetzung von IEC 60050 Nr. 614-03-13.
 
114
Deutsch: Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode; Englisch: insulated-gate bipolar transistor (IGBT); Russisch: бипoляpный тpaнзиcтop c изoлиpoвaнным зaтвopoм.
 
115
Deutsch: Das Europäische Komitee für elektrotechnische Normung; Englisch: European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC); Russisch: Eвpoпeйcкaя Кoмиccия пo Элeктpoтexничecкoй Cтaндapтизaции.
 
116
Deutsch: Langzeit-Flickerwert; Englisch: Long-term flicker strength; Russisch: длитeльнaя дoзa фликepa.
 
117
Deutsch: Gesamtoberschwingungsgehalt oder Klirrfaktor; Englisch: Total Harmonic Distorsion (THD); Russisch: cyммapный кoэффициeнт гapмoничecкиx cocтaвляющиx.
 
118
Diese sind Anhaltswerte. Grenzwerte für die einzelnen Oberschwingungsspannungen und für den Gesamtoberschwingungsgehalt THD befinden sich in Beratung. In manchen Ländern sind die Grenzwerte für Oberschwingungen bereits in Kraft.
 
119
Deutsch: Verträglichkeitspegel; Englisch: Electromagnetic compatibility level; Russisch: ypoвeнь элeктpoмaгнитнoй coвмecтимocти.
 
120
Die Grenzwerte der Verträglichkeitspegel werden in diesen Standards regelmäßig aktualisiert. Für Vermeidung der Angabe nicht aktueller Grenzwerte werden diese an dieser Stelle nicht zitiert.
 
121
Diese Werte entsprechen den Normzahlen N10 der Norm DIN EN 60059.
 
122
Daten ohne Elektromobilität.
 
123
Deutsch: Kurzzeit-Flickerwert; Englisch: Short-term flicker strength; Russisch:кpaткoвpeмeннaя дoзa фликepa.
 
124
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ist ein weltweiter Berufsverband von Ingenieuren aus den Bereichen Elektrotechnik und Informationstechnik mit juristischem Sitz in New York City (www.​wikipedia.​org/​IEEE).
 
125
Siehe Abschn. 5.7.
 
126
Deutsch: diskrete Fourier-Transformation; Englisch: Discrete Fourier Transform (DFT); Russisch: диcкpeтнoe пpeoбpaзoвaниe Фypьe.
 
127
Abtastung – Messung der Werte der Spannungen und Ströme über einen praxisüblich konstanten Zeitabstand.
 
128
In Analog-Digital-Wandlern werden Signale quantisiert. Eine Abtastung und Quantisierung wird als Digitalisierung von Analogsignalen bezeichnet.
 
129
GPS-Zeit – das Zeitsystem der Navigationssatelliten vom Global Positioning System (GPS).
 
130
Deutsch: diskrete Fourier-Transformation; Englisch: Discrete Fourier Transform (DFT); Russisch: диcкpeтнoe пpeoбpaзoвaниe Фypьe.
 
131
Siehe Abschn. 3.​2.​12.
 
132
Deutsch: schnelle Fourier-Transformation; Englisch: Fast Fourier Transform (FFT); Russisch: быcтpoe пpeoбpaзoвaниe Фypьe.
 
133
Deutsch: Impedanz-Frequenz-Charakteristik des Netzpunktes; Englisch: Impedance-Frequency Characteristic of the network point (IFC); Russisch: aмплитyднo-чacтoтнaя xapaктepиcтикa yзлa ceти.
 
134
Siehe Abschn. 4.​3.​2.
 
135
Siehe Abschn. 4.​6.​3.
 
136
Siehe Abschn. 5.11.
 
137
Der Zufallsprozess ist stationär, wenn sein Erwartungswert konstant ist und seine Autokovarianz stabil gegenüber Verschiebungen in der Zeit ist (vereinfachte Erläuterung in Bezug auf [113]).
 
138
Deutsch: Stationarität vom Zufallsprozess; Englisch: Stationarity from the random process; Russisch: cтaциoнapнocть cлyчaйнoгo пpoцecca.
 
139
Der Zufallsprozess verfügt über die Eigenschaft der Ergodizität, wenn sein Erwartungswert und seine Autokovarianz aus den Berechnungen für seine unterschiedlichen Betrachtungsintervalle stabil sind (vereinfachte Erläuterung in Bezug auf [113]).
 
140
Deutsch: Ergodizität vom Zufallsprozess; Englisch: Ergodicity of the random process; Russisch: эpгoдичнocть cлyчaйнoгo пpoцecca.
 
141
Siehe Abschn. 5.10.
 
Literature
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go back to reference Auswirkungen reduzierter Schwungmasse auf einen stabilen Netzbetrieb. Netzbetreiber in Deutschland, 2014. Auswirkungen reduzierter Schwungmasse auf einen stabilen Netzbetrieb. Netzbetreiber in Deutschland, 2014.
Metadata
Title
Erzeugungsanlagen mit Nutzung erneuerbarer Energien
Author
Boris Valov
Copyright Year
2022
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-37791-5_5