Auswirkungen der Netzintegration von Windkraftanlagen auf die Spannungsstabilität im Nördlichen Verbundsystem Chiles

Die vorliegende Arbeit untersucht die Netzintegration von Windkraftanlagen in das Nördliche Verbundsystem Chiles (SING). Dies ist ein überwiegend thermisches System (96 %) und entspricht etwa 25 % der installierten Gesamtleistung Chiles.

Es versorgt die Kupferbergbauindustrie des Landes, dessen hoher Energiebe­

darf durch ausländische fossile Energieträger gedeckt wird. Das SING hat eine longitudinale Struktur, die verschiedene Herausforderungen für die Netzstabilität mit sich bringt. Außerdem befinden sich die zweckmäßigen Windstandorte auf be­

deutenden Höhen und somit erhöht sich das Ausfallrisiko der Leistungselektronik aufgrund des Einflusses der kosmischen Höhenstrahlung.

Ein liberalisierter Erzeugungsmarkt und der Grid Code erfordern kostengünstige Windkraftanlagen, die die Netzspannung stützen und Fehler durchfahren können.

Doppelt gespeiste Asynchrongeneratoren verfügen über eine reduzierte Halbleiter­

fläche, sind fähig Fehler zu durchfahren und kostengünstiger als Alternativen mit Vollumrichtern.

Die Netzintegration wurde sowohl im Fehlerfall als auch bei sprungartigen Verände­

rungen der Belastung und Erzeugung mit Berücksichtigung des Grid Codes simuli­

ert. Zudem wurde der Einsatz des Crowbar­Schutzes im Fall von Netzstörungen optimiert, der Einfluss der Crowbar­Parameter ermittelt und die maximal mögliche Windkrafteinspeisung im SING untersucht.

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Darío Lafferte

Auswirkungen der Netzintegration von

Windkraftanlagen auf die Spannungsstabilität im Nördlichen Verbundsystem Chiles

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Darío Lafferte

Elektrische Energiesysteme

Auswirkungen der Netzintegration von Windkraftanlagen auf die Spannungsstabilität im Nördlichen Verbundsystem Chiles

9 783862 199860

ISBN 978-3-86219-986-0

Elektrische Energiesysteme

Band 10

Herausgegeben vom

Kompetenzzentrum für Dezentrale

Elektrische Energieversorgungstechnik

Auswirkungen der Netzintegration von

Windkraftanlagen auf die Spannungsstabilität im Nördlichen Verbundsystem Chiles

Darío Lafferte

kassel university

press

als Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieur- wissenschaften (Dr.-Ing.) angenommen.

Erster Gutachter: Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Zacharias Zweiter Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Albert Claudi

Weitere Mitglieder der Prüfungskommission:

Prof. Dr.-Ing. habil. Siegfried Heier Prof. Dr.-Ing. Martin Braun

Einreichung der Dissertation 3. Juni 2014

Tag der mündlichen Prüfung 7. Mai 2015

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar

Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2015 ISBN 978-3-86219-986-0 (print) ISBN 978-3-86219-987-7 (online)

URN: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:0002-39872

© 2015, kassel university press GmbH, Kassel www.uni-kassel.de/upress

Druck und Verarbeitung: Print Management Logistics Solutions, Kassel Printed in Germany

Vorwort

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Vorwort

Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Zeit als Gastwissenschaftler und dann als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Elektrische Energieversor- gungssysteme (EVS) der Universität Kassel. Mein herzlichster Dank gilt all denen, die zum Gelingen dieser Dissertation beigetragen haben.

Mein erster Dank gilt Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Zacharias, Leiter des Fachgebiets Elektrische Energieversorgungssysteme (EVS) und des Kompetenzzentrums für Dezentrale Elektrische Energieversorgungstechnik (KDEE) der Universität Kassel, der durch Diskussionen und Hinweise, sowie wertvolle Anregungen und zahlreiche Ratschläge meine Arbeit unterstützt und betreut hat. Hierfür sowie für die Entwick- lungsmöglichkeiten auf persönlicher und fachlicher Ebene während dieser Zeit danke ich ihm ganz herzlich.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Albert Claudi, Leiter des Fachgebiets Anlagen und Hochspan- nungstechnik, danke ich für die Übernahme des Korreferats. Zudem danke ich Prof. Dr.-Ing. habil. Siegfried Heier für das Interesse an dieser Arbeit und die fach- lichen Ratschläge. Herrn Prof. Dr.-Ing. Martin Braun, Leiter des Fachgebiets Ener- giemanagement und Betrieb elektrischer Netze (e²n), danke ich ebenfalls ganz herzlich für die Unterstützung meiner Arbeit sowie meiner fachlichen Entwicklung.

Bei allen Kolleginnen und Kollegen des Fachgebiets Elektrische Energieversor- gungssysteme bedanke ich mich für die gute Zusammenarbeit, die Hilfsbereit- schaft und die freundliche Arbeitsatmosphäre. Insbesondere möchte ich Frau Anja Clark-Carina, Frau Milena Dias, Dr.-Ing. Likaa Izzat, Herrn Lucas Menezes, Frau Marita Wendt, Dr.-Ing. Mathias Käbisch, Herrn Manuel Günther, Herrn Werner Dö- ring, Herrn Christian Felgemacher, Herrn Wolfram Kruschel, Herrn Volker Berge und Herrn Bernhard Siano für ihre Unterstützung während meiner Promotion dan- ken.

Außerdem möchte ich allen meinen Kolleginnen und Kollegen des Fachgebiets Energiemanagement und Betrieb elektrischer Netze für ihre unerlässliche Unter- stützung meiner Arbeit, ihre eingeschränkte Hilfsbereitschaft und die ausgezeich- nete Zusammenarbeit. Insbesondere möchte ich mich bei Herrn Gustav Lammert, Herrn Dr. Jan Hegemann und Herrn Dr. Stefan Gehler bedanken.

Der chilenischen Kommission für wissenschaftliche und technologische For- schung (CONICYT) danke ich für die Unterstützung meiner Promotion. Außerdem danke ich meiner Heimatuniversität in Chile, die Universidad de Tarapacá, sowie dem chilenischen Zentrum für erneuerbare Energien (CER). Weiterhin danke ich folgenden chilenischen Kollegen, denn ohne ihre Hilfe wäre das Gelingen dieser Arbeit nicht möglich gewesen: Herrn Robert Marín, Herrn Roberto Gallardo, Herrn Prof. Idelfonso Harnisch, Herrn Rodrigo Cáceres und Frau Magdalena Cam- pusano.

Dem deutschen Unternehmen DIgSILENT GmbH danke ich für die Unterstützung meiner Arbeit durch die Erteilung einer Studentenlizenz für die Nutzung der Netz- berechnungssoftware PowerFactory.

Zudem danke ich Herrn Eric Deutschmann, Herrn Malte Willich, Frau Janina Hir- net, Herrn Antonio Villalta, Herrn Ignacio Fuenzalida, Herrn Leopoldo Saavedra und Frau Franziska Kößler für ihre unerlässliche Hilfe. Ein besonderer Dank gilt Frau Sabine Spelsberg und Herrn Uwe Spelsberg für alle ihre Unterstützung.

Schließlich möchte ich mich ganz speziell bei meinen Eltern und meiner Schwester für ihren ständigen Rückhalt bei meinem Ausbildungsweg und bei meiner Frau Klaudia Palik für ihre Unterstützung, ihr Vertrauen und ihre bedingungslose Liebe bedanken.

Darío Lafferte

Kurzfassung

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Kurzfassung

Das Nördliche Verbundsystem Chiles (SING) ist ein überwiegend thermisches System (96%) und entspricht etwa 25% der installierten Gesamtleistung des Lan- des. Es versorgt die Kupferbergbauindustrie, die fundamental für die Wirtschaft Chiles ist. Der hohe Energiebedarf wird durch ausländische fossile Energieträger gedeckt, sodass die Reduktion der importierten Energieressourcen und die Diver- sifizierung des Energiemixes durch eigene erneuerbare Energiequellen ökono- misch und strategisch sinnvoll sind. Das SING hat eine longitudinale Struktur we- gen der Landesgeografie, sowie der großen Entfernungen zwischen den Erzeu- gern und den Lasten. Dies bringt verschiedene Herausforderungen für die Netz- spannungsstabilität mit sich. Außerdem befinden sich die zweckmäßigen Wind- standorte auf bedeutenden Höhen und somit erhöht sich das Ausfallrisiko der Leis- tungselektronik aufgrund des Einflusses der kosmischen Höhenstrahlung. Ein libe- ralisierter Erzeugungsmarkt, sowie der entsprechende Rechtsrahmen und der neue Grid Code erfordern kostengünstige Alternativen bzw. Windkraftanlagen (WKA), die die Netzspannung am Netzanschlusspunkt stützen können, indem sie Fehler durchfahren und während einer Störung Blindleistung bereitstellen. Doppelt gespeiste Asynchrongeneratoren (DFIG) erfüllen die Anforderungen der chileni- schen Netzanschlussregeln und verfügen über kleinere Halbleiterflächen und niedrigere Investitionskosten als die Alternativen mit Vollumrichtern. Eine Netzin- tegration von auf DFIG basierenden WKA bedeutet für das Netz weitere Schwie- rigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Spannung. Die Netzintegration wurde so- wohl im Fehlerfall als auch bei sprungartigen Veränderungen der Belastung und Erzeugung mit Berücksichtigung der Netzanschlussregeln simuliert. Zudem wurde der Einsatz des Crowbar-Schutzes im Fall von Netzstörungen optimiert, der Ein- fluss der Crowbar-Parameter ermittelt und die maximal mögliche Windkrafteinspei- sung im SING untersucht.

Abstract

The Chilean Northern Interconnected System (SING) is a highly predominant ther- moelectric power system (96%) and corresponds about 25% of the entire installed capacity of Chile. It powers the cooper mining industry, which is fundamental for the Chilean economy. The high power demand is covered through missing foreign fossil energy sources, therefore a reduction of the imported energy resources and the energy matrix diversification through own renewable energy resources are economic and strategic appropriate. The SING has a longitudinal structure be- cause of the country’s geography as well as the huge distances between power plants and loads, bringing different challenges for the grid voltage stability. In ad- dition, the convenient wind locations are situated at considerable heights and con- sequently the failure risk of the power electronic increases due to the cosmic rays influence. A deregulated generation market and the new grid code require cost- efficient alternatives and wind energy converters (WEC), which are capable of sup- porting the grid voltage at the connection point by riding through grid faults and providing reactive power during disturbances. Doubly fed induction generators (DFIG) fulfil fault ride through requirements and dispose of a limited semiconduc- tors surface with low investment costs in comparison with alternatives with full- scale power converters. A power system integration of DFIG-based WEC adds further difficulties to the grid keeping line voltage within the tolerance range. The wind power integration was simulated during faults and at quick changes of loads and power generation, considering the new grid code requirements. Moreover, the application of the crowbar protection against grid disturbances has been opti- mised. The influence of the crowbar parameters was determined and the maximal feasible wind power feeding into the SING was evaluated.

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

Vorwort ... 5

Kurzfassung ... 7

Abstract ... 8

Inhaltsverzeichnis... 9

Abbildungsverzeichnis ... 11

Tabellenverzeichnis... 13

Abkürzungsverzeichnis ... 14

Formelzeichen und Indizes ... 15

1. Einleitung ... 17

1.1 Überblick ... 17

1.2 Motivation ... 21

1.3 Ziele der Arbeit ... 22

2. Rahmenbedingungen für die Windkraftintegration in Chile... 24

2.1 Chilenischer Rechtsrahmen für die Windenergie ... 24

2.2 Windpotenzial Chiles ... 27

2.3 Das chilenische Stromsystem ... 30

2.4 Einfluss der kosmischen Höhenstrahlung auf dem SING-Gebiet ... 31

3. Das Nördliche Verbundsystem Chiles SING ... 35

3.1 Merkmale des SING ... 35

3.2 Netzmodell des SING ... 37

4. Spannungsstabilität mit Windkraftanlagen im Netzverbund... 40

4.1 Spannungsstabilität in Übertragungsnetzen ... 40

4.1.1 Spannungsstabilitätsklassifizierung ... 40

4.1.2 Analyse der Spannungsstabilität ... 41

4.1.3 Spannungsqualität ... 42

4.2 Stabilität von Asynchrongeneratoren ... 43

4.3 Auswirkungen auf die Spannung der WKA im Netzverbund ... 47

4.3.1 Auswirkungen im Normalbetrieb ... 47

4.3.2 Auswirkungen im Fehlerfall ... 48

4.3.3 Durchfahren eines Fehlers ... 49

4.4 Blindstrombereitstellung während eines Fehlers ... 50

5. Modellierung von Windkraftanlagen basierend auf doppelt gespeisten

Asynchrongeneratoren ... 54

5.1 Begründung der Auswahl des DFIG für die vorhandene Arbeit ... 54

5.2 Überblick ... 55

5.3 Das aerodynamische Modell ... 56

5.4 Mechanisches Modell ... 58

5.5 Pitchregelung ... 60

5.6 Regelung von WKA basierend auf DFIG ... 60

5.6.1 Rotorseitiger Umrichter (RSU) ... 62

5.6.2 Netzseitiger Umrichter (NSU) ... 63

5.7 Mathematische Modellierung des DFIG ... 64

5.8 Crowbar-Schutzsystem des DFIG ... 67

5.8.1 Einleitung ... 67

5.8.2 Die Crowbar ... 68

6. Simulationen der Netzintegration von Windkraftanlagen in das SING .... 71

6.1 Modell in PowerFactory der WKA für die Simulationen ... 72

6.2 Lastflussberechnungen ... 73

6.3 Kurzschluss am Anschlusspunkt des Windparks Calama Norte ... 77

6.4 Lastabwurf ... 84

6.5 Fehlerfall im Kraftwerk Tocopilla ... 87

6.6 Maximale Windkrafteinspeisung der untersuchten Windstandorte ... 92

6.7 Einfluss des Crowbar-Schutzsystems beim Durchfahren eines dreiphasigen Kurzschlusses ... 95

6.8 Massiver Stromausfall (Blackout) ... 101

7. Zusammenfassung ... 104

Literaturverzeichnis ... 110

Abbildungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1.1 Weltwindkraftleistungskapazität ... 17

Abb. 1.2 Marktprognose der Windkraft 2013 – 2017 ... 18

Abb. 2.1 Reformprozess der chilenischen Gesetzgebung ... 25

Abb. 2.2 Prozentuale Übertragungsgebühren für NKEE-Generatoren ... 25

Abb. 2.3 Windkarte der SING-Fläche ... 29

Abb. 2.4 Windprofil für das wichtigste Bergbaugebiet Chiles ... 29

Abb. 2.5 Windstandorte für die Integration von WKA ... 30

Abb. 2.6 Berechnete Ausfallrate im Vergleich zum Feldparameter S ... 32

Abb. 2.7 Flächennormierte FIT-Raten von Halbleiterschaltelementen in Abhängigkeit von der Spannungsbelastung ... 33

Abb. 3.1 Vereinfachtes Einliniendiagramm des SING ... 36

Abb. 3.2 Brutto-Spitzenerzeugung des SING ... 36

Abb. 4.1 Spannungsanforderung für Windparks laut chilenischer Norm ... 43

Abb. 4.2 Elektrisches Drehmoment eines Asynchrongenerators versus die Rotorgeschwindigkeit ... 45

Abb. 4.3 Spannungsverhalten an den Generatorklemmen beim Durchfahren eines Fehlers ... 48

Abb. 4.4 Spannungsanforderungen verschiedener Netzanschlussregeln für WKA am Netzanschlusspunkt beim Durchfahren eines Fehlers ... 50

Abb. 4.5 Ersatzschaltbild einer WKA im Netzverbund während eines Kurzschlusses ... 51

Abb. 4.6 Spannungserhöhung im Fehlerfall durch Blindstromeinspeisung ... 53

Abb. 5.1 DFIG-System ... 55

Abb. 5.2 Blockdiagram eines DFIG ... 56

Abb. 5.3 Zwei-Massenmodell einer auf DFIG basierenden WKA zur Netzstabilitätsanalyse ... 59

Abb. 5.4 Blockdiagramm der Pitchregelung ... 60

Abb. 5.5 Regelungskonzept einer auf DFIG basierenden WKA ... 61

Abb. 5.6 Regelungsblockdiagramm des RSU ... 62

Abb. 5.7 Regelungsdiagramm des NSU ... 64

Abb. 5.8 Ersatzschaltbild des DFIG mit RSU ... 64

Abb. 5.9 Ersatzschaltbild eines DFIG mit eingesetztem Crowbar- Schutzsystem ... 70

Abb. 6.1 Netzmodell der WKA in PowerFactory ... 73

Abb. 6.2 Ausschnitt des SING mit dem Windpark Calama Norte ... 76

Abb. 6.3 Windpark Calama Norte ... 77

Abb. 6.4 Spannungen in der Nähe des Windparks ... 78

Abb. 6.5 Leiter-Erde-Spannung an den Generatorklemmen der WKA ... 79

Abb. 6.6 Wirk- und Blindleistung des Windparks ... 79

Abb. 6.7 Rotorstrom ... 80

Abb. 6.8 Luftspaltdrehmoment des DFIG-Generators ... 81

Abb. 6.9 Mechanisches Drehmoment des DFIG-Generators ... 81

Abb. 6.10 Drehzahl ... 81

Abb. 6.11 Turbinenleistung ... 82

Abb. 6.12 Pitchregelung ... 82

Abb. 6.13 Spannung in der Klemmleiste Águila Quiborax ... 83

Abb. 6.14 Wirk- und Blindleistung während der Lastabwurfe der Verbräuche El Abra und Radomiro Tomic ... 84

Abb. 6.15 Spannung [p.u.] der SS El Abra, Radomiro Tomic, Crucero und der DFIG-Klemmen ... 85

Abb. 6.16 PV-Kurven der Lasten El Abra und Radomiro Tomic ... 85

Abb. 6.17 Wirk- und Blindleistung des Windparks WP1 ... 86

Abb. 6.18 Turbinenleistung, Drehzahl und Pitchregelung der WKA ... 87

Abb. 6.19 Kraftwerk Tocopilla ... 88

Abb. 6.20 Wirk- und Blindleistung der Einheiten U12 und U16 ... 89

Abb. 6.21 Spannungen wichtiger Knoten ... 90

Abb. 6.22 Rotorstrom der WKA ... 90

Abb. 6.23 Wirk- und Blindleistung des Windparks WP1 ... 91

Abb. 6.24 Turbinenleistung, Drehzahl und Pitchregelung ... 92

Abb. 6.25 Rotorstrom des DFIG G1 ... 96

Abb. 6.26 Rotorströme der DFIG G1 und G2 für tbypassG₁ 60ms und 2 40 tbypassG ms ... 97

Abb. 6.27 Rotorströme in der DFIG G1 und G2 für tbypassG₁ 60ms und 2 10 tbypassG ms ... 97

Abb. 6.28 Spannung der WKA an den Generatorklemmen ... 98

Abb. 6.29 Rotorströme für verschiedene Crowbar-Ersatzwiderstandswerte ... 99

Abb. 6.30 Blindleistungsfluss der Anlagen ... 100

Abb. 6.31 Rotorströme bei optimalem Crowbar-Widerstand ... 100

Abb. 6.32 Einliniendiagramm des SING mit den betroffenen Knoten wegen des Stromausfalls ... 102

Abb. 6.33 Rotorstrom und Klemmenspannung der WKA ... 102

Abb. 6.34 Turbinenleistung und Drehzahl ... 103

Tabellenverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1.1 Installierte Leistung nach Kraftwerktyp in den Verbundnetzen ... 30

Tabelle 3.1 Installierte Brutto-Leistung nach Kraftwerktyp (Nov. 2013) ... 35

Tabelle 3.2 Jährliche Energieerzeugung des SING (GWh) ... 37

Tabelle 6.1 Spannungsabweichungen der Lastflussberechnungen mit und ohne Windkrafteinspeisung ... 74

Tabelle 6.2 Gesamtnetzbilanz des SING ... 75

Tabelle 6.3 Lastfluss für die SS El Abra mit Windkrafteinspeisung ... 75

Tabelle 6.4 Dreipolige Kurschlussberechnung ... 76

Tabelle 6.5 Erzeugungseinheiten des Kraftwerks Tocopilla ... 88

Tabelle 6.6 Anschlusspunkte für die Windkrafteinspeisung ... 93

Tabelle 6.7 Maximale Windkrafteinspeisung der Windstandorte ohne SING- Modifizierung ... 93

Tabelle 6.8 Spannungen ohne und mit Windkrafteinspeisung ... 94

Tabelle 6.9 Maximale Windkrafteinspeisung mit Modifizierungen ... 95

Abkürzungsverzeichnis

CDEC-SINC: Lastverteilungszentrum des Zentralen Verbundsystems Chiles (Centro de Despacho Económico de Carga del SIC)

CDEC-SING: Lastverteilungszentrum des Nördlichen Verbundsystems Chiles (Centro de Despacho Económico de Carga del SING)

CER: Zentrum für Erneuerbare Energien Chiles (Centro de Energías Re- novables)

CNE: Chilenische Energiekommission (Comisión Nacional de Energía) CORFO: Verband für die Produktionsförderung Chiles (Corporación de Fo-

mento de la Producción)

DFIG: Doppelt gespeister Asynchrongenerator FIT: Ausfallrate (failure in time)

GTO: Gate turn-off thyristor

GuD: Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk GWEC: Global Wind Energy Council

HGÜ: Hochspannungsgleichstromübertragung HöS: Höchstspannung

HS: Hochspannung

IGBT: Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode MPT: Maximum Power Tracking

MTBF: Mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (mean time between fai- lures)

NKEE: Nicht-konventionelle erneuerbare Energien NSU: Netzseitiger Umrichter

LF: Leistungsfaktor

PCC: Point of common coupling (Anschlusspunkt) PMSG: Permanentmagneterregter Synchrongenerator RSU: Rotorseitiger Umrichter

SIC: Zentrales Verbundsystem Chiles (Sistema Interconectado Central) SING: Nördliches Verbundsystem Chiles (Sistema Interconectado del

Norte Grande)

SS: Sammelschiene STATCOM: Static synchronous compensator WKA: Windkraftanlage

Abkürzungen, Formelzeichen und Indizes

Formelzeichen und Indizes

Lateinische Formelzeichen

A: Rotorkreisfläche BF: Beschleunigungsfaktor D: Dämpfung I, i: Stromstärke J: Trägheit K: Steifigkeit

N: Übersetzungsverhältnis des Getriebes P: Wirkleistung

PWM: Modulationsindex Q: Blindleistung

r: Rotorradius R: Widerstand S: Scheinleistung s: Schlupf

T: Drehmoment tbypass: Bypass-Zeit

U, u: Spannung

ü: Übersetzungsverhältnis des Stromrichters v: Windgeschwindigkeit

X: Reaktanz

Z: Impedanz

Griechische Formelzeichen

β: Blatteinstellwinkel

η: Spannungsfaktor

λ: Schnelllaufzahl

ρ: Luftdichte τ: Zeitkonstante ψ: Flussverkettung Ω: Mechanische Drehzahl

ω: Winkelgeschwindigkeit

Indizes (tiefgestellt)

0: Bezugsgröße c: Kapazitiv AC: Wechselstrom DC: Gleichstrom F: Fehler G: Generator k: Kurzschluss

n: Nennwert

R, r: Rotor cr: Crowbar

M: Mechanisch

T: Windturbine

S, s: Ständer

WKA: Windkraftanlage

w: Wind

E: Elektrisch

NL: no-load

d: d-Koordinate

q: q-Koordinate

syn: synchronisch

Indizes (hochgestellt)

Soll: Sollwert

WKA: Windkraftanlage

1. Einleitung

1. Einleitung

1.1 Überblick

Die erneuerbaren Energien spielen zurzeit eine wichtige Rolle hinsichtlich des Auf- baus einer nachhaltigen Energieversorgung im Zusammenhang mit einem wirksa- men Klimaschutz, sowie der Begrenzung der Treibhausgasemissionen und der Diversifizierung des Energiemixes. Im Bereich erneuerbarer Energien sind die Windkraftanlagen (WKA) eine der am schnellsten wachsenden und weltumfassen- den Technologien zur Stromerzeugung mit einem kumulierten jährlichen Markt- wachstum von mehr als 16% bis Ende 2014 und trotz der derzeitigen Weltwirt- schaftslage besteht eine starke Wachstumsrate weiterhin [1]. Bis Juli 2014 betrug weltweit die installierte Windkraftleistung 336 GW, 17 GW davon sind in den ersten sechs Monaten 2014 installiert worden [2] und eine Gesamtleistung von 369 GW wurde bis Ende 2014 installiert [1]. In den Abbildungen 1.1 und 1.2 wird die ge- samte installierte Windkraftleistung dargestellt.

Abb. 1.1 Weltwindkraftleistungskapazität (Quelle für Basisdaten aus [1] und [3])

Das rasche Wachstum der Windkraft in den letzten Jahren, der Rückgang der In- vestitionskosten der Turbinen und der Preisanstieg der fossilen Brennstoffe er- möglichen ein gutes Szenario für die Entwicklung der Windenergie. Nach aktuellen Marktprognosen der Windkraft wird nach Abschätzungen weltweit eine insgesamt installierte Leistung von 536,13 GW bis 2017 erwartet (siehe Abb. 1.2) und die Windindustrie erweitert sich auch geografisch mit neuen Projekten in Lateiname- rika, Afrika und Asien [1].

6,1 7,6 10 14 17 24 31 39 48 59 74 94 121 159

198 238

283318 370

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Weltwindkraftleistungskapazität [GW]

Abb. 1.2 Marktprognose der Windkraft 2013 – 2017 (Quelle GWEC¹)

Die Investitionskosten einer WKA variieren gemäß z.B. der angewendeten Tech- nologie oder dem Standort, jedoch entfällt der größte Kostenanteil auf die Turbine.

Typischerweise fallen dementsprechend 75% der Gesamtkosten für die Turbine an. Sobald die WKA im Betrieb sind, bestehen keine Treibstoffkosten, sondern lediglich Betriebs- und Wartungskosten (O&M²), die im Vergleich mit Gaskraftwer- ken, deren O&M 40-70% der Gesamtkosten betragen, gering sind [4] (Der Rest entspricht den Gaskosten). Obwohl die Arbeitskosten für den Aufbau einer WKA in Entwicklungsländern deutlich geringer als in den Industrienationen wären, stellt die sichere Finanzierung der Projekte weiterhin in schwächeren Märkten eine ernstzunehmende wirtschaftliche Barriere für die Windkraftentwicklung dar [5]. Die Schwierigkeiten für eine sichere Finanzierung entstehen z.B. aufgrund der hohen Transportkosten der Anlagen oder dem Mangel an qualifizierten Fachkräften vor Ort.

Im Gegensatz zum Marktwachstum der Windenergie und der Zunahme der instal- lierten Windkraftleistung im Netzverbund, ist es der technischen Literatur zu ent- nehmen, dass eine wachsende Energieeinspeisung aus WKA zu unterschiedli- chen Betriebsproblemen der Übertragungsnetze führt [6,7]. Dies bedeutet im End- effekt neue Herausforderungen für den Netzbetreiber wie z.B. beim Fall in Nord- deutschland, wo die Windenergieeinspeisung den regionalen Bedarf bereits zeit- weise überschreitet.

Diese Situation stellt nicht nur Probleme für den Normalbetrieb dar, sondern auch wenn Störungen im Übertragungsnetz auftreten. Verschiedene Stabilitätsstudien

1 GWEC: Global Wind Energy Council

2 O&M: Operation and Maintenance Costs

1. Einleitung

ergaben, dass eine hohe Einspeisung aus WKA im Fehlerfall zu Spannungsinsta- bilitäten im Verbundnetz führen kann [8,9]. Unterschiedliche Netzanschlusskon- zepte und Betriebsweisen der WKA sind Gründe für die Spannungsinstabilitäten, die im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken zu einem unterschiedlichen Ver- halten im Fehlerfall führen. Vornehmlich ist die niedrige Spannungsstützung der WKA eine ernstzunehmende Problematik der Netze [10]. Das trifft sowohl auf die WKA die im Fehlerfall vom Netz getrennt werden, als auch auf die WKA mit Asyn- chrongeneratoren, die trotz des Fehlers am Netz verbleiben, zu. Diese am Netz verbleibenden WKA mit Asynchrongeneratoren nehmen zusätzliche Blindleistung vom Netz auf, sodass sie keine stützende Funktion für die Spannungsstabilität im Netz haben. Neue WKA werden mittels eines Umrichters an das Netz angeschlos- sen und können wegen der Anlagensicherheit nur eine limitierte Unterstützung der Spannungsstabilität leisten. Stattdessen werden konventionelle Kraftwerke ge- plant und ausgelegt, damit sie ihre Energieeinspeisung bei Netzfehlern nicht un- terbrechen, sodass sie aktiv die Netzstabilität unterstützen können und im Fehler- fall nur eingrenzend auf den Spannungstrichter wirken [11].

Prinzipiell wurden zwei Strategien für das Verhalten der WKA im Fehlerfall einge- setzt, dies bedeutet, die WKA werden entweder sofort vom Netz getrennt oder eine bestimmte Zeit am Netz gelassen [12]. Dieses Konzept wird als „Durchfahren ei- nes Fehlers“ bezeichnet. Aus diesem Grund und um damit die Spannungsstabilität und die Netzsicherheit zu gewährleisten, sind in mehreren Ländern - wie auch in Chile - neue Netzanschlussregeln verabschiedet worden [13,14,15,16]. Diese Netzanschlussregeln haben den bestimmten Zweck, dass die Trennung vom Netz der WKA im Fehlerfall vermieden wird, so wie es bei konventionellen Kraftwerken der Fall ist, die bei Spannungsbrüchen nicht sofort vom Netz getrennt werden sol- len, damit sie den Fehler durchfahren. Darüber hinaus haben WKA mit DFIG³- Technologie, die fähig sind einen Fehler zu durchfahren, einen Vorteil bezüglich der Netzintegration im Gegensatz zu den Asynchrongeneratoren mit direkter Netz- kopplung (ASG). Allerdings haben DFIG-Generatoren 5% höherer Herstellungs- kosten [17]. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Anwendung von DFIG- Generatoren. Diese Auswahl wird während der Ausarbeitung dieser Forschungs- arbeit bekräftigt werden. Im Hinblick auf die Netzsicherheit bieten insbesondere die auf DFIG basierenden WKA durch die direkte Netzkopplung des Ständers die Möglichkeit zur Lieferung erhöhter Kurzschlussleistung, währenddessen der Läu- fer ebenfalls mittels eines bidirektionalen IGBT⁴-basierten Umrichters mit einem Gleichstromzwischenkreis mit dem Netz verbunden wird, der üblicherweise 30%

der Generatornennleistung beträgt. Der DFIG ist derzeit einer der am häufigsten verwendeten Generatoren für WKA im Netzverbund.

3 DFIG: Doppelt gespeister Asynchrongenerator (doubly fed induction generator).

4 IGBT: Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulated-gate bipolar transistor)

Jedoch werden die Auswirkungen der WKA im Netzverbund nicht nur durch das Fehlerstrategieverfahren, sondern auch durch die Eigenschaften des elektrischen Systems beeinflusst [18]. Dies bedeutet, dass die Topologie des Netzes und die möglichen Einspeisungs- und Verbrauchspunkte eine wichtige Rolle bei der In- tegration von WKA spielen. Deshalb sind ebenfalls die Übertragungssystemkapa- zität, die Spannungsregelung und die Energieerzeugung von Bedeutung.

Bisherige Studien konzentrierten sich auf die Auswirkungen der WKA auf Ver- bundsysteme mit vermaschten Übertragungsnetzen [8,10,19]. Andere Netzstruk- turen, wie longitudinale Netze, blieben bislang unberücksichtigt [20]. Der geringe Vermaschungsgrad der longitudinalen Übertragungssysteme, zusammen mit den typischen großen Entfernungen zwischen den Erzeugungskraftwerken und den Lasten, führen zu Problemen in der Systemspannungsstabilität [21,22]. Demge- genüber tendieren longitudinale Netze wegen des niedrigen Netzvermaschungs- grades zu Spannungsinstabilitäten [22-24]. Folglich ist es eindeutig, dass eine hohe Integration von WKA in einem longitudinalen Verbundsystem anders als in vermaschten Netzen auf die Spannungsstabilität einwirkt. Demzufolge sind die entsprechenden Studien im Bereich Netzintegration von WKA, die auf der Basis eines vermaschten Netzes erstellt worden sind, wie es der Fall z.B. in Europa ist, auf longitudinale Netze nicht direkt anwendbar. Darüber hinaus bestehen die chi- lenischen Verbundsysteme wegen der Landesgeografie aus longitudinalen Net- zen mit einem niedrigen Vermaschungsgrad [22,23]. Das gesamte Stromsystem Chiles ist in zwei großen Verbundsystemen und zwei kleinen Inselsystemen ge- gliedert aufgrund der Landesgeografie und der großen Entfernungen. Der Fokus der vorliegenden Arbeit ist die Windkraftnetzintegration im Nördlichen Verbund- system Chiles SING⁵ und ihre Auswirkungen auf die Spannungsstabilität. Es er- folgt eine Berücksichtigung des chilenischen Rechtsrahmens, der bisherigen durchgeführten Studien zur Einschätzung des Windpotenzial Chiles, der Bedin- gungen bezüglich der Landesgeografie, der neuen chilenischen Netzanschluss- norm und der wirtschaftlichen und nicht-wirtschaftlichen Barrieren der Windener- gie in Chile.

5 SING: Nördliches Verbundsystem Chiles (Sistema Interconectado del Norte Grande).

1. Einleitung 1.2 Motivation

Chile ist ein Entwicklungsland⁶, das eine gewisse wirtschaftliche Stabilität in der Region erreichte. Dennoch ist die Energieunabhängigkeit ein wichtiger Bestandteil und ein bedeutender Schritt auf dem Weg zur Industrialisierung. Die Herausforde- rung besteht für Chile (da alle Energieressourcen diverse Risiken in Bezug auf die Versorgung besitzen) darin, eine gewichtige Energiesicherheit und die Diversifi- zierung des Energiemixes durch die Beschaffung eigener Energiequellen, sowie durch fremde, vertrauenswürdige bzw. zuverlässige Energielieferanten zu errei- chen [25-27]. Chile verfügt nicht, im Gegensatz zu seinen südamerikanischen Nachbarn, über eigene inländische fossile Brennstoffe und ist erheblich abhängig von importierten Energieträgern. Diese Situation führte deshalb im vergangenen Jahrzehnt zu regelmäßiger Energieknappheit. Obwohl das Land über ein großes Wasserkraftpotenzial verfügt und eine bereits bedeutende installierte Wasserkraft- kapazität besitzt, ist Chile ebenso von langen Trockenperioden gefährdet [5,28].

Während der Gaskrise im Jahre 2004 mit Argentinien, wurden vorzugsweise Die- selgeneratoren mit nachfolgender Energiekostenerhöhung eingesetzt. Laut [29] ist die Energieträgerverfügbarkeit bei einer Energiekrise kurzfristig gesehen flüchtig (Wasser und argentinisches Gas). Der chilenische Energiemix ist das Resultat der Auswahl von kostengünstigen Energieträgern durch die Strommarktliberalisierung und die Versorgungssicherheit wurde aber nur durch die Unterzeichnung zuver- lässiger Verträge und Protokolle gewährleistet, ohne dass technische Maßnahmen ergriffen wurden, wie z.B. die Gasspeicherung zur Regulierung von Versorgungs- unterbrechungen und die Berücksichtigung der hohen derzeitigen Energiekosten [30].

Angesichts des Mangels an eigenen inländischen fossilen Ressourcen und der Energieknappheitsgefahr durch Trockenperioden, sowie der Unbeliebtheit der Kernkraftalternative wegen des Umweltschutzes und der seismischen Kondition Chiles, ist die Nutzung von erneuerbaren Energieträgern zur Stromerzeugung die einzige Alternative zur Energiemixdiversifizierung aus eigenen Energiequellen.

Windkraft hat sich als eine konkurrenzfähige Technologie erwiesen und ist zurzeit die entwickelteste nicht-konventionelle erneuerbare Energietechnologie in Chile [5]. Chile verfügt über ein Brutto-Windpotenzial von ca. 40 bis 44 GW [5,31,32,33,34,35] entlang des kontinentalen Staatsgebiets und laut des CDEC-

6 Laut Angaben des International Statistical Institute ISI, gilt Chile als Entwicklungsland, obwohl das Land gemäß Informationen der Weltbank ein Pro-Kopf-BNE von 14.280 USD (Atlas-Methode) und als Mitglied der OECD, als Nation mit hohem Einkommen eingestuft wird. Chile wird seitens der DAC-Liste (Aus- schuss für Entwicklungshilfe) als Empfänger öffentlicher Entwicklungshilfe (ODA) eingeordnet (2013).

SING⁷, des CDEC-SIC⁸, und des CER⁹ sind bisher lediglich 832 MW installierter Windkraftleistung in Chile vorhanden; davon befinden sich 740 MW im SIC, 90 MW im SING und 2 MW im Inselsystem Ayséns [36,37,38]. Das SING hatte bis De- zember 2013 keine Windkrafteinspeisung, wird überwiegend mit fossilen Brenn- stoffen betrieben und versorgt einen enormen und wichtigen Teil der chilenischen Bergbauindustrie. Seit März 2014 ist der Windpark „Valle de los Vientos“ im Be- trieb (90 MW installierter Leistung). Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt auf der Netzintegration von WKA und ihrer Auswirkungen auf die Spannungsstabilität des SING.

1.3 Ziele der Arbeit

Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist einen Beitrag zur Netzintegration von WKA in das SING zu leisten. Angesichts seiner longitudinalen Struktur wird die Arbeit auf die Untersuchung der Auswirkungen auf die Spannungsstabilität von implementierten Windparks innerhalb des SING fokussiert. Die Auswirkungen der WKA-Einspeisung auf ein Übertragungsnetz sind von der Fehlerklärungsstrategie gegenüber Spannungseinbrüchen, der angewendeten Generatortechnologie und dem Netzanschlusskonzept abhängig. Demzufolge werden dynamische Untersu- chungen im Zeitbereich zur Analyse der Aufrechterhaltung der Spannung bei sprungartigen Veränderungen in der Belastung oder Erzeugung und im Fehlerfall durchgeführt. Darüber hinaus wird die maximale Windleistungseinspeisung mit an- gemessener Belastung des Übertragungsnetzes ermittelt und die Verbesserung des Crowbar¹⁰-Schutzsystems beim Durchfahren eines Fehlers untersucht. Au- ßerdem sind auch Frequenzprobleme im System zu erwarten. Bislang wird ange- nommen, dass wegen des dynamischen Verhaltens der WKA mit DFIG im Netz- verbund und der longitudinalen Struktur des chilenischen SING, die ein ungünsti- ges Szenario für die Spannungshaltung bilden, in erster Linie Probleme bezüglich der Spannungsstabilität auftreten. Dementsprechend konzentriert sich die vorlie- gende Arbeit auf die Auswirkungen der Netzintegration von WKA auf die Span- nungsstabilität des SING.

7 CDEC-SING: Lastverteilungszentrum des SING (Centro de Despacho de Carga del SING)

8 CDEC-SIC: Lastverteilungszentrum des SIC (Centro de Despacho de Carga del SIC) SIC: Zentrales Verbundsystem Chiles (Sistema Interconectado Central de Chile)

9 CER: Zentrum für Erneuerbare Energien Chiles (Centro de Energías Renovables de Chile)

10 In der Elektronik ist die Crowbar eine Klemmschaltung, die als Schutz vor Überspannungen eingesetzt wird. In ähnlicher Weise bezeichnet der Crowbar-Schutz in DFIG ein Schutzmechanismus vor Überspan- nungen und Überströmen im Rotor, die zur Beschädigung des rotorseitigen Umrichters führen könnten.

1. Einleitung

Zu den Nebenzielen der Arbeit gehören folgende Themen:

Æ Eine Betrachtung des chilenischen Rechtsrahmens und die Reformen zur Förderung der Energieerzeugung aus nicht-konventionellen erneuerbaren Energiequellen

Æ Eine Analyse des Windpotenzials und der Windkartografie Chiles innerhalb des SING-Gebiets mit Auswahl der geeignetsten Windstandorte gemäß den Windprofilen

Æ Entwicklung eines Netzmodell des SING unter Berücksichtigung der HS- und HöS-Ebenen, der Generatoren, der Lasten und der benötigen Leitun- gen und Sammelschienen zur Modellierung und Simulation des Stromsys- tems

Æ Berücksichtigung der letzten verabschiedeten Netzanschlussnorm Chiles und Analyse des chilenischen Stromnetzes

2. Rahmenbedingungen für die Windkraftintegration in Chile

2.1 Chilenischer Rechtsrahmen für die Windenergie

Chile war anfangs der Achtzigerjahre¹¹ in Lateinamerika und im weltweiten Ver- gleich ein Pionierstaat bezüglich der Liberalisierung des Strommarkts durch Ein- führung des freien Wettbewerbs für die Energieerzeugung und die Abschaffung der vertikalen Angliederung der drei traditionellen Segmente des Stromsektors:

Erzeugung, Übertragung und Verteilung. Konsequenzen dieser Liberalisierung waren die Stromsystemprivatisierung, sowie Strommarktöffnung, sodass dadurch gewährleistet werden konnte, dass alle Erzeugungstechnologien durch Chancen- gleichheit in Konkurrenz stehen. Dieses Szenario war für die erneuerbaren Ener- gien nachteilig, denn sie sollten in Qualitäts- und Preisgleichwertigkeit mit den kon- ventionellen Erzeugungstechnologien konkurrieren. Dies war eine Situation, die die Investitionen in dem Sektor unattraktiv machte.

Im letzten Jahrzehnt begann nach der Gaskrise 2004 in Chile (aufgrund der Gas- lieferungsstreichung seitens der argentinischen Regierung) ein Reformprozess des chilenischen Rechtsrahmens in Bezug auf die Förderung der erneuerbaren Energieintegration im chilenischen Energiemix, mit der Verabschiedung mehrerer Gesetze und Dekrete seit 2004 bis 2013. Die Reformen hatten den Zweck der Schaffung günstiger Rahmenbedingungen und Vorteile für die Nutzung von nicht- konventionellen erneuerbaren Energien (NKEE¹²) seitens der chilenischen Regie- rung [39]. Dennoch berücksichtigen die Reformen keine Subventionen für die NKEE und beabsichtigen lediglich die Schaffung ähnlicher Bedingungen (damit sie mit den konventionellen Energieträgern gleichberechtigt konkurrieren können) wie z.B. die Verpflichtung der Erzeugungsunternehmen mit einer Gesamtkapazität ab 200 MW einen bestimmten Anteil ihres Energieumsatzes aus eigenen oder enga- gierten NKEE-Quellen sichern zu müssen. In der Abbildung 2.1 wird der Verlauf der Reformen dargestellt. Trotz allem verschaffen die Reformen Vorteile für die Windenergieaktivität in Chile und ein Szenario für die NKEE, das unabhängig von staatlichen Subventionen aufgebaut wird. Anschließend werden die wichtigsten Aspekte der Reformen für die Windenergie in Chile dargestellt.

11 1982 ist das „Allgemeine Gesetz für elektrische Dienstleistungen“ DFL. N° 1 verabschiedet worden (Ley General de Servicios Eléctricos).

12 In Chile ist der Begriff: nicht-konventionelle erneuerbare Energie NKEE geprägt worden (Übersetzung für energías renovables no convencionales ERNC), um z.B. die Wind- oder Solarkraft von den großen Wasserkraftwerken zu unterscheiden.

2. Rahmenbedingungen für die Windkraftintegration in Chile

Gesetzes 19.940

Gesetzes 20.018

Dekret DTO 62

Beschluss 367

Gesetzes 20/25 Gesetzes

20.257

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Reformprozess der chilenischen Gesetzgebung

Abb. 2.1 Reformprozess der chilenischen Gesetzgebung

Wesentliche Inhalte der nachfolgenden Gesetze

Gesetzes 19.940 (2004)

x Es wird das Energie- und Leistungsverkaufsrecht beim Stromspotmarkt für jedes Erzeugungsunternehmen abgesichert.

x Es werden nicht diskriminierende Bedingungen für kleinen Generatoren (un- ter 9 MW) eingesetzt (d.h. Preisstabilisierung) und ihr Zugang ins Versor- gungsnetz wird gewährleistet.

x NKEE-Quellen unter 9 MW werden ganz von Übertragungsgebühren freige- stellt. Generatoren zwischen 9 und 20 MW werden teilweise freigestellt.

Abb. 2.2 Prozentuale Übertragungsgebühren für NKEE-Generatoren [40]

Übertragungsge bühren [ % ]

Einspeisung [MW]

Gesetzes 20.018 (2005)

x NKEE-Erzeugungsunternehmen haben das Recht, Verteilungsfirmen mit bis zu einem 5% der gesamten Nachfrage der „Regulierten Kunden¹³“ zu versorgen.

x Errichtung einer Klassifizierung für die nicht-konventionellen und kleinen Er- zeugungsmittel, gemäß der Kapazität der Generatoren und dem Einspei- sungspunkt.

Dekret DTO 62 (2006):

Verordnung für Leistungsübertragung zwischen Erzeugungsunternehmen x Für Windkraftwerke, als NKEE-Quelle, wird die beginnende Erzeugungsleis-

tung in das SING oder das SIC nach der Windverfügbarkeit geregelt. Deren Einspeisung hat Priorität.

x Das Dekret erfordert, dass es immer einen Back-Up-Generator zur Verfü- gung steht, um die Systemnachfrage zu befriedigen.

Gesetzes 20.257 (2008)

x Das Gesetz erfordert, dass alle Erzeugungsunternehmen mit einer instal- lierten Kapazität über 200 MW ab 2010 einen bestimmten Energieanteil, entsprechend der 10% der Erzeugung aus eigenen oder engagierten NKEE- Quellen in das Verbundsystem einspeisen müssen.

x Diese Verpflichtung wird schrittweise eingesetzt. Für die Jahre 2010 bis 2014 werden 5% der Erzeugung gefordert und ab 2015 werden mit einer jährlichen Erhöhung von 0,5% die vorgesehenen 10% im Jahr 2024 erreicht.

x Das Bußgeld für die Nichterfüllung dieser Verpflichtung wird in 0,4 UTM¹⁴ für jede fehlende MW-Stunde festgelegt. Falls das Unternehmen in den fol- genden drei Jahren nach einer Nichterfüllung die Verpflichtung nicht einhält, wird das Bußgeld auf 0,6 UTM für jede fehlende MW-Stunde angehoben.

x Das Gesetz beachtet die technischen Bedingungen eines Windkraftprojekts nicht.

13 Alle Kunden, deren Leistungsnachfrage unter 2 MW liegt, haben ein reguliertes Preisschema und somit werden sie als „Regulierte Kunden“ bezeichnet. Kunden, deren Leistungsnachfrage zwischen 500 kW und 2 MW liegt, können sich zwischen ein freies oder ein reguliertes Preisschema entscheiden. Kunden mit einer Leistungsnachfrage ab 2 MW können direkt die Energie- und Leistungspreisen mit dem Erzeu- ger verhandeln.

14 Die Unidad Tributaria Mensual UTM (Monatliche Steuereinheit) ist eine in Chile verwendete Rechnungs- einheit für steuerpflichtige Zahlungen und Bußgelder. Die UTM wird monatlich an die Inflation und mit dem Lebenshaltungskostenindex angepasst. Der Wert einer UTM (Dez. 2013) lautet 40.772 CLP (ca.

64 €).

2. Rahmenbedingungen für die Windkraftintegration in Chile Beschluss 367 (2010):

Verordnung für Darlehensdeckung zur Finanzierung von NKEE-Investitionsprojek- ten

x Hilfsmittel zum Auftreiben des beginnenden Investitionskapitals für NKEE- Projekte

x Bankdarlehen bis zu 50% des Kapitals mit einer Höchstgrenze von 440.000 UF¹⁵. Aufgrund der hohen Investitionskosten, ist dieser Beschluss kein Anreiz für Erzeugungsunternehmen.

Beschluss 370 (2010):

Verordnung für die Subventionen von Übertragungsleitungen für NKEE-Projekte x Einführung einer Subvention für den Aufbau von zusätzlichen Übertra-

gungsleitungen zur Einspeisung in das Verbundsystem.

Gesetzes 20/25 (2013)

x Das Gesetz erhöht die Verpflichtung des Gesetzes 20.257 (2008). Statt 10% im Jahr 2024, werden 20% der Erzeugung aus NKEE-Quellen für Un- ternehmen mit einer Kapazität von über 200 MW im Jahr 2025 gefordert.

x Das erste Ziel ist 12% der Erzeugung aus NKEE-Quellen bis 2020 zu errei- chen. Danach wird der NKEE-Anteil in 1,5% pro Jahr zwischen 2021 und 2024 erhöht. 2025 wird der Anteil in 2% erhöht, um das Hauptziel von 20%

im Jahr 2025 zu erreichen.

x Einführung der Verbindlichkeit, seitens des Energieministeriums Chiles, um öffentliche Jahresausschreibungen von Energieblocks aus NKEE-Mitteln zu decken, damit die Jahresziele für den NKEE-Anteil erreicht werden.

2.2 Windpotenzial Chiles

Der chilenische Staat hat mittels der Chilenischen Energiekommission (CNE), des Verbands für die Produktionsförderung Chiles (CORFO¹⁶) und chilenischer For- schungsinstitutionen, mehrere Studien für die Schätzung des Windpotenzial Chi-

15 Die Unidad de Fomento UF ist eine in Chile verwendete Rechnungswährung, deren Wechselkurs zum chilenischen Peso (CLP) permanent an den Inflationsindex IPC (Índice de Precio al Consumidor – Ver- braucherpreisindex) angepasst wird. Ende Dez. 2014 war der Wert einer UF 24.627 CLP (ca. 35 €).

16 CORFO: Corporación de Fomento de la Producción de Chile (Verband zur Produktionsförderung). Die CORFO ist eine chilenische Behörde, die 1939 zur Wirtschaftsförderung gegründet wurde.

les beauftragt. Das Ziel der Studien war die Auswertung des verfügbaren Windpo- tenzials in den verschiedenen Regionen Chiles. Dennoch waren die Studien be- züglich der Windkraftgewinnung nicht aufschlussreich, da die Messungen in vielen Fällen nur die durchschnittliche Jahreswindgeschwindigkeit lieferten oder sie wur- den in zu niedriger Höhe gemacht, sodass die Ergebnisse für die Planung von WKA im Netzverbund nicht ausreichen.

Nach der Gesetzesreform für die Förderung der nicht-konventionellen erneuerba- ren Energien wurden fünf wichtige Studien [31,39,41,42,43] im Rahmen des Ab- kommens für Zusammenarbeit zwischen der CNE und der ehemaligen GTZ¹⁷, heutzutage GIZ, beauftragt, die für das SING-Szenario anwendbar sind und eine zuverlässige Modellierung des Windes liefern. Laut den Studien verfügt Chile über ein Brutto-Windpotenzial von ca. 40 bis 44 GW. Dennoch (laut [42]) ist das Netto- Windpotenzial innerhalb des SING nur 1,5 GW. Nach der Analyse der Studien und unter Berücksichtigung des Windpotenzials innerhalb des SING und der An- schlussmachbarkeit möglicher Windstandorte ins Übertragungssystem, sind es für die vorliegenden Arbeit drei Windzonen in der Nähe der Stadt Calama und der Kommune Sierra Gorda festgelegt worden.

Für die dynamische Analyse der vorliegenden Arbeit wird der Standort „Calama Norte“ (siehe Abbildungen 2.4 und 2.5) in Betracht gezogen. Calama Norte liegt in der Nähe wichtiger und großer Bergwerke, wie das Kupferbergwerk Chuquicamata, der größte Tagebau der Welt. Als 220-kV-Anschlusspunkt für die Netzintegration der WKA wird das Umspannwerk „El Abra“ ausgewählt, das als Anschlussschiene für das Kupferbergwerk El Abra auf die 220-kV-Ebene gilt. El Abra entspricht der kürzesten Entfernung zwischen Calama Norte und dem SING.

Außerdem ermöglicht El Abra laut [42] eine maximale Windkrafteispeisung von 400 MW. Die Standorte „Calama Oeste“ und „Sierra Gorda“ werden ebenfalls untersucht. Laut [42,43] beträgt die durchschnittliche Windgeschwindigkeit auf ei- ner Höhe von 150 m für die Windzonen Calama Norte, Calama Oeste und Sierra Gorda rund die 10 m/s. Die maximale Windgeschwindigkeit erreicht die 18 m/s [42]. Für die vorhandene Arbeit werden die Windparks nach dem jeweiligen Wind- standort benannt.

17 Die GTZ war die Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH, die mit dem Deutschen Entwicklungsdienst (DED) und der Bildungsorganisation InWEnt durch die Unterzeichnung eines Fusi- onsvertrags zur neuen Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) verschmolzen.

2. Rahmenbedingungen für die Windkraftintegration in Chile

Abb. 2.3 Windkarte der SING-Fläche [43]

Abb. 2.4 Windprofil für das wichtigste Bergbaugebiet Chiles [41]

Abb. 2.5 Windstandorte für die Integration von WKA [42]

2.3 Das chilenische Stromsystem

Da Chile ein sehr langes und schmales Land mit einer kontinentalen Länge von ca. 4.300 km ist, wird das gesamte Stromsystem in zwei großen Verbundsystemen und zwei Inselsystemen gegliedert¹⁸, die aus geografischen und wirtschaftlichen Gründen nicht untereinander gekoppelt sind [20]. Die zwei großen Verbundsys- teme sind das Nördliche Verbundsystem SING und das Zentrale Verbundsystem SIC mit jeweils mehreren Erzeugungs- und Verteilungsunternehmen. Das SING basiert fast ausschließlich auf thermischen Kraftwerken, während das SIC aus 41,67% Wasserkraft und 52,16% thermischer Kraftwerke besteht [37]. Die zwei Inselsysteme sind die Stromsysteme Aysén und Magallanes im südlichsten Lan- desgebiet. Das SING und das SIC entsprechen 99,2% der installierten Gesamtka- pazität Chiles. In der Tabelle 2.1 werden die Gesamtkapazität und die Kapazität nach den Erzeugungstechnologien des jeweiligen Stromsystems dargestellt.

Verbund- netz

Installierte Kapazität

Thermische Kapazität

Wasserkraft- kapazität

Windkraft- kapazität

Solarkraft- kapazität

MW MW MW MW MW

SING 4.607,41 4.597,214 10,2 90 91,55

SIC 15.283 7.973,9 6.368,4 744,3 197,3

Aysén 50,40 25,8 22,6 2 0

Magallanes 103,4 103,4 0 0 0

Gesamt 20044,21 12.700,31 6.400,8 836,3 288,85 Tabelle 1.1 Installierte Leistung nach Kraftwerktyp in den Verbundnetzen [37,44,45]

18 Außerdem gibt es in Chile noch drei kleine Stromnetze, die spezifischen Ortschaften versorgen, wie das Stromnetz der Osterinsel mit 3,09 MW, das Stromnetz Los Lagos mit 5,37 MW und die Stromversorgung des chilenischen Dorfes Villa las Estrellas in der chilenischen Antarktis [44].

2. Rahmenbedingungen für die Windkraftintegration in Chile

Die thermische Erzeugung in Chile beträgt 63,36% der gesamten installierten Leis- tung. Chile verfügt nicht über eigene fossile Ressourcen, um den Strommarkt un- abhängig von dritten Parteien betreiben zu können. Chiles eigene Gasreserven sind sehr begrenzt und befinden sich im Süden, wo sie von den lokalen Versorgern auch benutzt werden [46]. Darüber hinaus sind die Importe von fossilen Brennstof- fen zwischen 2003 und 2011 verfünffacht worden [47]. Aufgrund trockener Perio- den und deren Konsequenzen bei der Wasserkraft gingen seit 1997 vor allem neue GuD-Kraftwerke in Betrieb, die über mittlerweile sieben Pipelines mit argentini- schem Gas versorgt werden. Allerdings hat sich diese Abhängigkeit als äußerst fragil erwiesen, da Argentinien seit 2004 seine Gasausfuhren wegen mangelnder Produktionskapazität und wachsendem Eigenbedarf begrenzt hat [48].

Die Marktordnung Chiles ermöglicht einen freien Wettbewerb bei der Stromerzeu- gung und einen garantierten Netzzugang, der für die NKEE durch die Reformen des letzten Jahrzehntes verstärkt wurde (Siehe Abschnitt 2.1). Übertragungslei- tungen können von jedermann gebaut und besessen werden. Die Übertragungs- und Verteilungsnetze werden als natürliche Monopole behandelt und dementspre- chend reguliert. Die Koordinierung innerhalb der zwei großen Übertragungssys- teme SING und SIC wird von jeweils einem Lastverteilungszentrum (Centro de Despacho Económico de Carga – CDEC) vorgenommen, eine autonome Behörde, die sich aus Vertretern aller Versorgungsunternehmen im jeweiligen Verbundnetz zusammensetzt.

2.4 Einfluss der kosmischen Höhenstrahlung auf dem SING-Gebiet Die untersuchten Windstandorte auf dem SING-Gebiet befinden sich auf bedeu- tenden Höhen zwischen 2.000 und 3.000 m.ü.N.N. [43]. Demgegenüber stellen große Höhen eine Gefahr für die Leistungselektronik dar, denn es gibt zwei Bedin- gungen, die mit einem Einstieg der Höhe über dem Meeresspiegel auf die elektro- nischen Bauelemente nachteilig wirken: die verringerte Luftdichte und die kosmi- sche Höhenstrahlung, denn eine Verringerung der Luftdichte kann das Wärmere- gelsystem (Kühlsystem) der Geräte beeinträchtigen und die kosmische Höhen- strahlung erhöht die Ausfallgefahr der elektronischen Bauteile [49]. Der Einfluss der kosmischen Teilchenstrahlung steigt zunehmend mit der Höhe über dem Mee- resspiegel. Wenn der Teilchenfluss gegen die Atome der Atmosphäre stößt, wer- den diese von den Teilchen zerbrochen und durch den Kaskadeneffekt wird der Teilchenfluss erhöht. Die dichte untere Atmosphäre dämpft den Teilchenfluss auf dem Meeresspiegel [50]. Dies bedeutet, dass der Einfluss der kosmischen Teil- chen durch die Erdatmosphäre auf großen Höhen und beim Meeresspiegel erhöht bzw. abgedämpft wird.

Aus der Sicht der Energietechnik werden die Energiewandler und andere auf Leis- tungselektronik basierenden Anlagen für eine lange Nutzungsdauer mit geringen Wartungs- und Betriebskosten ausgelegt. Mehrere Studien haben festgelegt, dass die kosmische Höhenstrahlung ebenso erhebliche Ausfallraten bei leistungselekt- ronischen Bauelementen verursachen kann [51-53]. Daher ist die Modellierung von Lebensdauer und Zuverlässigkeit (mean time between failures (MTBF¹⁹), fai- lure in time: FIT²⁰-Raten) von großer Bedeutung [54]. Zudem bestätigen experi- mentelle Daten die Empfindlichkeit der auf IGBT basierenden Bauelemente ge- genüber der Teilchenstrahlung [55]. In der Abbildung 2.6 wird die berechnete Aus- fallrate (pro cm², geteilt durch den n-base-Widerstand in Ωcm) im Vergleich zum Feldparameter S für IGBT- und GTO²¹-Elemente dargestellt. Die IGBT-Ergeb- nisse wurden durch numerische Integration berechnet. S ist proportional zum ma- ximalen elektrischen Feld [55].

Abb. 2.6 Berechnete Ausfallrate im Vergleich zum Feldparameter S [55]

Als Folge von der kosmischen Höhenstrahlung ist der Ausfall der Halbleiterele- mente bei langfristiger Leistungselektronik auch bei richtiger Dimensionierung ein großes Risiko für die Betriebssicherheit. Ein Energiewandler mit hoher Leistung bedeutet eine große Halbleiterfläche und schließlich eine Erhöhung der Ausfallrate der Elektronik. Darüber hinaus stellen neue Netzanschlussregeln neue Anforde- rungen für die Lieferung geregelter Kurzschlussleistung dar. Diese Anforderungen

19 MTBF: Mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen

20 FIT: Ausfallrate

21 GTO: Gate turn-off thyristor

Feld-Parameter S

FIT/rho

2. Rahmenbedingungen für die Windkraftintegration in Chile

werden oft durch eine Überdimensionierung des Umrichters gelöst, dennoch be- deutet eine Überdimensionierung ebenfalls eine Erhöhung der Halbleiterfläche.

Zudem bedeutet eine höhere Halbleiterfläche für langfristige Wandler in der Ener- gieversorgung mit Mindesterwartung von 20 Jahren Nutzungsdauer jedoch auch eine erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit aufgrund der kosmischen Höhenstrahlung.

Eine erhöhte Ausfallrate resultiert ebenfalls in einer Erhöhung der Wartungskosten durch erforderlichen Ersatz, Reparatur, usw.

Die mittlere Teilchendichte steigt naturgemäß mit der Höhe über dem Meeresspie- gel an, da die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit atmosphärischen Teilchen sinkt. Dies entspricht gleichermaßen einer Vergrößerung der FIT-Rate um einen entsprechenden „Beschleunigungsfaktor“ BF [56]:

ܤܨ ൎ ݁ݔ݌ ቀ_{ଵଷଵଷ௠}^௛ಿಿ ቁ (2.1)

Abb. 2.7 Flächennormierte FIT-Raten von Halbleiterschaltelementen in Abhängigkeit von der Span- nungsbelastung²² (Quelle für Basisdaten: ABB Semiconductors)

Die Windstandorte befinden sich auf Höhen zwischen 2.000 und 3.000 m.ü.N.N.

Der Windstandort Calama Norte liegt z.B. auf einer Höhe von etwa. 3000 m, die einer Erhöhung des Beschleunigungsfaktors auf ܤܨ ൎ ͻǡͺ entspricht. Infolgedes-

22 Zusammenstellung erstmals in: Zacharias, P.: Zuverlässigkeit Elektrischer und Elektronischer Kompo- nenten in PV-Anlagen. 25. Symposium Photovoltaische Solarenergie; Staffelstein 2010

sen ist es notwendig, dass die Halbleiterfläche der Energiewandler für die Imple- mentierung von langfristigen WKA im chilenischen SING minimiert wird, um die Ausfallrate der Elektronik aufgrund von kosmischer Teilchenstrahlung zu reduzie- ren. Erzeugungssysteme basierend auf DFIG, die fähig sind einen Fehler zu durchfahren, benötigen nur einen für ca. 1/3 der Nennleistung ausgelegten Strom- richter, das heißt, im Vergleich mit WKA-Konzepten mit Vollumrichter, dass ein DFIG-System dadurch nur für ein Drittel der Halbleiterfläche implementiert werden muss, was außer dem Kostenvorteil auch einen Vorzug gegenüber Synchronge- neratoralternativen bezüglich des Einflusses der kosmischen Höhenstrahlung bie- tet. In Anbetracht der chilenischen Netzanschlussnorm und ihrer Anforderungen zur Netzstützung und der erforderten Minimierung der Halbleiterfläche der Ener- giewandler in WKA-Systemen aufgrund von erhöhter kosmischen Teilchenstrah- lung auf dem SING-Gebiet, bieten auf DFIG basierenden WKA eine Lösung für die Netzintegration von Windparks in das chilenische SING.

3. Das Nördliche Verbundsystem Chiles

3. Das Nördliche Verbundsystem Chiles SING

3.1 Merkmale des SING

Das Nördliche Verbundsystem Chiles (SING) ist das zweitgrößte der vier Verbund- systeme und versorgt die nördlichen Regionen von Arica y Parinacota, Tarapacá und Antofagasta. Die installierte Gesamtleistung des SING beträgt 4.607 MW und entspricht ca. 25% der installierten Leistung in Chile [36,45] und obwohl das SING nur lediglich ein 6,36% der Bevölkerung versorgt [57], sind mehr als 90% der Ener- gienachfrage die Bergbau- und Industrieverbräuche [42,58]. 96% des Energiemi- xes besteht aus thermischer Stromerzeugung und bis Ende 2013 gab es keine Windenergieeinspeisung [59], dennoch wurden bislang mehrere Windenergiepro- jekte mit einer gesamten Leistung von 309,5 MW vorgelegt [60]. Zurzeit gibt es einen einzigen Windpark mit einer installierten Leistung von 90 MW.

Das CDEC-SING hat bis 2015 keine neue Einspeisung, weder aus erneuerbaren Energiequellen noch aus konventionellen Kraftwerken, in das SING geplant. Aller- dings wird ab 2016 die Vernetzung neuer Kraftwerke, darunter auch WKA, erwar- tet. Das CDEC-SING erkennt ein wichtiges Windkraftpotenzial der machbaren Windenergieprojekte von ca. 1,4 GW an [59]. In Abb. 3.1 und Tabelle 3.1 wird jeweils ein vereinfachtes Einliniendiagramm des SING und die installierte Kapazi- tät nach Kraftwerktyp dargestellt.

Kraftwerktyp Installierte Brutto-Leistung [MW]

Installierte Brutto-Leistung [%]

Erdgas 2111,65 48,39

Kohle 2099,70 39,74

Diesel 167,36 3,93

Heizöl Nr. 6 185,48 3,51

Kraftwärmekopplung 17,50 0,33

Diesel + Heizöl 12,14 0,23

Wasserkraft 10,2 0,24

Windkraft 90 1,70

Solar 91,55 1,93

Gesamte installierte

Brutto-Leistung 4785,57 100

Tabelle 3.1 Installierte Brutto-Leistung nach Kraftwerktyp [45]

Abb. 3.1 Vereinfachtes Einliniendiagramm des SING [63]

Abb. 3.2 Brutto-Spitzenerzeugung des SING [61]

1770 1751 1897 1907 1995

2162 2169 2226 2363

1500 1700 1900 2100 2300 2500

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Brutto-Spitzenerzeugung (MW)

3. Das Nördliche Verbundsystem Chiles

Das SING hatte 2014 eine Brutto-Spitzenerzeugung von 2.363 MW und einen Brutto-Spitzenleistungsbedarf von 2.195 MW [61], woraus sich erschließen lässt, dass das SING eine überdimensionierte Kapazität besitzt. Die bestehende Über- dimensionierung erklärt sich durch die große Entwicklung des Bergbausektors, die die Erzeuger antrieb, in wichtigen Erzeugungsprojekten und der Einfuhr von ar- gentinischem Gas zu investieren [62]. Dennoch ist aus der Sicht des Betriebs das SING in der Praxis aufgrund der Einschränkungen in der Erzeugung für einige Kraftwerke auf Anweisung des CDEC-SING nicht ganz überdimensioniert [42].

Diese Situation könnte eine nicht-wirtschaftliche Barriere für die Windkraft inner- halb des SING darstellen, dennoch bilden die hohen Brennstoffpreise und Ener- giekosten, das Handeln mit Emissionsgutschriften, die weitere Entwicklung neuer Bergbauprojekte, die Erschaffung eines diversifizierten Energiemixes und die An- reize der chilenischen Gesetzeslage für Investitionen in NKEE ein förderliches Szenario für die Windkraft [58].

SING 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Brutto-Erzeugung 14502,34 14906,77 15103,8 15889,18 16755,66 14287,59 Eigener Verbrauch 550,09 542,2 524,75 850,46 1327,78 1136,67 Netto-Erzeugung 13952,26 14364,57 14579,05 15038,73 15427,87 13150,92 Übertragungsverluste 733,06 708,12 786,82 775,78 595,65 396,25 Verkauf an nicht-

regulierten Kunden 11832,38 12239,62 12296,75 12703,33 13133,49 11239,46 Verkauf an regulierten

Kunden 1386,82 1416,83 1495,48 1559,62 1698,74 1515,21 Gesamter

Energieverkauf 13219,2 13656,45 13792,23 14262,95 14832,23 12754,67 Tabelle 3.2 Jährliche Energieerzeugung des SING (GWh) [64]

3.2 Netzmodell des SING

Die Entwicklung der Windkraft in den letzten Jahren zeigt infolge der hohen An- schlussleistung der WKA [65] eine Welttendenz zur Integration großer Windparks an die HS- und HöS-Ebenen. Die bisher in Chile gesammelte Erfahrung in Bezug auf die Netzintegration von Windparks weist auf, dass Windkraftprojekte ebenfalls an die HS-Ebenen angeschlossen werden [37,44,66]. Deshalb werden für die Un- tersuchungen der Auswirkungen von WKA auf das SING die HS-Ebenen in Be- tracht gezogen. Für das SING-Netzmodell werden die 110-kV- und die 220-kV- Ebenen mit der 345-kV-Leitung „Central Salta – Andes“²³ berücksichtigt. Da die

23 Die 345-kV-Leitung „Salta-Calama“, mit einer Gesamtlänge von 408 km, verbindet das in Argentinien platzierte GuD-Kraftwerk „Salta“ mit dem SING. Das Salta-Kraftwerk hat eine installierte Leistung von 642 MW (13,95% der gesamten installierten Leistung des SING), gehört dem chilenischen Erzeugungs- unternehmen AES Gener [67,68].

vorliegende Arbeit auf die Auswirkungen implementierter WKA bezüglich der Spannungsstabilität im SING fokussiert ist und die Hauptursache für Spannungs- stabilitäten in einem regionalen Ungleichgewicht zwischen benötigter und zur Ver- fügung stehender Blindleistung im Übertragungsnetz liegt [69,70], ist die Blindleis- tungsproblematik für die Netzintegration von WKA an das SING eher ein Problem der regionalen Merkmale des Netzes und der möglichen Standorte für WKA-Ein- speisung als ein systemisches Problem. Infolgedessen werden die Leitungen, Transformatoren, Generatoren und Verbräuche außerhalb der erwähnten Span- nungsebenen modelliert bzw. simuliert, die auf den Blindleistungsfluss zwischen den WKA und dem SING einwirken. Zudem werden ebenfalls notwendigen Sam- melschienen und Transformatoren eingebunden, damit die Erzeugungseinheiten und wichtige Lasten des SING berücksichtigt werden. Städte werden als kon- zentrierte Lasten modelliert bzw. simuliert. Das Netzmodell des SING wurde mit Hilfe des Netzberechnungsprogramms DIgSILENT PowerFactory²⁴ und durch die Sammlung²⁵ von technischen Daten des SING entwickelt.

Wie im Abschnitt 3.1 erklärt wurde, ist die Erzeugung auf Anweisung des CDEC- SING aus Netzsicherheitsgründen eingeschränkt. Zum Beispiel besitzt das Kraft- werk Tocopilla eine installierte Gesamtleistung von 1001,73 MW [68] mit 10 ther- mischen Erzeugungseinheiten²⁶. Dennoch wird auf Anweisung des CDEC-SING die erzeugte Leistung des Tocopilla-Kraftwerks im normalen Betrieb nicht höher als 550-600 MW sein [71]. Diese Sicherheitsmaßnahme wird als Absicherung vor einem Kollaps des gesamten Systems getroffen, da alle anderen Kraftwerke über keine ausreichende Reserveleistung verfügen und Tocopilla das größte Kraftwerk des SING ist. Die Erzeugungseinschränkungen werden in der SING-Analyse be- rücksichtigt.

Die Verbräuche des SING wurden gemäß der zu Verfügung gestellten Datenbank des CDEC-SING und durch die Sammlung technischer Daten modelliert. Die Las- ten werden symmetrisch und als P,Q-Knoten simuliert. Der Leistungsfaktor jedes Lastzentrums wird nach der Anforderungen der Norm²⁷ eingestellt. Das Netzmo-

24 DIgSILENT GmbH ist ein Beratungs- und Softwareunternehmen im Bereich der elektrischen Energie- versorgung. DIgSILENT entwickelt die weltweit angewendete Netzberechnungssoftware PowerFactory zur digitalen Simulation und Berechnung elektrischer Netze, die ebenfalls vom CDEC-SING verwendet wird. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die PowerFactory-Version 15.0 eingesetzt. Siehe:

www.digsilent.de.

25 Für die Entwicklung des SING-Netzmodells wurde eine Recherche von technischen Daten und Informa- tion durch Hilfe von Behörden, technischen Arbeiten und ehemaligen Kommilitonen des Autors, die zurzeit in wichtigen Unternehmen innerhalb des SING-Gebiets arbeiten und dem Autor mit technischen Daten bereitstellten.

26 Die Erzeugungseinheiten des Kraftwerks Tocopilla (Besitzer: E-CL) werden mit Diesel (49,63 MW), Heizöl Nr. 6 (75 MW), Kohle (439,6 MW) und Erdgas (437,5 MW) betrieben.

27 Siehe Título 5-3, Artículo 5-22 der chilenischen Netzanschlussnorm [16].

3. Das Nördliche Verbundsystem Chiles

dell des SING besteht aus insgesamt 23 Kraftanlagen, 62 Lasten, 81 Transforma- toren mit 2 Wicklungen, 23 Transformatoren mit 3 Wicklungen, 112 Leitungen, 166 Sammelschienen und 106 Klemmleisten.