Das Projekt VEiN – Verteilte Einspeisung in Niederspannungsnetze – startete im Jahre 2010 mit der Installation von dezentralen Stromerzeugungsanlagen wie PV-Anlagen und Blockheizkraft-werken. Mit VEiN wurde ein Pilotnetz mit vermehrter dezentraler Einspeisung aufgebaut, um den Einfluss dieser Anlagen auf den Betrieb des NS-Netzes und die neuen Herausforderungen für die Verteilnetzbetreiber kennenzulernen. Zur Infrastruktur von VEiN gehörte auch ein um-fangreiches Power-Quality-Messsystem sowie ein Leitsystem zur Überwachung und Steuerung der dezentralen Einspeisungen und einzelner Netzelemente. Im Verlaufe des Projektes VEiN wurden die Anlagen mit elektrischen Speichern, einer mobilen Anlage zur Verstärkung der Einspeisung und einem regulierenden Transformator ergänzt. Weitere Erfahrungen konnten mit dem temporären Einsatz eines Längsreglers gesammelt werden. Die Aufgabe von VEiN bestand darin, die theoretischen Kenntnisse über den Einfluss der ver-mehrten dezentralen Einspeisung auf das Niederspannungsnetz in einem Pilotnetz zu überprü-fen und Lösungsansätze für die zukünftigen betrieblichen Herausforderungen an die Verteil-netzbetreiber aufgrund der vermehrten dezentralen Einspeisung zu ermitteln und zu testen. Zu Beginn ging das Projekt VEiN von der Prämisse aus, dass die dezentrale Einspeisung im NS-Netz stark zunehmen wird. Bis zum Projektabschluss im Jahre 2017 gezeigte sich, dass die Herausforderung für die Verteilnetzbetreiber durch die vermehrte dezentrale Einspeisung mitt-lerweile real vorhanden ist. Die Aufgabe der Verteilnetzbetreiber besteht darin, den Endverbrauchern eine sichere und zu-verlässige Stromversorgung bereitzustellen. Dies beinhaltet, dass die Spannungsqualität ge-mäss der Norm SN EN 50160: 2010 eingehalten werden muss. Somit hat sich das Projekt VEiN stark auf die Analyse der Auswirkungen der dezentralen Einspeisung auf die Spannungsqualität ausgerichtet. Ein weiterer Schwerpunkt im Projekt VEiN war die Erarbeitung der Massnahmen, die ein Verteilnetzbetreiber im Zusammenhang mit der vermehrten dezentralen Einspeisung ergreifen kann oder muss, um den sicheren und zuverlässigen Betrieb des NS-Netzes zu ge-währleisten. In Zusammenarbeit mit Fachhochschulen wurde der optimale Einsatz von Netze-lementen zur Beherrschung der dezentralen Einspeisung teilweise noch auf einer theoretischen Ebene erarbeitet. Mit mehreren Tests während der Projektdauer von VEiN wurde versucht die Grenzen der Ein-speisung zu erreichen. Die Grenzen der dezentralen Einspeisung liegen dort, wo die Grenz-werte der Norm überschritten werden. Natürlich mussten die Tests so gestaltet werden, dass die Grenzen nur erreicht, jedoch nicht überschritten werden, da die zuverlässige und sichere Versorgung der Endverbraucher im NS-Netz von VEiN während der gesamten Projektdauer ge-währleistet sein musste. Mit den zur Verfügung stehenden dezentralen Einspeisungen wurden die Grenzen jedoch nicht erreicht. So musste sich die Analyse auf die relative Änderung der einzelnen Spannungsqualitätskriterien konzentrieren. Dabei zeigte sich, dass durch die DEA (Dezentrale Erzeugungsanlagen) der grösste Einfluss auf den Effektivwert der Spannung aus-geübt wird und dass die Beherrschung des Spannungsanstiegs und der Spannungsschwankun-gen aufgrund des vermehrten Einsatzes der DEA die grösste betriebliche Herausforderung für den Verteilnetzbetreiber sein wird. Zusammenfassung
Die DEA bewirken durch die Aufschaltung auf das NS-Netz mittels Leistungselektronik eine leichte Erhöhung der Spannungsoberschwingungen. Grenzwertverletzungen treten dabei bei Oberschwingungen höherer Ordnung auf, die jedoch keinen relevanten Einfluss auf die Stabi-lität des NS-Netzes haben. Die DEA bewirken auch eine Erhöhung des Flickerpegels und bei DEA mit einphasigem Anschluss eine Erhöhung der Spannungsunsymmetrie. Der Anstieg dieser beiden Spannungsqualitätskriterien liegt unter dem Grenzwert und bewegt sich in der Grös-senordnung, wie sie auch durch die Verbraucher verursacht werden. Zur Beherrschung der durch die DEA verursachten Spannungserhöhungen und Spannungs-schwankungen kann, als mögliche Massnahme, das NS-Netz verstärkt werden. Im Projekt VEiN konnte gezeigt werden, dass Leitungsverstärkungen vor allem beim Anschlusspunkt der DEA und in der unmittelbaren Nähe davon eine Verbesserung bringen und dadurch auch Leitungs-überlastungen vermieden werden können. Als generelle und einzige Massnahme ist jedoch die Netzverstärkung nicht möglich, da damit nicht immer die gewünschten Ergebnisse erreicht werden. Als weitere Massnahmen zur Beherrschung der Spannungsschwankungen können auch regulierende Trafos, Längsregler, die elektrischen Speicher oder die Beeinflussung der DEA in Betracht gezogen werden. Mit einem regulierenden Trafo wird auf das Spannungsniveau im gesamten ab dem Trafo ver-sorgten NS-Netz eingewirkt. Daher muss bei einem Einsatz eines regulierenden Trafos darauf geachtet werden, dass nicht nur die Leitungsstränge mit dezentraler Einspeisung, sondern auch Leitungsstränge, die ausschliesslich Verbraucher versorgen, in die Spannungsregelung einbe-zogen werden. Ein Längsregler wirkt gezielt auf die Spannung eines Leitungsabschnittes ein, d.h. ab der Platzierung des Längsreglers bis zum Leitungsende. Mit einem elektrischen Speicher kann durch den Bezug oder die Einspeisung von Wirk- oder Blindleistung auf die Spannung am Anschlusspunkt des Speichers eingewirkt werden und somit in einem reduzierten Masse auch auf den Spannungsverlauf des jeweiligen Leitungsstrangs. Die Abregelung der Leistung der DEA oder eine Blindleistungsregelung mit den DEA sind weitere Möglichkeiten zur Spannungs-regelung, die im Projekt VEiN getestet wurden. Für eine Einflussnahme auf die DEA durch den Verteilnetzbetreiber ist eine Einigung mit dem Eigentümer der DEA erforderlich, da der Eigen-tümer für die entgangene Produktion eine Entschädigung erwartet. Welche der aufgezeigten Möglichkeiten zur Spannungsregelung die geeignetste ist, muss jeweils für die entsprechende Situation evaluiert und festgelegt werden. Mit dem Projekt VEiN konnten die einzelnen Möglichkeiten zur Spannungsregelung getestet und teilweise optimiert werden. Eine Weiterentwicklung dieser Möglichkeiten liegt darin, dass die einzelnen Netzelemente bezüglich der Spannungsregelung aufeinander abgestimmt wer-den. Der Einbezug von Kurzzeitprognosen bezüglich des Verbrauchs und der Witterung, wie dies in einer Studie zusammen mit einer Fachhochschule erarbeitet wurde, ist eine weitere Möglichkeit für den optimalen Einsatz der Netzelemente zur Reduktion der durch die DEA ver-ursachten Spannungsschwankungen. Der Schlussbericht ist so aufgebaut, dass ein Überblick über die wesentlichen Erkenntnisse aus VEiN durch die Lektüre der Zusammenfassung, des Kapitels 5 «Erkenntnisse aus dem Projekt VEiN» und des Kapitels 6 «Ausblick auf weitere Themen mit DEA» gewonnen werden kann. Die weiteren Kapitel im Schlussbericht zeigen die durchgeführten Aktivitäten und Auswertun-gen des Projektes in zusammengefasster Form auf. Die Details zu den durchgeführten Tests und Auswertungen sowie die im Rahmen des Projektes durchgeführten Studien können aus den Dokumenten in den Anhängen entnommen werden.
