In diesem Artikel werden die wichtigsten Fragen zu FERC 881 beantwortet: Wann wurde die Verordnung erlassen, was ändert sie und wie wirkt sich die Leitungsbewertung auf die Netzzuverlässigkeit aus?
Wann wurde die FERC-Verordnung 881 erlassen: Geschichte
Die FERC-Verordnung 881 wurde am 16. Dezember 2021 von der Federal Energy Regulatory Commission (FERC) erlassen. Nach Angaben der Kommission besteht der Zweck dieser Vorschrift darin, das Übertragungsnetz in den Vereinigten Staaten effizient zu nutzen. Dieser Schritt verbessert die Genauigkeit und Transparenz des Bulk Electric System (BES) in ganz Nordamerika.
Die Frage ist, wie diese Anordnung die von der FERC prognostizierten Veränderungen bewirken wird. Um dies zu verstehen, muss man wissen, wie sich die Leitungswerte im großen Stromnetz entwickeln. Traditionell wurden konservative statische Annahmen verwendet. Die statischen Leitungskapazitäten, die so genannten „nameplate ratings“, basieren häufig auf Worst-Case-Szenarien, höchsten Temperaturen und niedrigen Windgeschwindigkeiten. Diese Sicherheitstheorie verhindert eine Überhitzung, die zu Spannungsabfällen oder Stromausfällen führen kann, sowie eine übermäßige Durchbiegung der Stromleitungen, die zu einer Gefährdung der Bevölkerung führen könnte.
Die Probleme mit statischen Leitungswerten
Das im vorigen Absatz beschriebene Worst-Case-Szenario ist in dreifacher Hinsicht problematisch und trägt der Dynamik des Wetters nicht Rechnung. Die Temperaturen schwanken, und der Widerstand sinkt bei kälteren Temperaturen. Dieser geringere Widerstand bedeutet eine höhere elektrische Leitfähigkeit, wodurch der Strom leichter fließen kann. Bei wärmeren Temperaturen dehnen sich die Stromleitungen aus und hängen durch. In Gebieten mit kalten Nächten und heißen Tagen wie Texas, Kalifornien, New Mexico und Arizona ist die Durchbiegung oft am stärksten ausgeprägt. Aber auch wenn die Durchbiegung nicht so auffällig ist, erhöht sie den Widerstand, indem sie den Weg, den der Strom zurücklegt, verlängert. Mehr Widerstand = langsamerer Energiefluss
Ein weiteres Problem bei den statischen Bewertungen ist, dass sie den Wind nicht berücksichtigen. Jeder in Oklahoma weiß, dass „When the wind goes sweeping down the plains“ nicht nur ein eingängiger Text ist. Die Menschen in Chicago sind mit dem Wind so vertraut, dass ihre Stadt weltweit als „The Windy City“ bekannt ist. Aber manchmal ist der Wind freundlich zu den Stromleitungen und kühlt die Temperatur. Umgekehrt kann in Wüstengebieten der USA das Fehlen von Wind dazu führen, dass die Hitze noch drückender wird, was den Widerstand erhöht und den Stromfluss verlangsamt.
Das dritte Problem bei der statischen Einstufung ist die fehlende Berücksichtigung der Sonneneinstrahlung, d. h. der Menge an Sonnenenergie, die in einem bestimmten Gebiet zu einer bestimmten Zeit empfangen wird. Die Intensität der Sonnenlinie wird durch den Sonnenwinkel, die Entfernung der Sonne von der Erde und atmosphärische Bedingungen wie Wolken und Dunst beeinflusst, die die Sonnenstrahlung streuen und die Bestrahlungsstärke verringern können. Im Sommer wirken sich die längeren Tage und die Neigung der Erde zur Sonne auf die Sonneneinstrahlung aus. Im Winter, wenn die Tage kürzer und weiter von der Sonne entfernt sind, wird weniger Sonnenenergie eingestrahlt
Nächste Schritte: Saisonale Linienbewertungen
Etwas dynamischer und in der Lage, mit saisonalen Temperaturschwankungen umzugehen, sind saisonale Bewertungen. Die Annahme, dass sich die Temperaturen im Sommer und im Winter stark unterscheiden, ist ein äußerst vernünftiger Weg, um von der konservativeren Methode der statischen Einstufung für das Worst-Case-Szenario abzurücken. Bei den saisonalen Leitungsbewertungen werden jedoch nur die Temperaturen berücksichtigt und konservative Temperaturannahmen zugrunde gelegt, häufig 95 Grad im Sommer und 32 Grad im Winter. Darüber hinaus haben sich die Betreiber von Übertragungsnetzen in der Vergangenheit bei ihren Berechnungen auf die historischen Höchst- und Tiefstwerte der letzten 5 bis 10 Jahre gestützt, was angesichts der allgemeinen Erwärmungstendenzen der letzten Jahre bedenklich sein kann.
Was sind umgebungsbereinigte Werte?
Umgebungsbereinigte Werte sind Berechnungen, die auf der Temperatur und der Sonneneinstrahlung (Tag und Nacht) basieren. Durch die Vorhersage der Umgebungslufttemperatur können umgebungsbereinigte Nennleistungen dazu beitragen, Angebot und Nachfrage auszugleichen, was bei extremen Temperaturen oft ein erheblicher Schmerzpunkt ist. FERC und andere Regulierungsbehörden auf der ganzen Welt haben zusammen mit Elektroingenieuren von Unternehmen das Konzept der umgebungsbereinigten Nennleistung entwickelt. Zwei Schwachpunkte der statischen Netzbewertung, die bei der umgebungsbereinigten Bewertung berücksichtigt werden, sind Temperatur und Sonneneinstrahlung. Wenn man weiß, dass die Sonneneinstrahlung geringer ist, kann mehr Strom durch die Leitungen fließen. Umgebungsangepasste Nennwerte berücksichtigen, dass je niedriger die Temperatur ist, desto mehr Durchfluss möglich ist. Umgebungsangepasste Bemessungswerte ermöglichen eine Flexibilität, die bei den statischen Bemessungswerten im schlimmsten Fall nicht gegeben ist. Diese verbesserte Berücksichtigung bedeutet, dass mehr Energie durch die Leitungen fließt und die Zuverlässigkeit des Netzes erhöht wird. Diese Zuverlässigkeit kann zu Kosteneinsparungen führen, da schlechte Netzbedingungen zu einem höheren Wartungsaufwand und einer geringeren Kundenzufriedenheit führen.
Die Zukunft der Ratings: Wie funktionieren dynamische Leitungsbewertungen?
Auch wenn sie derzeit noch nicht von den Übertragungseigentümern gefordert werden, sind dynamische Leitungsbewertungen (DLRs) die Zukunft. DLRs ermöglichen ein Höchstmaß an Systemkontrolle. DLRs arbeiten unter anderem mit Echtzeit-Umgebungsbedingungen wie Lufttemperatur, Windbedingungen (Richtung und Geschwindigkeit) und Sonneneinstrahlungsintensität (nicht nur Tag oder Nacht, sondern bewölkt oder klar usw.). Sensoren an Übertragungsleitungen sammeln und senden Daten über Temperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung und können die Sonneneinstrahlung erfassen, so dass sie häufiger (z. B. stündlich oder alle 15 Minuten) große Datenmengen liefern. Diese Daten können mithilfe fortschrittlicher Algorithmen analysiert werden, um die Kapazität der Leitung zu bestimmen. Durch diese Analyse wird der maximal zulässige Strom bestimmt, und die Übertragungsnetzbetreiber können den Stromfluss anpassen. Dynamische Leitungskapazitäten negieren im Wesentlichen die Schwächen der statischen Leitungskapazitäten. DLR-Berechnungen können jedoch kostspielig sein, einschließlich der Kosten für die Ausrüstung und die Datenverwaltung, insbesondere die Datenspeicherung.
Fortschrittliche Technologie für Gebäudebewertungen
Die weitreichenden Änderungen der FERC 881 zum Facility Rating Management sind bis Juli 2025 vorgeschrieben. In den neuen Betriebsvorschriften müssen saisonale Rationen für alle vier Jahreszeiten festgelegt werden. Diese Jahreszeiten werden je nach Klima variieren, so dass drei gleiche Monate für jede saisonale Bewertung nicht erforderlich sind. Anstatt sich auf historische Höchst- und Tiefstwerte zu stützen, müssen die AARs (Ambient Adjusted Ratings) die statischen Rating-Annahmen berücksichtigen, die stündlich durch die Umgebungstemperatur und die Sonneneinstrahlung modifiziert werden. Gemäß FERC 881 müssen die AARs immer dann angepasst werden, wenn sich die Temperatur seit der letzten Anpassung um 5 Grad oder mehr ändert
Mit IPS® können die Annahmen für die statischen Bemessungswerte nach den Wünschen des Kunden angepasst werden. Unser System berücksichtigt die vom Schutzsystem auferlegten Grenzwerte für alle Überstrom- und Distanzschutzeinrichtungen durch unser IPS® Safe Load Calculation Module. Advanced Facility Ratings Management (AFRM) sammelt Rating-Informationen aus Enterprise Asset Management, Network Model Management (NMM) und allen zulässigen externen Systemen, die derzeit verwendet werden. Die Software berechnet und aggregiert die Einstufungen von Anlagen unter Verwendung des Netzwerkverbindungsmodells Common Information Model (CIM). AFRM berechnet umgebungsbereinigte und saisonale Bewertungen auf der Grundlage der Daten des Wetterdienstleisters und verwaltet und speichert dann alle relevanten Bewertungsdaten auf der Grundlage interner und gesetzlicher Anforderungen. Es kann die Daten in betriebliche Informationssysteme, wie SCADA/EMS, und Geschäftssysteme, einschließlich der gesetzlichen Berichterstattung, integrieren. AFRM wird zu einer zentralen Drehscheibe für Rating-Informationen innerhalb des Versorgungsunternehmens.
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