Onderzoek naar de invloed van decentrale opwekking op het elektriciteitsnet. L.W.A. Dorpmanns EG/98/894.A

Transcriptie

1 EG/98/894 FACULTEIT DER ELEKTROTECHNIEK Vakgroep Elektrische Energietechniek Onderzoek naar de invloed van decentrale opwekking op het elektriciteitsnet. L.W.A. Dorpmanns EG/98/894.A De Faculteit Elektrotechniek van de Technische Universiteit Eindhoven aanvaardt geen verantwoordelijkheid voor de inhoud van stage- en afstudeerverslagen. Afstudeerwerk verricht 0.1.v.: Prof.ir. H.H. Overbeek Ir. R.B.J. Hes (ENW ) Ir. W.F.J. Kersten Eindhoven, Oktober TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

2 Samenvatting De laatste jaren is er in de elektriciteitsvoorziening een sterke opmars van decentrale opwekking waar te nemen. Door deze toename gaat het karakter van het transport/distributienet veranderen. Het huidige net is ontworpen op 'eenrichtingsverkeer', van grote centrales naar de gebruikers. Onderzocht dient te worden op welke punten de huidige ontwerpregels aangepast dienen te worden zodat de nieuwe situatie gerealiseerd kan worden. Het probleem wordt benaderd vanuit een bestaand ENW deelnet. In dit net zijn op verschillende manieren verschillende hoeveelheden decentrale opwekking aangebracht. Het niveau van aansluiten is gevarieerd; er is gekeken naar invoeding op de 10 kv rail, de 50 kv rail en invoeding op een nieuw 50 kv station. Daamaast zijn verschillende manieren van invoeding beschouwd; de opwekeenheden leveren werkzaam vermogen en vragen of leveren daamaast blindvermogen of draaien met cos <p = l. Er is uitgegaan van een geprognosticeerde belastingssituatie rond Vervolgens is het net in elke variant volgens het n-l criterium aangepast waarbij uitgegaan is van 100% betrouwbare opwekking. De varianten zijn onderzocht op de gevolgen voor belastingsgroei, investeringen, netontwerp enz. Uit de analyses blijkt dat het handhaven van de spanningen op nominaal niveau geen probleem is. Daamaast blijkt dat laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden voordelen heeft voor de blindvermogenshuishouding en investeringen bespaart. Bij een groot aandeel decentrale opwekking wordt de betrouwbaarheid slecht, doordat het net 'te dun' wordt. Een ander nadeel van het laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden is de bijdrage tot het kortsluitvermogen. Indien de decentrale opwekeenheden redelijk groot zijn, kan er een overschrijding van het toelaatbare kortsluitvermogen optreden. Hiervoor dienen dan maatregelen genomen te worden. De blindvermogenshuishouding wordt verbeterd indien decentrale opwekeenheden blindvermogen aan het net leveren. Nemen ze daarentegen veei blindvermogen op, dan kunnen er compounderingsproblemen ontstaan door te grote faseverschillen tussen spanningen en stromen. Het aansluiten van decentrale opwekeenheden op de 50 kv rails in de bestaande stations, vooral indien de eenheden blindvermogen leveren, bespaart investeringen in het 50 kv kabelnet, geeft geen problemen met kortsluitvermogen en de betrouwbaarheid blijft goed. Aansluiten van decentrale opwekeenheden op een nieuw 50 kv station brengt hoge investeringen met zich mee en levert weinig voordelen op voor de blindvermogenshuishouding. Enkele van bovengenoemde aspecten hebben tegengestelde effecten. Het laag in het net aansluiten van opwekeenheden kan investeringen besparen. Er kunnen echter problemen ontstaan met de kortsluitvastheid van de installaties en de betrouwbaarheid kan verslechteren. Hiervoor zijn dan extra investeringen nodig. Hiermee moet goed rekening gehouden worden. Ook zijn er nog aspecten als beveiliging, stabiliteit van de opwekeenheden en het net, spanningsregelingen e.d. die nog verder onderzocht moeten worden. Pagina i

3 Voorwoord Hierbij wil ik ENW E-Trans bedanken voor de mogelijkheid die mij geboden is om bij E-Trans mijn afstudeerprojekt uit te voeren.het is voor mij een interessante en leerzame tijd gebleken op de afdeling Beleid & Netplanning. Met name de medewerkers van B&N hebben hiertoe bijgedragen. Ik wi! vooral mijn begeleider bij E-Trans, Rob Hes, hartelijk danken voor de uitstekende begeleiding en de tijd die hij voor mij vrij wilde maken. Onze soms stevige maar open discussies zijn zeer nuttig geweest voor het verloop van mijn opdracht. Hij is een uitstekende vraagbaak die over zeer veel onderwerpen informatie te voorschijn weet te halen. Ook mijn TV begeleider Wim Kersten wi! ik danken voor aile opbouwende kritiek, met name voor het commentaar op mijn verslaglegging. Ook wi! ik mijn collega afstudeerder van de TV Delft, Peter Kolfoort, bedanken. Enerzijds voor de nuttige discussies, correctiewerk en commentaren (dit alles wederzijds). En anderzijds voor de ontspannen en gezellige werksfeer gedurende de tijd dat we samen gewerkt hebben (op ons 'kamertje'). Daamaast wi! ik enkele ENW medewerkers danken voor de informatie die ik van hen heb gekregen. Dit zijn: Harrie Struik van WKON voor de gegevens van de draaiuren van warmtekrachteenheden en Richard Simon en Gerard Hoogeland van E-Trans voor hun informatie over beveiligingen. Tot slot wens ik iedereen veel leesplezier toe bij het doomemen van dit verslag, Alkmaar, oktober 1998 Luc Dorpmanns Pagina ii

4 Inhoud Samenvatting Voo~oord ii Inhond 1. Inleiding 1 2. Probleembenadering 2 3. Inpassing decentrale opwekking Beschrijving deelnet Prognose belasting en hoeveelheid decentrale opwekking Beschouwde varianten Aannames voor beschouwing 5 4. Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen Spanningshuishouding MW decentrale opwekking MW decentrale opwekking Resultaten Kortsluitvermogen MW decentrale opwekking MW decentrale opwekking Resultaten Blindvermogenshuishouding Geen decentraje opwekking MW decentrale opwekking MW decentrale opwekking Resultaten blindvermogenshuishouding lnvesteringen MW decentrale opwekking MW decentrale opwekking Resultaten Samenvatting en conclusies Betrouwbaarheidsanalyse Betrouwbaarheid van elektriciteitsnetten Werking van het programma RAMSES Aannames en modellering in RAMSES Resultaten betrouwbaarheidsanalyses Variant Stnd met toevoeging van decentrale opwekking Varianten met decentrale opwekking Bespreking resultaten Conclusies en aanbevelingen betrouwbaarheidsberekeningen Diverse aspecten Beveiligingen Stabiliteit Samenvatting Samenvatting en bespreking resultaten van de diverse analyses Conclusies en aanbevelingen 32 i iii Pagina iii

5 Literatuurlijst 34 Bijlagen: Bijlage A: Conventie definities 36 Bijlage B: Gegevens deelnet Haarlemmermeer 37 Bijlage C: Verschakelbaar vermogen 40 Bijlage 0: Smoorspoelen ter beperking van het kortsluitvermogen 41 Bijlage E: Berekeningen investeringsbedragen varianten 43 Bijlage F: Analyse van de windenergielevering 47 Bijlage G: Modellering in RAMSES 49 Bijlage H: Betrouwbaarheidsgegevens van componenten 53 Bijlage I: Betrouwbaarheid van een groep opwekeenheden 56 Bijlage J: Resultaten betrouwbaarheidsanalyses variant Stnd met toevoeging van decentrale opwekking 58 Bijlage K: Resultaten betrouwbaarheidsanalyses varianten met decentrale opwekking 61 Bijlage L: Gedrag van generatoren 68 Pagina iv

6 Inleiding 1. Inleiding Mijn 5 jarige studie elektrotechniek aan de Technische Universiteit Eindhoven wordt afgesloten met een afstudeerprojekt. Mijn afstudeerprojekt heb ik uitgevoerd bij ENW E-Trans N.V. ENW E-Trans is een van de business-units van de holding Energie Noord West. Energie Noord West (ENW) verzorgt de energievoorziening in het Noordwestelijk gedeelte van Nederland inclusief Amsterdam. Het concern levert elektriciteit aan 1,2 miljoen klanten en gas aan klanten. Naast ENW E-Trans bestaat de holding uit vijf regionale distributiebedrijven en de business-unit ENW Services. ENW E-Trans is verantwoordelijk voor het transport van elektriciteit. ENW E-Trans bestaat uit een aantal hoofdafdelingen, namelijk Netbeheer & Uitvoering, Nieuwbouw & Renovatie, Ontwikkeling & Bedrijfsvoering, Commerciele Zaken, Financien & Informatie en Personeel & Organisatie. Mijn afstudeerprojekt heb ik uitgevoerd bij de hoofdafdeling Ontwikkeling & Bedrijfsvoering, bij de afdeling Beleid & Netplanning. Doel van het afstudeerprojekt was een onderzoek verrichten naar een aantal eventuele gevolgen van decentrale opwekking voor het elektriciteitsnet. De laatste jaren is er in de elektriciteitsvoorziening een sterke opmars van decentrale opwekking waar te nemen. Deze decentrale opwekking is zeer divers van karakter: warmtekrachtinstallaties, windmolens, zonneceilen, brandstofcellen enz. Door deze toename gaat het karakter van het transport/distributienet veranderen. Het huidige net is ontworpen op 'eenrichtingsverkeer', van grote centrales naar de gebruikers. De toename van decentrale opwekking leidt ertoe dat het elektriciteitsnet niet meer de energie in een richting moet kunnen transporteren, maar ook in de tegengestelde richting. Dit moet mogelijk zijn op aile punten in het middenspanningsnet. Ais eindsituatie zou wellicht een net kunnen ontstaan, dat niet meer zuiver gericht is op transport en distributie, maar meer een toegevoegde waarde heeft voor de eindgebruiker. Het transportnet kan dan zorgen voor spanningshuishouding, stabiliteit, synchroniteit, onderdrukking van hogere harmonischen enz. en vervult zo een soort koppelfunctie tussen de distributiedeelnetten. De huidige ontwerpregels zijn aileen gericht op het energie transport van de centrales naar de klant. Onderzocht dient te worden op welke punten de huidige ontwerpregels aangepast dienen te worden zodat de nieuwe functie van het net gerealiseerd kan worden. Het onderzoek kan plaatsvinden vanuit verschillende invalshoeken, b.v. vanuit een fictief net, vanuit de techniek (aansluitvoorwaarden, spanningshuishouding, kortsluitvermogen, e.d.), vanuit de financien enz. Enkele aspecten zijn niet beschouwd, b.v. stabiliteitsberekeningen vanwege de complexiteit van de modellering. Besloten is het probleem te benaderen vanuit een bestaand ENW deelnet. In dit net worden op verschillende manieren verschillende hoeveelheden decentrale opwekking aangebracht. Uitgegaan wordt van een geprognosticeerde belastingssituatie rond De verschillende varianten worden onderzocht op de gevolgen voor belastingsgroei, investeringen, netontwerp enz. Deze gevolgen zullen gernventariseerd worden op een centraal thema. Hieruit kunnen dan nieuwe ontwerpcriteria voor inpassing van decentrale opwekking aan het licht komen. Pagina 1

7 Probleembenadering 2. Probleembenadering De toename van decentrale opwekking heeft diverse gevolgen in het elektriciteitsnet. Er zijn verschillende typen decentrale opwekking (b.v. zonnecellen, windmolens, warmtekrachtkoppelingen) met elk hun eigen beschikbaarheid, harmonische vervuiling, uitvalkans, uitvalduur enz. Door deze verschillende typen decentrale opwekking zijn er veel aspecten waar rekening mee gehouden moet worden. Enkele aspecten die bernvloed worden door een toename van decentrale opwekking zijn: harmonischen in de netspanning, spannings- en blindvermogenshuishouding, betrouwbaarheid van de levering, investeringen in het net, beveiliging, statische en dynamische stabiliteit, afstemming vraag en opwekking. Het is niet mogelijk al deze aspecten tot in detail te beschouwen, omdat er dan te veel varianten bestudeerd zouden moeten worden. Er worden daarom slechts enkele van de bovengenoemde aspecten belicht. In eerste instantie wordt er gekeken naar de investeringen die nodig zijn voor een toekomstige belastingssituatie (rond 2020), indien er verschillende hoeveelheden decentrale opwekking in het net aanwezig zijn. Daarnaast wordt ook gekeken naar de gevolgen voor het kortsluitvermogen dat in deze gevallen op de installaties aanwezig is. Vervolgens wordt er van de gevonden varianten een betrouwbaarheidsanalyse gemaakt. Hiervoor wordt het betrouwbaarheidsprogramma van de TU Aken, RAMSES, gebruikt. Bij deze analyse wordt nagegaan wat de invloed van de opwekeenheden en de manier van aansluiten is op de betrouwbaarheid bij netten waar bij het ontwerp rekening gehouden is met deze opwekeenheden. Tenslotte zullen nog enkele andere aspecten van de problematiek kort besproken worden. Deze aspecten zijn beveiliging en stabiliteit. Pagina 2

8 Inpassing decentrale opwekking 3. Inpassing decentrale opwekking 3.1 Beschrijving deelnet Het probleem wordt benaderd vanuit een bestaand ENW deelnet. Gekozen is voor het deelnet Haarlemmerrneer (zie Figuur I). Dit is een 50 kv deelnet dat gevoed wordt vanuit het 150 kv station Haarlemmerrneer (HMM). In dit deelnet zijn nog drie 50/10 kv stations aanwezig; te weten Hoofddorp (HFD), Nieuw Vennep (NVP) en Rozenburg (RZB). In HMM wordt voor de voeding van het 10 kv net gebruik gemaakt van de tertiaire 10 kv wikkeling van de 150/50/10 kv transforrnatoren. Deze wikkeling kan maximaal 25 MVA voeren, de primaire en secundaire wikkelingen 95 MVA. De gedetailleerde gegevens van dit deelnet zijn opgenomen in Bijlage B. -"""--'"""'r-- HMM150 HMMIO 95 MVA 25MVA 95MVA HMM50..,...L..r--...L-r- 18MVA 18MVA 40MVA RZB50 RZBIO 40MVA 36MVA 40MVA 18MVA 40MVA 30MVA 36MVA HFDIO HFD50 NVP50 36MVA 36MVA _..._..._NVPIO Figuur 1: Het ENW-deelnet Haarlemmerrneer 3.2 Prognose belasting en hoeveelheid decentrale opwekking Om de situatie in 2020 te bestuderen dienen de belasting en de hoeveelheid decentrale opwekking in dat jaar bekend te zijn. Als belasting wordt de geprognosticeerde belasting in 2017 aangenomen. Deze is overgenomen uit [Kui97] en is verrneld in Bijlage B. Er wordt geen rekening gehouden met verschakelbaar verrnogen I. Een uitgebreide motivatie hiervoor is te vinden in Bijlage C. Er wordt uitgegaan van een constante verrnogensvraag. De prognose voor de hoeveelheid decentrale opwekking wordt op twee manieren bepaald. De eerste manier is via de regeringsdoelsteliingen. De regering heeft doelsteliingen geforrnuleerd met I Verschakelbaar vermogen is vermogen dat door 10 kv strengen die bij een calamiteit op een ander station geschakeld kunnen worden, gevraagd wordt. Pagina 3

9 Inpassing decentrale opwekking betrekking tot de voor 2020 in Nederland op te stellen hoeveelheid duurzame energiebronnen. Er wordt gestreefd naar 3000 MW opgesteld windvermogen waarvan 1500 MW op het land en 1500 MW in zee. Daamaast wordt emaar gestreefd dat 20% van het totale in Nederland opgewekte vermogen (12 GW) in 2020 decentrale opwekking is (exclusief windenergie); dit is dus 2400 MW. Indien aangenomen wordt dat ENW 10% van de totale opwekking in Nederland verzorgt, voigt: bij ENW in MW decentrale (warmtekracht, WK) opwekking en 150 MW windvermogen, in totaal 390 MW. Aangezien niet elk 50 kv station geschikt is voor invoeding wordt dit gemiddeld zo'n 10 MW per 50 kv station, bestaande uit 6 MW WK opwekking en 4 MWwindvermogen. Bij de tweede manier is er navraag gedaan bij ENW Duurzaam (windenergie) en ENW Power (decentrale opwekking) naar verwachtingen en/of doelstellingen die zij hebben. Hieruit bleek het volgende: ENW Duurzaam: Men verwacht tot 2020 een toename van het opgestelde windvermogen met 750 MW voor het ENW gebied. Dit komt neer op 15 MW per 50 kv station. Deze hoeveelheden worden waarschijnlijk in grote windparken ( MW) geplaatst, die dan op 150 kv niveau dienen in te voeden. ENWPower: Men heeft geen duidelijk beeld van de mogelijkheden voor en/of de vraag naar WK opwekeenheden en men is niet bereid hier een studie naar uit te voeren. Wei is er een algemene ENW doelstelling waarin gestreefd wordt naar 100 MW nieuw op te stellen WK vermogen in de komende 5 jaar. Indien deze prognose lineair voortgezet wordt naar 2020 (20 MW per jaar), dan kan in 2020 zo'n 450 MW WK vermogen verwacht worden. Dit komt neer op zo 'n 9 MW per 50 kv station. Uitgaande van beide bovenstaande prognoses, is er voorlopig uitgegaan van gemiddeld 10 MW windvermogen en 8 MWdecentrale opwekking per 50 kvstation. In totaal is dit dus 18 MWper 50 kv station. Betere getallen dan de hierboven genoemde zijn niet verkregen. Op basis van deze prognoses zijn twee scenario's gekozen: 1) 18 MW decentrale opwekking per station, dus 72 MW in totaal 2) 8 MW decentrale opwekking per station, dus 32 MW in totaal In het eerste scenario wordt ervan uitgegaan dat er continu 18 MW per station geleverd kan worden. Aangezien er bij windenergie niet gesproken kan worden van een minimale continue levering (zie Bijlage F), wordt er bij het tweede scenario uitgegaan van aileen warmtekracht levering. Het eerste scenario wordt toch beschouwd aangezien hiermee de invloed van een grotere hoeveelheid decentrale opwekking bestudeerd kan worden. De gestelde 18 MW per station kan ook geleverd worden door andere decentrale opwekeenheden. 3.3 Beschouwde varianten Er is besloten een beperkt aantal varianten voor de inpassing van decentrale opwekking in het net te beschouwen. Aan de hand van de resultaten van deze beschouwingen wordt het vervolg van het onderzoek bepaald. Aile varianten worden vergeleken met de bestaande situatie in 1997 (Huidig). De verschillende varianten zijn Stnd: belastingprognose in 2017, geen decentrale opwekking lor: belastingprognose in 2017, decentrale opwekking aangesloten op de 10 kv Rail 50R: belastingprognose in 2017, decentrale opwekking aangesloten op de 50 kv Rail 50S: belastingprognose in 2017, decentrale opwekking aangesloten op een nieuw 50 kv Station Bij variant 50S wordt een nieuw 50 kv station aangebracht in de bestaande verbinding RZB-NVP. Het nieuwe station komt op een afstand van 4000m van NVP en 7500m van RZB. In de gevallen met decentrale opwekking (lor en 50R) wordt een grote synchrone machine per station aangesloten. Pagina 4

10 Inpassing decentrale opwekking Deze wordt rechtstreeks aangesloten op de rail. In variant 50S wordt een grote machine op het nieuwe station (INV) aangesloten (72 MW resp. 32 MW). Van elk van de varianten met decentrale opwekking worden nog enkele subvarianten bekeken 2 : G: decentrale opwekking met Geen afgifte ofopname van blindvennogen cos <jl = 1 L: decentrale opwekking die blindvermogen aan het net Levert met cos <jl = 0,9 0: decentrale opwekking die blindvermogen uit het net Opneemt met cos <jl = 0,95 De aanduiding van de varianten wordt dan als voigt: b.v. belastingprognose in 2017, decentrale opwekking aangesloten op de 50 kv rail met opname van blindvermogen uit het net met cos <jl = 0,95 wordt variant 50R-0 genoemd. De synchrone machines zijn op een constante cos <jl en een constant werkzaam vermogen ingesteld. Het blindvennogen is dus ook constant. Door de verschillende varianten kan de invloed van het blindvennogenstransport duidelijk bestudeerd worden. Het leveren van blindvennogen door de op dit moment in het net aanwezige wanntekrachteenheden is geen probleem, zie Bijlage L. 3.4 Aannames voor beschouwing Er worden loadflowanalyses gemaakt met behulp van het programma VISION van de Kema. Voor de loadflowanalyses wordt een maximale overbelasting van 5% toegestaan voor de transfonnatoren en de kabels. Er wordt uitgegaan van handhaving van het n-l criterium; d.w.z. indien I component nietbeschikbaar is, moet de gevraagde energie geleverd kunnen worden bij maximale netbelasting zonder dat er een component overbelast raakt. Deze regel wordt niet zo strikt gehanteerd aangezien er nog twee aanvullende regels zijn, namelijk een component mag maximaal 2 uur 120% belast worden en continu mag een component 5% overbelast worden. Vitval van decentrale opwekeenheden wordt in eerste instantie niet meegenomen in de beschouwing. Bij de betrouwbaarheidsanalyses wordt de uitval van eenheden wei meegenomen. Hierbij wordt wei aangenomen dat de eenheden bij een fout in het net in bedrijf blijven. Bij deze betrouwbaarheidsanalyses worden ook iets andere criteria bij overbelastingen gebruikt, zie paragraaf 5.3. Aile 50/1 0 kv transformatoren zijn bij de loadflowanalyses uitgevoerd met een spanningsregeling; deze regelt de 10 kv spanning tussen 10,400 en 10,800 kv. Deze regeling regelt rechtstreeks op de hoogte van de spanning en dus niet aan de hand van de belastingsstroom (zoals bij compounderingen wei het geval is). In de praktijk zijn de 150 kv transformatoren ook geregeld. Een transformator regelt de 10 kv spanning door verstelling van de tapstand in de primaire wikkeling, de andere parallelstaande transfonnatoren volgen. De 150 kv transformatoren worden in VISION met de hand ingesteld waarbij de 10 kv spanning eveneens tussen de bovengenoemde grenzen gehandhaafd wordt. Aangezien de 150 kv transfonnatoren parallel staan kan het loadflowprogramma VISION deze niet regelen. Tijdens de beschouwingen wordt meegenomen dat de tapstanden van de 150 kv transformatoren kunnen wijzigen indien een verandering in het net optreedt. Bij de betrouwbaarheidsanalyses zijn de transformatoren niet geregeld, maar zijn vast in gesteld op de nominale tapstand. De decentrale opwekeenheden zijn gemodelleerd als synchrone generatoren met een cos <jl-regeling en hebben een nominale spanning van 10 kv. In het 72 MW scenario zijn de eenheden ingesteld op het leveren van 18 MW en hebben ze een schijnbaar vermogen van 25 MVA. De subtransiente synchrone reactantie bedraagt 0,2 p.u.. In variant 50S heeft de eenheid een schijnbaar vennogen van 100 MVA en deze eenheid is ingesteld op 72 MW. Indien in een station twee 10kV installaties aanwezig zijn (drie transformatoren, zie ook Bijlage B), wordt er per installatie een invoedende eenheid aangesloten. Dit zijn dan eenheden van 12,5 MVA welke ingesteld zijn op 9 MW. 2 Voor generatoren wordt gebruik gemaakt van de /everingsconventie, zie Bij/age A. Pagina 5

11 Inpassing decentrale opwekking In het 32 MW scenario zijn de vermogens van de eenheden kleiner. Ze hebben dan een schijnbaar vermogen van 11 MVA en zijn ingesteld op het leveren van 8 MW. In variant 50S heeft de eenheid een grootte van 44 MVA en is ingesteld op 32 MW. Indien er twee 10 kv installaties in een station aanwezig zijn, hebben de eenheden een schijnbaar vermogen van 5,5 MVA en zijn ingesteld op 4MW. Er wordt vanuit gegaan dat de eenheden bij een storing in het net in bedrijf blijven. Dit is op dit moment in de praktijk niet het geval, dit wordt kort besproken in paragraaf 6.1. De huidige windmolens hebben asynchrone generatoren en zijn rechtstreeks met het net gekoppeld. Deze leveren dus een bijdrage aan het kortsluitvermogen. De nieuwe modeme windmolens hebben vaak een DC-koppeling met het net met een gelijkspannings- of gelijkstroomtussenkring. In dat geval leveren ze geen bijdrage tot het kortsluitvermogen. Afhankelijk van het type omzetter in de DC-koppeling kunnen ze blindvermogen opnemen en leveren. Er zijn ook omzetters, met natuurlijke commutatie, die aileen blindvermogen uit het net kunnen opnemen. Pagina 6

12 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen 4. Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen Voor de genoemde varianten zijn loadflowanalyses en kortsluitberekeningen uitgevoerd. De decentrale eenheden leveren 18 MW of 8 MW per station. Bij de netten die bestudeerd worden, is bij het ontwerpen het n-l criterium gehandhaafd. De resultaten zijn onderverdeeld in een aantal aspecten: spanningshuishouding, kortsluitvermogen, blindvermogenshuishouding en investeringen. Deze aspecten worden besproken in de volgende paragrafen. 4.1 Spanningshuishouding Bij elke loadflowanalyse is nagegaan of de spanningen op de 50 en 10 kv installaties gehandhaafd kunnen worden. Voor de 50 kv spanningen wordt uitgegaan van 52,5 kv ±I 0%, voor de 10 kv spanningen gelden de grenzen 10,400 kv en 10,800 kv Ook is er gekeken of er nog voldoende regelruimte overblijft bij de 50/10 kv transformatoren. Ook voor een spanningsafwijking van -10% en + I0% op de ISO kv installatie is de spanningshuishouding gei"nventariseerd. Daamaast is nagegaan of er bij een spanningsafwijking op de ISO kv installatie overbelastingen in een n-l situatie optreden. Er wordt vanuit gegaan dat de ISO kv transformatoren geregeld worden om overbelastingen te voorkomen. Oit kan door de spanning te verhogen; hierdoor neemt namelijk de stroom door de componenten af MW decentrale opwekking In alle varianten kunnen de 10 kv spanningen goed gehandhaafd worden binnen de gestelde grenzen indien de spanning op HMM kv bedraagt. Ook de 50 kv spanningen blijven binnen de grenzen (52,5 kv ±10%). Oit geldt ook voor de n-l situaties, zelfs dan is er nog voldoende regelruimte op de kv transformatoren. Indien de spanning in HMM 135 of 165 kv bedraagt treden er in enkele gevallen spanningsproblemen op. Slechts in 1 geval treedt bij een spanning van 135 kv op HMMl50 een overbelasting op in een n-l situatie (lor-g). Ais in variant 10R-L de /10 kv transformatoren in de hoogste tapstand staan (dus de laagste tertiaire spanning), is de spanning op HMMI0 nog te hoog (10,889 kv), gegeven dat de spanning op HMMl kv bedraagt. Deze spanningsverhoging aan de 10 kv zijde zou geen problemen mogen opleveren. Indien een van de 150 kv transformatoren uitvalt, wordt deze spanning wei goed (lager dan 10,800 kv). Oe 150 kv transformatoren hebben bij de spanningen van 135 kv en 165 kv op HMM150 nog weinig regelruimte, maar de kv transformatoren hebben in aile situaties nog regelruimte genoeg. Zelfs als er een component uitvalt (een 150 kv transformator ofeen 50 kv kabel) kunnen de spanningen in vrijwel aile situaties in aile varianten nog gehandhaafd worden. Er zijn enkele situaties met een spanning van 135 kv op HMM150 waarbij dit niet meer kan: 10R-G: Indien een 150 kv transformator uitvalt wordt de andere transformator overbelast (10%) en wordt de spanning op HMMI0 te laag: 10,021 kv. De transformator staat al in de laagste tapstand en kan dus niet meer verder regelen. De spanningen in het 50 kv net worden ook wat lager: 49 a50 kv, maar de spanningen op de 10 kv rails van de overige stations (HFO, NVP, RZB) blijven binnen de grenzen omdat de 50/1 0 kv transformatoren nog voldoende lor-a: regelruimte hebben. Indien een 50 kv kabel uitvalt, blijven aile spanningen in orde. Indien een 150 kv transformator uitvalt worden de spanningen op HMMI0a en HMMI0b te laag: 10,365 kv resp. 10,307 kv. 50R-O: Indien een 50 kv kabel uitvalt, blijven aile spanningen in orde. Indien een 150 kv transformator uitvalt wordt de spanning op HMMI0b te laag: 10,375 kv. Pagina 7

13 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen De bovengenoemde situaties zullen waarschijnlijk zelden tot nooit optreden. Er moet namelijk aan drie voorwaarden tegelijkertijd voldaan worden: 1. zeer lage spanning, 135 kv, op HMM maximale belasting in het net 3. uitval van een 150 kv transformator De kans dat deze drie voorwaarden tegelijkertijd optreden is zeer klein MW decentrale opwekking Ook voor dit scenario is de spanningshuishouding nagegaan. Indien de spanning op HMM kv bedraagt, kan de spanning in het hele deelnet goed gehandhaafd worden. De gevallen met 10% spanningsafwijking op HMM150 zijn ook beschouwd. Uit deze beschouwing blijkt dat de spanning in aile gevallen goed te handhaven is. In n-l situaties bij afwijkende spanning op HMM150 treedt slechts in 1 geval een overbelasting op. Indien in geval de spanning op HMM kv bedraagt en de verbinding HFD-NVP uitvalt, wordt de verbinding INV-RZB 106% belast. Dit zou in de praktijk geen problemen op moeten leveren. De kans dat deze combinatie onder maximale belasting optreedt is bovendien klein Resultaten In aile varianten is voldoende regelruimte op de transformatoren om de spanningen in het net te kunnen handhaven. In enkele gevallen waarbij de spanning op HMM150 10% afwijkt, kunnen problemen ontstaan bij n-l situaties. De kans dat een dergelijke situatie zich voordoet is zeer klein. Er kan dus gesteld worden, dat er geen problemen met de spanningshuishouding te verwachten zijn. Bij compounderingsregelingen kunnen wei problemen ontstaan indien de decentrale opwekking op 10 kv niveau aangesloten is. Dit aspect is in de bovenstaande beschouwing niet meegenomen. 4.2 Kortsluitvermogen Voor de verschillende gevallen wordt nagegaan wat het kortsluitvermogen op de verschillende installaties wordt. Een decentrale opwekeenheid zal een bijdrage leveren aan het kortsluitvermogen op de installatie waar de opwekeenheid op aangesloten is. Dit kortsluitvermogen mag de kortsluitvastheid van de installatie niet overschrijden. De kortsluitvastheid is het maximale kortsluitvermogen dat toegelaten mag worden op de installatie zonder dat er problemen ontstaan. Indien het kortsluitvermogen te hoog wordt, dienen er maatregelen genomen te worden. Enkele '1 voorbeelden zijn: het vervangen van de installatie door een installatie met een grotere kortsluitvastheid, gebruik maken van smoorspoelen, gebruik maken van een vermogenselektronische aankoppeling met een gelijkspanning/stroom tussenkring MW decentrale opwekking In de meeste varianten blijft het kortsluitvermogen onder de kortsluitvastheid van de installaties (250 MVA). AIleen in de gevallen 10R-G en 10R-L wordt op enkele 10 kv installaties het toegelaten kortsluitvermogen overschreden (NVP 12%, RZB 12% resp. 13% en HMM 31%). Ook in geval 10R-0 vindt dit plaats (NVP 13%, RZB 13% en HMMI0a 6%). Dit kan bijvoorbeeld opgelost worden door het aanbrengen van smoorspoelen (in Bijlage D is dit uitgewerkt). Indien de decentrale opwekeenheden lager in het 10 kv net opgesteld zijn, is de bijdrage aan het kortsluitvermogen op de 10 kv rail in het 50 kv station kleiner. Dit komt door de tussenliggende impedantie van het 10 kv net. Op de installatie waarop de opwekeenheid aangesloten is en op naburige installaties kunnen wei nog overschrijdingen van de kortsluitvastheid optreden MW decentrale opwekking In aile varianten blijft het kortsluitvermogen onder de toegestane kortsluitvastheid. De decentrale opwekeenheden dragen minder bij tot het kortsluitvermogen aangezien dcze een kleiner schijnbaar vermogen hebben dan in het vorige scenario. Pagina 8

14 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen Resultaten Over het algemeen treden geen overschrijdingen van de kortsluitvastheid op. Aileen indien relatief grate decentrale opwekeenheden aangesloten worden op de 10 kv instaiiatie kan er een te hoog kortsluitvermogen optreden. Oorzaak hiervan is enerzijds de graotte van de eenheid anderzijds de beperkte kortsluitvastheid van de 10 kv instaiiatie (250 MVA). Dit probleem kan op verschiilende manieren opgelost worden. Er kunnen installaties met een hogere kortsluitvastheid gebruikt worden of er dienen maatregelen genomen te worden die de kortsluitstroom beperken, bijvoorbeeld smoorspoelen. Indien er (meerdere) kleine eenheden gebruikt worden, wordt het kortsluitvermogen eveneens beperkt. Deze beperking ontstaat enerzijds door de, in verhouding, hogere subtransiente reactantie van kleine eenheden en anderzijds door de spreiding van de decentrale opwekeenheden in het 10 kv net. De impedantie van het 10 kv net beperkt ook het kortsluitvermogen. 4.3 Blindvermogenshuishouding Voor aile varianten wordt nagegaan hoe de blindvermogenshuishouding in het net is. Er wordt nagegaan welke componenten blindvermogen opnemen of leveren en hoeveei. Ook de eenheden leveren blindvermogen of nemen het op afhankelijk van de variant. Eerst wordt de variant zonder decentrale opwekking beschouwd. Vervolgens worden de andere varianten met deze variant Stnd vergeleken. De gevolgen van de verschiilen in blindvermogenshuishouding worden ook besproken. In deze paragraafwordt uit het net opgenomen blindvermogen positief gerekend en aan het net geleverd blindvermogen negatief. De aantallen componenten in de verschiilende varianten zijn niet gelijk; een uitgebreid overzicht hiervan is te vinden in Bijlage E Geen decentrale opwekking Eerst wordt een blindvermogenshuishouding gemaakt voor variant Stnd (geen decentrale opwekking). In een elektriciteitsnet zijn er componenten die blindvermogen opnemen en componenten die blindvermogen leveren. ~fqr!!!..~toren nemelj allijd. hliqiygm~.!!...qp. Kabels ir dej!!aktijk aitijd blindvermogen; In deze studie zijn de belastinsen inductiefj?e.j.lemen ze dus!!ltii51 Jili.!:!dvermogen op. In deze Stnd variant zijn geen decentrale opwekeenheden. De blindvermogenshuishouding is weergegeven in Tabel 1. Tabel 1: Blindvermogenshuishouding voor variant Stnd kabels 50/1 0 kv transformatoren ] 50/50/1 0 kv transformatoren belasting 150 kv net totale blindvermogen Q (Mvar) -10,2 19,7 14,4 47,0-70,9 Vit de tabel voigt dat het door de transformatoren gevraagde blindvermogen slechts voor 30% geleverd wordt door de kabels. De rest en de blindvermogensvraag van de belastingen moet door het 150 kv net geleverd worden. Pagina 9

15 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen MW decentrale opwekking Voor dit scenario is voor de verschillende varianten een blindvermogenshuishouding gemaakt. Deze is weergegeven in Tabel 2. Tabel2: Blindvermogenshuishouding voor 72 MW decentrale opwekking (waarden in Mvar) Variant Stnd lor 50R 50S G L 0 G L 0 G L 0 Kabels -10,2-8,8-7,1-8,3-8,4-8,5-8,2-11,2-10,3-12,0 50/1 0 kv transf. 19,7 10,6 8,2 13,5 20,0 20,1 19,9 19,9 20,3 20, /10 kv transf. 14,4 6,9 5,5 6,3 7,2 5,9 8,6 7,0 5,9 8,3 Belasting 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 Opwekking 0,0 0,0-34,5 23,7 0,0-34,5 23,7 0,0-34,5 23,7 150 kv net -70,9-55,7-19,1-82,2-65,8-30,0-91,0-62,7-28,4-87,1 cos <p 150 kv zijde 0,91 0,83 0,98 0,72 0,79 0,94 0,68 0,80 0,95 0,70 In de tabel is ook de Stnd variant weergegeven. Vit de tabel blijkt duidelijk dat het 150 kv net het minste blindvermogen hoeft te leveren indien de decentrale opwekeenheden blindvermogen aan het net leveren (variant L). Verder blijkt dat indien de decentrale opwekeenheden laag in het net aangesloten worden, lor, het door de 50/1 0 kv transformatoren gevraagde blindvermogen veei lager is dan in variant Stnd. Dit is het gevolg van de lagere belasting van deze transformatoren doordat al laag in het net een belastingscompensatie plaatsvindt. In de varianten Stnd en 50S wordt er door de kabels meer blindvermogen geleverd dan in de andere varianten doordat in deze varianten het aantal kabels hoger is. In variant 50S wordt 40% van het door de transformatoren gevraagde blindvermogen door de kabels geleverd. Oorzaak hiervan is het grate aantal kabels in deze variant. In de varianten lor wordt 42 tot 52% van het door de transformatoren gevraagde blindvermogen door de kabels geleverd. Oorzaak hiervan is de lagere belasting van de transformatoren waardoor deze minder blindvermogen opnemen. Indien in een deelnet meer kabels aanwezig zijn, wordt dit effect groter. Een voordeel hiervan is dat er in het 150 kv net minder blindvermogenstransport plaatsvindt; dit is ook te zien aan de cos <p aan de 150 kv zijde. Hierdoor kunnen de verbindingen in dit net meer werkzaam vermogen transporteren. Dit effect treedt ook op als de decentrale opwekeenheden blindvermogen aan het net leveren. Indien de decentrale eenheden blindvermogen opnemen uit het net, is dit ongunstig voor de belastbaarheid van de kabels. Doordat deze veel blindvermogen moeten transporteren, kunnen ze minder werkzaam vermogen transporteren. Pagina 10

16 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen MW decentrale opwekking Voor dit scenario is de blindvennogenshuishouding weergegeven in Tabel3. Tabel3: Blindvennogenshuishouding voor 32 MW decentrale opwekking (waarden in Mvar) Variant Stnd lor 50R 50S G L 0 G L 0 G L 0 Kabels -10,2-9,4-9,4-9,5-9,6-9,6-9,4-9,6-9,6-9,6 50/10 kv transf. 19,7 16,8 19,2 17,4 19,8 20,1 19,9 19,9 20,3 19,9 150/ kv transf. 14,4 9,4 8,8 10,0 10,6 10,0 11,3 10,6 10,0 11,0 Belasting 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 Opwekking 0,0 0,0-15,5 10,5 0,0-15,5 10,5 0,0-15,5 10,5 150 kv net -70,9-63,8-50,1-75,4-67,8-52,0-79,3-67,9-52,2-78,8 cos <p 150 kv zijde 0,91 0,89 0,93 0,86 0,88 0,92 0,84 0,88 0,92 0,85 Ook hier is te zien dat indien de decentrale opwekeenheden laag in het net aangesloten worden, het door de kv transfonnatoren gevraagde blindvennogen lager is dan in de variant Stnd. In dit geval is het verschil kleiner dan in het vorige scenario doordat de opwekeenheden in dat scenario groter zijn. Ook het door de kabels geleverde blindvennogen is in aile varianten vrijwel even groot. Dit is het gevolg van de kleinere opwekeenheden in dit scenario. Daardoor moet er nog een redelijk aandeel van het gevraagde vennogen door het 150 kv net geleverd worden en via het 50 kv net verdeeld worden. Hiervoor dienen dan voldoende kabels aanwezig te zijn. Indien er door de decentrale opwekeenheden meer vennogen geleverd wordt, zoals in het vorige scenario, hoeft er minder vennogen in het 50 kv net getransporteerd te worden en zijn er minder kabels nodig. In aile varianten wordt zo'n 30 tot 35% van het door de transfonnatoren gevraagde blindvennogen door de kabels geleverd. In variant lor is de oorzaak hiervan de hoge belasting van de transfonnatoren doordat slechts een klein gedeelte van de belasting door de decentrale opwekeenheden gecompenseerd wordt. In de andere varianten is de belasting van de transfonnatoren hoog doordat het door de belasting gevraagde vennogen volledig door de kv transfonnatoren getransporteerd moet worden Resultaten blindvermogenshuishouding Van aile varianten is een blindvennogenshuishouding gemaakt. Daaruit blijkt dat het blindvennogenstransport in het 50 kv net het laagst is indien de decentrale opwekeenheden laag in het net aangesloten worden en blindvennogen leveren. Doordat het blindvennogenstransport laag is kunnen de kabels en transfonnatoren meer werkzaam vennogen transporteren. Indien de decentrale opwekeenheden blindvennogen opnemen, moet dit voornamelijk door het 150 kv net geleverd worden. Het blindvennogen dat door de kabels geleverd wordt, bedraagt in het gunstigste geval de helft van het door de transfonnatoren gevraagde blindvennogen. Indien de decentrale opwekeenheden hoger in het net aangesloten worden, wordt er veel blindvennogen gevraagd door de kv transfonnatoren aangezien deze hoog belast zijn. 4.4 Investeringen Bij aile varianten blijft het n-l criterium gehandhaafd. Er is uitgegaan van de geprognosticeerde belasting in Om deze belasting volgens het n-l criterium te kunnen voorzien zijn uitbreidingen in het net nodig. De investeringen worden bepaald aan de hand van de uitbreidingen die nodig zijn in een bepaalde variant ten opzichte van het huidige net (1997). De investeringen voor de varianten met decentrale opwekking worden vergeleken met de investeringen voor de variant zonder decentrale opwekking, variant Stnd. Pagina 11

17 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen MW decentrale opwekking In de diverse varianten zijn de volgende uitbreidingen in de infrastructuur nodig (zie Bijlage E): variant Stnd lor 50R 50S uitbreiding G L 0 G L 0 G L 0 50 kv station I 150 kv transf. 95 MVA kv transf. 36 MVA kV installatie kv kabel De 18 MVA transforrnatoren die vrij komen in HFD kunnen gebruikt worden in NVP en RZB. Bij de invoeding op de 50 kv rail (50R) dient tussen de opwekeenheid en de rail nog een kv transforrnator (36 MVA) geplaatst te worden. Deze dient 36 MVA te zijn, aangezien in dit geval het nominale verrnogen van de decentrale opwekeenheden 25 MVA bedraagt. Deze transforrnator is in de loadflowberekeningen niet meegenomen. De transforrnator beperkt tevens het kortsluitverrnogen op de 50 kv rail. Bij de investeringen is deze wei meegenomen. Deze vier transforrnatoren zijn verrneld achter het plusteken in bovenstaande tabel. In geval lor dient het kortsluitverrnogen op een drietal installaties beperkt te worden. Een mogelijkheid hiervoor is het plaatsen van smoorspoelen (zie Bijlage D). Voor variant 10R-O zullen de kosten hiervoor waarschijnlijk iets lager uitvallen aangezien hier een opwekeenheid 12,5 MVA groot is (bij 10R-G en 10R-L hebben de eenheden met een smoorspoel een grootte van 25 MVA). De totale investeringsbedragen in het 50 kv net en de 50 kv stations voor de diverse varianten zijn geschat, zie Bijlage E. In de investeringskosten zijn geen kosten meegenomen voor bouwkundige activiteiten, secundaire installaties, beveiligingen enz. De resultaten staan in Tabel 4 en Figuur 2 (bedragen in MLN NLG). Tabel 4: Investeringen bij 72 MW decentrale opwekking variant G L 0 cos q> 1,00 0,90 0,95 Stnd 16, lor 5,180 2,480 9,015 50R 13,685 13,685 13,685 50S 28,360 26,110 31,060 Duidelijk blijkt dat variant lor het goedkoopst is. Hierbij dient wei opgemerkt te worden dat in deze variant de kortsluitverrnogens op enkele 10 kv installaties de kortsluitvastheid overschrijden. In de berekeningen is ervan uitgegaan dat direct op de 10 kv rail ingevoed wordt. Het kortsluitverrnogen moet beperkt worden bijvoorbeeld door smoorspoelen. De kosten voor deze smoorspoelen zijn wei meegenomen in de investeringen en zijn geschat (zie Bijlage D) op NLG. Hoewel deze schatting vrij grof is, wordt voor de 10R-varianten dit bedrag gebruikt. Pagina 12

18 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen ~ ~~ t= ~-=--=--=-----~--r--i:~ z DO -l!! ~ -r--r---- -= ~ 10 ~ t-- - Stnd 10R 50R 50S Figuur 2: Investeringen bij 72 MW decentrale opwekking Variant 50S is de duurste aangezien er in dit geval een nieuw 50 kv station gebouwd moet worden met diverse extra kabelverbindingen. De voordelen van invoedende eenheden die blindvermogen leveren blijken ook uit de tabel, met name voor variant 10R-L MW decentrale opwekking In de diverse varianten zijn de volgende uitbreidingen in de infrastructuur nodig (zie Bijlage E): variant Stnd lor 50R 50S uitbreiding G L 0 G L 0 G L 0 50 kv station kv transf. 95 MVA I 1 I I 1 I 1 50 kv transf. 36 MVA kv transf. 18 MVA kV installatie kv kabel De 18 MVA transformatoren die vrij komen in HFD kunnen ook hier, indien nodig, gebruikt worden in NVP en RZB. Bij de invoeding op de 50 kv rail (50R) dient tussen de opwekeenheid en de rail nog een 50/1 0 kv transformator van 18 MVA geplaatst te worden aangezien het nominale vermogen van een eenheid in dit scenario 12,5 MVA bedraagt. In de tabel worden deze vier transformatoren achter het plusteken vermeld. Deze transformatoren zijn in de VISION berekeningen niet meegenomen. Deze transformatoren beperken tevens het kortsluitvermogen op de 50 kv rail. Bij de investeringen zijn ze wei meegenomen. Het kortsluitvermogen is in geen enkele variant een probleem; dit blijft overal onder de toegestane kortsluitvastheid. De totale investeringsbedragen in het 50 kv net en voor de 50 kv stations voor de diverse varianten zijn geschat, zie Bijlage E. In deze kosten zijn geen kosten meegenomen voor bouwkundige activiteiten, secundaire installaties, beveiligingen enz. De resultaten staan in Tabel 5 en Figuur 3 (bedragen in MLN NLG). Tabel5: Investeringen bij 32 MW decentrale opwekking variant G L 0 cos <p 1,00 0,90 0,95 Stnd 16, lor 14,185 13,685 14,185 50R 16,085 16,085 16,085 50S 27,685 26,785 26,785 Pagina 13

19 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen Variant 50S is ook hier de duurste aangezien in dit geval er een nieuw 50 kv station gebouwd moet worden met diverse extra kabelverbindingen. De voordelen van decentrale opwekking die blindvermogen aan het net levert ten opzichte van geen decentrale opwekking, zijn met 32 MW decentrale opwekking marginaal ten opzichte van het scenario met 72 MW decentrale opwekking. In dit laatste geval zijn veel minder investeringen nodig in het net. ~ ~~, :~ I :5 25. D~ ~ 20 ~ 15.;:.s 10 III ~ 5 l:.- 0 Stnd 10R 50R 50S Figuur 3: Investeringen bij 32 MW decentrale opwekking Voor de varianten lor en 50R is het verschil met variant Stnd zeer klein. Het verschil ontstaat doordat er I a 2 kabels meer gelegd dienen te worden in variant Stnd en dat in de varianten lor en 50R enkele stations niet uitgebreid hoeven te worden met een 18 MVA transformator met bijbehorende 10 kv rail (De extra 18 MVA transformatoren komen niet terug in de kosten aangezien ervan uitgegaan wordt dat hiervoor de vrijgekomen transformatoren uit HFD gebruikt kunnen worden). Voor de varianten lor en 50R geldt dat deze slechts weinig afwijken van de variant zonder decentrale opwekking Resultaten Er zijn verschillende mogelijkheden voor het inpassen van decentrale opwekking in het net met elkaar vergeleken. Dit is gedaan voor een tweetal scenario's. Vit deze vergelijking voigt dat het zeer kostbaar is de decentrale opwekking aan te sluiten op een nieuw station in het net. Daarnaast zijn de voordelen zeer klein. De varianten met een verdeling van decentrale opwekking over de stations zijn investeringskosten besparend. De gunstigste varianten op basis van de investeringen zijn de varianten met decentrale opwekeenheden laag in het net. Hierdoor vindt op een laag spanningsniveau al een belastingscompensatie plaats, waardoor er in het 50 kv net minder investeringen nodig zijn. Indien de decentrale opwekeenheden op 10 kv niveau aangesloten worden, wordt er zelfs bespaard op uitbreidingen in de 5Oil 0 kv stations. Bovengenoemde besparingen zijn groter naarmate de decentrale opwekeenheden groter zijn. Vit de vergelijking van de twee scenario's blijkt dat er bij een bepaalde hoeveelheid decentrale opwekking veel minder investeringen nodig zijn. Er is niet gekeken naar een scenario waarbij teruggeleverd wordt aan het 150 kv net. De opname/afgifte van blindvermogen door de decentrale opwekeenheden heeft weinig invloed op de investeringen. In enkele varianten kan er net een extra component nodig zijn als de opwekeenheid blindvermogen opneemt, maar dit is mede afhankelijk van de belasting van deze component zonder decentrale opwekking. Pagina 14

20 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen 4.5 Samenvatting en conclusies In de voorgaande varianten zijn twee scenario's voor decentrale opwekking beschouwd met elk een aantal varianten. Deze varianten zijn vergeleken met een variant zonder decentrale opwekking. Het is in aile varianten geen probleem de spanningen op nominaal niveau te handhaven. In enkele n-l situaties en in enkele situaties met een afwijkende 150 kv spanning, zijn er kleine spanningsafwijkingen op de 10kV installatie of kleine overbelastingen. Hierbij dient opgemerkt te worden dat de kans op dergelijke situaties gering is. WeI kunnen er problemen ontstaan met spanningsregelingen (compoundering). Verder blijkt uit de vergelijking van de varianten met de variant zonder decentrale opwekking het volgende: Laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden heeft voordelen voor de blindvermogenshuishouding en bespaart investeringen. Verder worden componenten lager belast. Het is het gunstigst de decentrale opwekeenheden zo laag mogelijk in het net aan te sluiten. Hierdoor wordt in het bovenliggende net het getransporteerde werkzame vermogen beperkt. Ook het blindvermogenstransport wordt beperkt doordat de 50/1 0 kv transformatoren minder blindvermogen opnemen omdat ze lager belast worden. Omdat er in het 50 kv net minder vermogen getransporteerd hoeft te worden, zijn er minder kabels nodig ofworden ze lager belast. Dit effect neemt toe indien de decentrale opwekeenheden blindvermogen leveren. De blindvermogenshuishouding wordt verbeterd indien decentrale opwekeenheden blindvermogen aan het net leveren. Ook worden hierdoor investeringen kleiner. Een beperking van het blindvermogenstransport kan bereikt worden door de decentrale opwekeenheden blindvermogen aan het net te laten leveren. De sturing van deze blindvermogenslevering door de beheerder / bedrijfsvoerder van het net moet nog bestudeerd worden. Indien de decentrale eenheden werkzaam vermogen aan het net leveren en blindvermogen opnemen (bijvoorbeeld asynchrone generatoren), kan dit in extreme gevallen ertoe leiden dat het bovenliggende net voornamelijk blindvermogen moet leveren. Indien decentrale opwekeenheden veel blindvermogen opnemen, kunnen er compounderingsproblemen ontstaan door te grote faseverschillen tussen spanningen en stromen. Indien bijvoorbeeld de decentrale opwekeenheden op 10 kv niveau aangesloten zijn en blindvermogen opnemen, wordt de 50/10 kv transformator anders belast dan in andere varianten. In dit geval neemt het werkzame vermogen door de transformator af, maar het blindvermogen toe. Hierdoor wordt het faseverschil tussen spanning en stroom groter. Er zijn compounderingen en metingen die hoekafhankelijk zijn en dus problemen kunnen veroorzaken. Aansluiten van decentrale opwekeenheden op een nieuw 50 kv station brengt hoge investeringen met zich mee en levert weinig voordelen op voor de blindvermogenshuishouding. Duidelijk blijkt dat het inpassen van decentrale opwekking in het net met een nieuw station te duur is en weinig voordelen oplevert met betrekking tot spanningshuishouding en blindvermogen. Het kortsluitvermogen kan de kortsluitvastheid overschrijden indien grote eenheden laag in het net aangesloten worden. Een nadeel van het laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden is de bijdrage tot het kortsluitvermogen. De installaties op 10 kv niveau hebben een lage kortsluitvastheid en de toelaatbare verhoging van het kortsluitvermogen is daarom gering. Indien de decentrale opwekeenheden redelijk groot zijn kan er een overschrijding van het toelaatbare kortsluitvermogen optreden. Hiervoor dienen dan maatregelen genomen te worden. Een andere mogelijkheid is gebruik te maken van meerdere kleine eenheden verdeeld in het 10 kv net. Enkele andere oplossingen hiervoor zijn: installaties met een hogere kortsluitvastheid gebruiken, smoorspoelen gebruiken of Pagina 15

21 Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen aansluiten van een decentrale opwekeenheid met een DC-koppeling. Bij de laatste oplossing draagt de eenheid niet bij aan het kortsluitvermogen. Enkele van bovengenoemde aspecten zijn in tegenspraak met elkaar. Hiermee moet goed rekening gehouden worden. Het laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden heeft voordelen voor de investeringen en blindvermogenshuishouding, maar is nadelig met betrekking tot het kortsluitvermogen op de installaties. Ook kan de invloed op de metingen en compoundering niet verwaarloosd worden. Indien decentrale opwekeenheden op een nieuw 50 kv station aangesloten worden, brengt dit hoge investeringen met zich mee en levert dit weinig voordelen voor de blindvermogenshuishouding. Er zijn dan geen compounderingsproblemen. Dit laatste geldt ook bij het aansluiten van de decentrale opwekeenheden op de 50 kv rail. Deze variant brengt ook minder investeringen in kabels met zich mee dan de variant met een nieuw 50 kv station. Wei zijn er nog hoge investeringen nodig in de 50/10 kv stations, met name in transformatoren. Pagina 16