Kurzbeschreibung
(Deutsch)
|
Dezentrale umrichterbasierte Energieerzeugungsanlagen (EEA) haben für den Netzbetrieb ein kritisches Volumen angenommen. Dazu zählen insbesondere PV-Anlagen, zunehmend aber auch Batterien und Ladestationen. Der Grossteil aller EEA wird ohne Zusatzmassnahmen ans Verteilnetz angeschlossen. Die Branchenempfehlung fordert, dass EEA ab 30 kVA Anschlussleistung über externe Schutzeinrichtungen verfügen müssen. Das Projekt untersucht, ob und wann der externe NA-Schutz und/oder weitere Einstellmöglichkeiten eine adäquate Massnahme zur Erreichung der Schutzziele darstellen. Im ersten Schritt erfolgt eine qualitative Untersuchung und erfasst die technischen Randbedingungen, Erfordernisse und Positionen aller Akteure. Im zweiten Schritt werden in enger Zusammenarbeit mit relevanten Branchenvertretern (VNBs, EEA-Betreiber) repräsentative Fallstudien formuliert und quantitativ untersucht. Daraus werden Empfehlungen für den NA-Schutz von Schweizer EEA für zukünftige Branchenempfehlungen abgeleitet.
|
Kurzbeschreibung
(Englisch)
|
Distributed inverter-based energy generation systems (EEA) have assumed a critical volume for grid operation. These include PV systems in particular, but increasingly also batteries and charging stations. The majority of all EEAs are connected to the distribution grid without additional measures. The industry recommendation requires that EEAs with a connected load of 30 kVA or more must have external protection devices. The project investigates whether and when external NA protection and/or further adjustment options represent an adequate measure for achieving the protection targets. In the first step, a qualitative investigation is carried out and the technical boundary conditions, requirements and positions of all players are recorded. In the second step, representative case studies are formulated and quantitatively investigated in close cooperation with relevant industry representatives (DSOs, EEA operators). From this, recommendations for the NA protection of Swiss EEA will be derived for future industry recommendations.
|
Kurzbeschreibung
(Französisch)
|
Les installations de production d'énergie décentralisées basées sur des convertisseurs (EEA) ont atteint un volume critique pour l'exploitation du réseau. Il s'agit notamment des installations photovoltaïques, mais aussi, de plus en plus, des batteries et des stations de recharge. La majorité des installations électriques autonomes sont raccordées au réseau de distribution sans mesures supplémentaires. La recommandation de la branche exige qu'à partir d'une puissance de raccordement de 30 kVA, les IAP disposent de dispositifs de protection externes. Le projet examine si et quand la protection NA externe et/ou d'autres possibilités de réglage constituent une mesure adéquate pour atteindre les objectifs de protection. La première étape consiste en une étude qualitative et recense les conditions techniques, les exigences et les positions de tous les acteurs. Dans un deuxième temps, des études de cas représentatives sont formulées et analysées quantitativement en étroite collaboration avec des représentants pertinents du secteur (GRD, exploitants d'AEE). Des recommandations pour la protection NA des EEA suisses en seront déduites pour les futures recommandations de la branche.
|
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
|
Gegenstand des Projekts NAEEA+ ist die Überprüfung der Branchenempfehlung bei PV-Anlagen, über 30 kVA Anschlussleistung externe Schutzeinrichtungen vorzusehen. Das Projekt untersucht, ob und wann der externe NA-Schutz und/oder weitere Einstellmöglichkeiten eine adäquate Massnahme zur Erreichung der Schutzziele darstellen.
Das erste Projektjahr (September 2022 – August 2023) wurde erfolgreich abgeschlossen.
In enger Zusammenarbeit mit relevanten Branchenvertretern (VNBs, EEA-Betreiber) wurde durch die Projektteilnehmer die Voraussetzung für eine eingehenden quantitative Analyse geschaffen und erste Ergebnisse geschaffen. Die bisherigen Ergebnisse umfassen folgende Punkte:
1.Projekttreffen und Schulungen (Abschnitt 4.1.2): Mit Beginn des Projekts wurden im 4-Wochenrhytmus Sitzungen des Leitungsausschuss durchgeführt, um den Projektfortschritt zu koordinieren. In den einzelnen Arbeitsgruppen kam es zusätzlich zu etwa viermal so vielen Sitzungen. Ausserdem wurden Zahlreiche Schulungen durch externe Vortragende durchgeführte, darunter Holger Kühn, SMA, VSEK, Netz Oberösterreich und ewz. Weitere Vorträge sind in Vorbereitung (insbesondere Erfahrungen Deutscher VNB).
2.Grundlagendokument (Abschnitt 4.1.1): Auf Basis der Schulungen, des Schweizer Branchendokuments und den Praxiserfahrungen wird im AP1.1 durch VSE (Arbeitskreis Schutztechnik) und Swissolar ein Grundlagendokument zum Hintergrund des NA-Schutzes und der Geschichte der Schweizer Situation erstellt.
3.Branchenumfrage (Abschnitt 4.3): Hauptziel der ersten Projektphase ist es, alle Sorgen und Bedenken rund um den NA-Schutz zu erfassen und in die quantitative Analyse einfliessen zu lassen. Dazu wird im Rahmen des AP1.1 eine Branchenumfrage durchgeführt. Die elektronische Umfrage bei den VSE-Mitgliedern ist erfolgt und ausgewertet. Die Umfrage bei Swissolar ist weitestgehend abgeschlossen. Ausserdem ist eine Umfrage bei den Kontrolleuren (VSEK) in Vorbereitung. Generell ist anzumerken, dass nicht mit grossen Überraschungen zu rechnen ist, da viel Expertise schon im Projektteam vertreten ist. Allerdings dienen die Umfragen A) zur Absicherung, wirklich alle abzuholen und B) bieten die Möglichkeit der Gewichtung, wie gross eine Sorge oder ein Wunsch ausfällt.
4.Dokument zu relevanten Normen (Abschnitt 4.4): Um den Hintergrund der international geltenden Normen zu erfassen, wurde im AP1.2, geleitet durch die FHNW, ein Überblicksdokument erstellt. Bei Sammlung und Review waren viele Teilnehmer involviert. Das Dokument ist abgeschlossen. Hervorzuheben sind die Vergleichenden Darstellungen der Kennlinien zwischen den verschiedenen Ländern. Normen und Standards sind Gegenstand von aktuellen Weiterentwicklungen, die im Projekt abgeschätzt werden müssen. Ausserdem stellt das Projekt selbst einen Beitrag zu der Entwicklung der Normen dar.
5.Störszenarien (Abschnitt 4.2): Zur Gestaltung der quantitativen Fallstudien wurde im AP1.3 die relevanten Fragen zum NA-Schutz erfasst. Basierend auf Workshops mit allen VNBs des Projektteams (Leitung TU Graz), wurden die erfassten Ergebnisse strukturiert und als Störszenarien konkretisiert. Dabei sind im wesentlichen zwei Sorgen erfasst worden: A) dass ein PV-Anlage bei Ausfall des Netzes doch weiter einspeisen könnte und B) dass sich gestützt durch die PV-Anlagen ein ungewolltes Inselnetz bilden könnte. Ein Dokument zu Beschreibung der Szenarien wurde fertig erstellt und wird eventuell im Lauf der Folgeuntersuchungen ergänzt werden. Die beiden Szenarien werden in 3 Arbeitsschritten (Fehleranalyse, Experiment, Simulationen) genauer untersucht.
6.Fehleranalyse (Abschnitt 4.5): In diesem Arbeitspaket wird strukturiert untersucht, was ein mögliches Fehlverhalten eines externen oder internen NA-Schutz darstellt, und wo die Ursachen liegen. Dazu wurden bisher zwei Arbeitsschritte durchgeführt: A) ein Überblicksdokument zu möglichen Fehlern und eine qualitative Abschätzung der Wahrscheinlichkeit wurde erstellt. B) Auf Seiten der Ursachen wurde die 3 Bereiche „Produkt“, „Installation“ und „Einstellungen“ genauer untersucht. Dabei wurde mögliche Einstellfehler anhand verschiedener Geräte abgeschätzt. In einem nächsten Schritt sollen (zusammen mit dem VSEK) noch bekannte Installationsfehler erfasst werden.
7.Testprotokolle und Experimente (Abschnitt 4.6): Für die Technische Untersuchung der Wechselrichter werden in AP1.4 durch die BFH Burgdorf mit einem Hardware-Netzsimulator Abschaltvorgänge anhand echter Wechselrichter (und nicht nur Modellen) untersucht und messtechnisch erfasst (Störschreiber). Die Experimente können das korrekte Abschalten oder das FRT-Verhalten für verschiedene Einstellungen und gegebenfalls Anschlusssituationen dokumentieren. Ausserdem soll das Verhalten von externen Schutzgeräten getestet werden. Es wird auch geprüft, ob die Möglichkeit und ein Mehrwert für das Projekt darin besteht, den Hardware-Simulator mit den Simulationsergebnissen aus AP2 zu koppeln.
8.Simulation Störszenarien (Abschnitt 4.7): In diesem Arbeitspaket 2, geleitet durch die ETHZ, werden die zwei Störszenarien anhand von Modellnetzen quantitativ untersucht. Auf Basis der Vorarbeit im Projekt hat sich die Frage der Weitereinspeisung im Fehlerfall und die mögliche Inselbildung gestellt. Dazu wird die dynamische Simulationsumgebung FlexDYN verwendet, die auch in den BFE-Projekten ACSICON und PRODICON zum Einsatz kam/kommt. Aktuell wird die Inselbildung an einem einem CIGRE Benchmarknetz mit verschiedenen Parametrisierungen der PV-Anlagen und Fehlerdauer getestet. Die Hauptfrage ist, in welchen Konstellationen ein Fehlverhalten (Nicht-Auslösen) ein Risiko darstellt, und welcher Anteil der Wechselrichter so ein Fehlverhalten aufweisen müsste.
Das Projekt liegt im Zeitplan, der technische Schlussbericht soll April 2024 vorliegen.
Dafür werden aus allen Arbeiten Empfehlungen für den NA-Schutz von Schweizer EEA für zukünftige Branchenempfehlungen abgeleitet. Nach der Veröffentlichung der Projektergebnisse wird durch den VSE die Branchenempfehlung überarbeitet. Nach der angepassten Branchenempfehlung wird eine Evaluation des Nutzens, der Auswirkungen und der Akzeptanz durchgeführt.
Zugehörige Dokumente
|
Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
|
The purpose of the NAEEA+ project is to review the industry recommendation to provide external protective devices for PV systems with a connected load of more than 30 kVA. The project is investigating whether and when external NA protection and/or other setting options are an adequate measure for achieving the protection targets.
The first year of the project (September 2022 - August 2023) was successfully completed.
In close cooperation with relevant industry representatives (DSOs, EEA operators), the project participants created the conditions for an in-depth quantitative analysis and produced initial results. The results to date include the following points:
1.Project meetings and training (section 4.1.2): At the start of the project, meetings of the steering committee were held every 4 weeks to coordinate the progress of the project. The individual working groups also held around four times as many meetings. In addition, numerous training courses were held by external speakers, including Holger Kühn, SMA, VSEK, Netz Oberösterreich and ewz. Further presentations are in preparation (in particular experiences of German DSOs).
2. basic document (section 4.1.1): Based on the training courses, the Swiss industry document and practical experience, a basic document on the background to NA protection and the history of the Swiss situation will be drawn up in WP1.1 by VSE (Protection Technology Working Group) and Swissolar.
3. industry survey (Section 4.3): The main objective of the first project phase is to record all concerns and worries relating to NA protection and incorporate them into the quantitative analysis. To this end, an industry survey will be conducted as part of WP1.1. The electronic survey of VSE members has been completed and evaluated. The survey of Swissolar has largely been completed. In addition, a survey of inspectors (VSEK) is in preparation. In general, it should be noted that no major surprises are to be expected, as a great deal of expertise is already represented in the project team. However, the surveys A) serve to ensure that everyone is really involved and B) offer the possibility of weighting the extent of a concern or wish.
4.Document on relevant standards (section 4.4): An overview document was created in WP1.2, led by the FHNW, in order to capture the background of the internationally applicable standards. Many participants were involved in the collection and review. The document has been completed. The comparative illustrations of the characteristic curves between the different countries should be emphasized. Norms and standards are the subject of current further developments, which must be assessed in the project. In addition, the project itself represents a contribution to the development of standards.
5.Disturbance scenarios (section 4.2): To design the quantitative case studies, the relevant questions on NA protection were recorded in WP1.3. Based on workshops with all DSOs in the project team (led by Graz University of Technology), the recorded results were structured and concretized as disruption scenarios. Two main concerns were identified: A) that a PV system could continue to feed into the grid after all if the grid fails and B) that an unwanted island grid could form supported by the PV systems. A document describing the scenarios has been completed and will possibly be supplemented in the course of the follow-up studies. The two scenarios will be examined in more detail in 3 work steps (fault analysis, experiment, simulations).
6.Fault analysis (section 4.5): In this work package, a structured investigation is carried out into what constitutes a possible failure of external or internal NA protection and where the causes lie. Two work steps have been carried out to date: A) an overview document on possible errors and a qualitative assessment of the probability was created. B) In terms of causes, the three areas of "product", "installation" and "settings" were examined in more detail. Possible setting errors were estimated using various devices. In a next step, known installation errors will be recorded (together with the VSEK).
7.Test protocols and experiments (Section 4.6): For the technical investigation of the inverters, in WP1.4 BFH Burgdorf will use a hardware grid simulator to investigate switch-off processes using real inverters (and not just models) and record them using measurement technology (fault recorder). The experiments can document the correct disconnection or the FRT behavior for different settings and, if necessary, connection situations. In addition, the behavior of external protection devices will be tested. The possibility and added value for the project of linking the hardware simulator with the simulation results from WP2 will also be examined.
8.Simulation of fault scenarios (section 4.7): In this work package 2, led by ETHZ, the two interference scenarios are quantitatively investigated using model networks. Based on the preliminary work in the project, the question of further feed-in in the event of a fault and the possible formation of islands has arisen. The dynamic simulation environment FlexDYN, which was/is also used in the SFOE projects ACSICON and PRODICON, is being used for this purpose. Currently, islanding is being tested on a CIGRE benchmark grid with different parameterizations of the PV systems and fault duration. The main question is in which constellations a malfunction (non-tripping) represents a risk and what proportion of the inverters should exhibit such a malfunction.
The project is on schedule, with the final technical report due in April 2024.
To this end, recommendations for the NA protection of Swiss EEA will be derived from all the work for future industry recommendations. Once the project results have been published, the VSE will revise the industry recommendation. An evaluation of the benefits, impact and acceptance will be carried out following the revised industry recommendation.
|
Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
|
L'objet du projet NAEEA+ est de vérifier la recommandation de la branche pour les installations PV de prévoir des dispositifs de protection externes pour les puissances connectées supérieures à 30 kVA. Le projet examine si et quand la protection NA externe et/ou d'autres possibilités de réglage constituent une mesure adéquate pour atteindre les objectifs de protection.
La première année du projet (septembre 2022 - août 2023) s'est achevée avec succès. En étroite collaboration avec les représentants pertinents du secteur (GRD, exploitants d'EEA), les participants au projet ont créé les conditions nécessaires à une analyse quantitative approfondie et ont obtenu les premiers résultats. Les résultats obtenus jusqu'à présent comprennent les points suivants:
1.Réunions de projet et formations (section 4.1.2): Dès le début du projet, des réunions du comité directeur ont été organisées toutes les quatre semaines afin de coordonner l'avancement du projet. Les groupes de travail se sont réunis environ quatre fois plus souvent. En outre, de nombreuses formations ont été dispensées par des intervenants externes, dont Holger Kühn, SMA, VSEK, Netz Oberösterreich et ewz. D'autres conférences sont en préparation (notamment sur les expériences des GRD allemands).
2.Document de base (section 4.1.1) : Sur la base des formations, du document de la branche suisse et des expériences pratiques, un document de base sur le contexte de la protection NA et l'historique de la situation suisse est élaboré dans le PA1.1 par l'AES (groupe de travail Technique de protection) et Swissolar.
3.Enquête sectorielle (section 4.3): L'objectif principal de la première phase du projet est de recenser tous les soucis et préoccupations liés à la protection des NA et de les intégrer dans l'analyse quantitative. Pour ce faire, une enquête sectorielle sera réalisée dans le cadre du PA1.1. L'enquête électronique auprès des membres de l'AES a été réalisée et évaluée. L'enquête auprès de Swissolar est en grande partie terminée. En outre, une enquête auprès des contrôleurs (AESC) est en préparation. D'une manière générale, il convient de noter qu'il ne faut pas s'attendre à de grandes surprises, car une grande partie de l'expertise est déjà représentée au sein de l'équipe de projet. Toutefois, les sondages servent A) à s'assurer de pouvoir vraiment aller chercher tout le monde et B) offrent la possibilité de pondérer l'importance d'une préoccupation ou d'un souhait.
4.Document sur les normes pertinentes (section 4.4): Un document de synthèse a été élaboré dans le cadre du PA1.2, sous la direction de la FHNW, afin d'établir le contexte des normes internationales en vigueur. De nombreux participants ont été impliqués dans la collecte et la révision. Le document est terminé. Il convient de souligner les représentations comparatives des courbes caractéristiques entre les différents pays. Les normes et les standards font l'objet de développements actuels qui doivent être évalués dans le projet. En outre, le projet lui-même contribue à l'évolution des normes.
5.Scénarios de perturbation (section 4.2): Pour la conception des études de cas quantitatives, les questions pertinentes concernant la protection des NA ont été saisies dans le WP1.3. Sur la base d'ateliers avec tous les GRD de l'équipe de projet (direction TU Graz), les résultats saisis ont été structurés et concrétisés sous forme de scénarios perturbateurs. Deux préoccupations principales ont ainsi été recensées : A) le fait qu'une installation PV puisse continuer à alimenter le réseau en cas de panne et B) le fait qu'un réseau d'îlots non souhaité puisse se former grâce aux installations PV. Un document décrivant les scénarios a été rédigé et sera éventuellement complété au cours des études de suivi. Les deux scénarios seront étudiés plus en détail en trois étapes (analyse des erreurs, expériences, simulations).
6.Analyse des erreurs (point 4.5): Dans ce work package, on examine de manière structurée ce qui constitue un éventuel comportement erroné d'une protection NA externe ou interne, et où se situent les causes. Pour ce faire, deux étapes de travail ont été réalisées jusqu'à présent : A) un document de synthèse sur les erreurs possibles et une estimation qualitative de leur probabilité ont été établis. B) Du côté des causes, les 3 domaines "produit", "installation" et "réglages" ont été examinés plus en détail. Les erreurs de réglage possibles ont été évaluées à l'aide de différents appareils. La prochaine étape consistera à recenser (en collaboration avec l'USIC) les erreurs d'installation encore connues.
7.Protocoles de test et expériences (section 4.6): Pour l'examen technique des onduleurs, des processus de déconnexion sont examinés dans le WP1.4 par la HESB de Berthoud à l'aide d'un simulateur de réseau matériel sur la base d'onduleurs réels (et pas seulement de modèles) et saisis par des mesures (enregistreur de perturbations). Les expériences peuvent documenter la déconnexion correcte ou le comportement FRT pour différents réglages et, le cas échéant, différentes situations de raccordement. En outre, le comportement des appareils de protection externes doit être testé. La possibilité et la valeur ajoutée pour le projet de coupler le simulateur de matériel avec les résultats de simulation du WP2 seront également examinées.
8.Simulation des scénarios de perturbation (section 4.7): Dans ce package de travail 2, dirigé par l'EPFZ, les deux scénarios de panne sont étudiés quantitativement à l'aide de réseaux modèles. Sur la base des travaux préliminaires du projet, la question de la poursuite de l'alimentation en cas de panne et de la formation éventuelle d'îlots s'est posée. L'environnement de simulation dynamique FlexDYN, qui a été/est également utilisé dans les projets ACSICON et PRODICON de l'OFEN, est utilisé à cet effet. Actuellement, la formation d'îlots est testée sur un réseau de référence CIGRE avec différents paramétrages des installations PV et différentes durées d'erreur. La question principale est de savoir dans quelles constellations un comportement erroné (non-déclenchement) représente un risque et quelle proportion d'onduleurs devrait présenter un tel comportement erroné.
Le projet est dans les temps, le rapport technique final devrait être disponible en avril 2024. Pour cela, des recommandations pour la protection NA des EEA suisses seront tirées de tous les travaux pour les futures recommandations de la branche. Après la publication des résultats du projet, l'AES révisera la recommandation de la branche. Après la recommandation sectorielle adaptée, une évaluation de l'utilité, de l'impact et de l'acceptation sera effectuée.
|
