Langzeitverlauf der Netzfrequenz (2011 – 2016)

Nachdem das Jahr 2016 zu Ende ist, gibt es hier auch ein neues Rasterdiagramm zur Netzfrequenz, in dem der Langzeitverlauf dargestellt wird.

Für weitere Erklärungen dazu empfehle ich meinen Beitrag vom März.

Rasterdiagramm zum Langzeitverlauf der Netzfrequenz von Juni 2011 bis Dezember 2016

Rasterdiagramm zum Langzeitverlauf der Netzfrequenz von Juni 2011 bis Dezember 2016

Mittlerweile ist der Verlauf von fünfeinhalb Jahren auf das Bild gequetscht, was die Sache nicht unbedingt übersichtlicher macht. Ich werde mir mal Gedanken machen, wie man das Ganze schöner gestalten kann. 🙂

Langzeitverlauf der Netzfrequenz (06.2011-03.2016)

Der Sollwert der Netzfrequenz beträgt 50Hz. Je nach Einspeisung und Verbrauch weicht die Netzfrequenz allerdings etwas von diesem Wert ab. Da Strom nicht (bzw. nur in sehr geringem Umfang) gespeichert werden kann muss immer genau so viel Strom erzeugt werden wie auch verbraucht wird. Ein Ungleichgewicht macht sich in der Netzfrequenz bemerkbar. Diese Abweichungen sind nicht schlimm, sondern Regelungstechnisch sogar notwendig, solange sie einen bestimmten Toleranzbereich nicht überschreiten (siehe auch die Erklärungen hier). In den fast 5 Jahren, die ich schon die Netzfrequenz aufzeichne, lag die maximale, kurzfristige Abweichung bei ungefähr +/- 150mHz, also noch völlig im erlaubten Bereich (langfristig wären bis zu +/- 180mHz erlaubt).

 

Diese Abweichungen sind nicht zufällig verteilt, sondern folgen bestimmten Ereignissen:

Netzfrequenz von Juni 2011 bis März 2016

Rasterdiagramm zur Netzfrequenz von Juni 2011 bis März 2016

 

Abweichungen im Tagesverlauf

Die Abweichungen in der Frequenz gegenüber 50Hz sind umso stärker, je stärker die Laständerung ist. Starke Laständerungen entstehen durch nicht prognostiziertes Verhalten der Verbraucher, Netzfehler und Kraftwerksausfälle. Seit der verstärkten Nutzung von regenerativen Energien wie Solar- oder Windkraft spielt auch hier die Genauigkeit der Wettervorhersage eine große Rolle, da das Wetter den Ertrag dieser Energieformen stark beeinträchtigt. Die Erzeugung konventioneller Energien kann gut gesteuert und somit auch gut vorhergesagt werden, bei den Regenerativen ist dieses nicht immer der Fall.

Auffällig ist, dass sich die Abweichungen von der Sollfrequenz nicht durch ein gleichmäßiges Rauschen bemerkbar machen, sondern dass die Frequenzänderungen besonders zum Stundenwechsel auftreten. Der Grund dafür ist, dass die Bilanzkreisverantwortlichen zwar eine Prognose pro Viertelstunde abgeben, die Händler an der Strombörse aber größtenteils stundenweise die Kapazitäten einkaufen und diese dann auch erst zum Stundenwechsel zugeschaltet werden. Dadurch kommt es besonders in den Morgenstunden und im Winter auch in den Abendstunden zu einer Überversorgung nach der Aktivierung der Leistung und die Netzfrequenz steigt kurzzeitig bis zum Einsetzen der (negativen) Regelleistung.

In den späten Abendstunden und am frühen Morgen zeigt sich ein umgekehrtes Bild. Hier wird stundenweise die Erzeugung heruntergefahren. Das hat zur Folge, dass zum Beginn einer vollen Stunde die Netzfrequenz sinkt und im Verlauf der Stunde wieder ansteigt. Leichte Frequenzveränderungen nach oben sind noch in der Mittagszeit von 12:00 – 14:00 Uhr herum zu beobachten. Zu diesem Zeitpunkt hat die Lastkurve einen Wendepunkt und nach der morgendlichen Zuschaltung von Erzeugungskapazitäten müssen diese jetzt langsam wieder abgeschaltet werden.

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Rasterdiagramm zur Netzfrequenz

Auch nach über 3 Jahren Netzfrequenzmessung gibt es keine neuen Überraschungen in dem Rasterdiagramm zum Verlauf der Netzfrequenz. Es ist weiterhin der Verlauf der Jahreszeiten zu erkennen und auch die starken Schwankungen an den Stundenwechseln aufgrund des Stromhandels bleiben unverändert.

Verlauf der Netzfrequenz von Juni 2011 bis August 2014

Verlauf der Netzfrequenz von Juni 2011 bis August 2014

Der Handel mit Viertelstundenprodukten nimmt immer mehr zu. Eigentlich wäre dadurch zu erwarten, dass die starken Frequenzsprünge an den Stundengrenzen etwas abnehmen und sich etwas besser verteilen. Eine Veränderung ist in dem Rasterdiagramm aber nicht zu erkennen.

Abweichungen der Netzfrequenz

Histogramm_Netzfrequenz

Häufigkeitsverteilung der Netzfrequenz am 03. Juli 2013

Um einen Überblick über die Stabilität der Netzfrequenz und ihrer Abweichungen von 50Hz zu bekommen, gibt es jetzt ein Histogramm in dem die Verteilung der Frequenz des Vortages dargestellt wird. Eine Aktualisierung der Daten erfolgt kurz nach Mitternacht, für die Aktualisierung der Anzeige ist ein Reload der Seite nötig.

Die Histogrammanzeige befindet sich noch im beta-Stadium. Ich muss erstmal ausprobieren, ob es ein guter Weg ist, die von den Frequenzmessgeräten auf den Server übertragenen Werte für automatisierte Auswertungen zu nehmen, da es hier teilweise zu Verschiebungen, zu Ausfällen und sonstigen Übertragungsfehlern kommen kann. Auch die Skripte zur Erstellung der Daten müssen ihre Tauglichkeit noch beweisen.

Um für jeden Tag eine gut zu vergleichende Darstellung zu haben, ist der Frequenzbereich auf der x-Achse fest auf 49,85Hz – 50,15Hz eingestellt. Aus der Datenbank werden Werte von 49,80Hz – 50,20Hz berücksichtigt. Stärkere Abweichungen kommen eh so gut wie gar nicht vor. Und sollte es doch zu Auffälligkeiten kommen, dann werde ich diese „händisch“ aufarbeiten.

Die Verteilung der Netzfrequenz für den 03. Juli wirkt auf den ersten Blick etwas merkwürdig, da sie leicht „linkslastig“ ist. Der Grund für diese Verschiebung wird die Netzzeit sein. Der Mittelwert für diesen Tag liegt bei 49,988Hz, was bedeutet, dass die Netzzeit im Laufe des Tages um ca. 20 Sekunden zurück liegt. Die Netzzeit wird laufend mit der Weltzeit verglichen. Weicht die Netzzeit um mehr als 20 Sekunden ab, dann wird die Sollfrequenz von 50Hz um +/-10mHz verändert (siehe auch Frequenz- und Netzzeitanzeige bei Swissgrid). In den letzten Tagen eilte die Netzzeit der Weltzeit um einige Sekunden voraus, heute geht sie etwas hinterher. Deswegen ist die Verschiebung des Histogramms plausibel und es ist davon auszugehen, dass (mindestens) am 03. Juli die Sollfrequenz auf 49,99Hz gesenkt wurde, um die Netzzeit wieder der Weltzeit anzugleichen.

Netzfrequenz

Mit der Netzfrequenz wird die Frequenz der elektrischen Energieversorgung mittels Wechselspannung in einem Stromnetz bezeichnet. In Deutschland (bzw. im gesamten europäischen Verbundnetz) beträgt die Nennfrequenz 50Hz (Hertz) und ist bis auf kleine regelungsbedingte Abweichungen im gesamten Verbundnetz konstant.
Die Netzfrequenz hängt mit der Rotationsgeschwindigkeit der synchronisierten Generatoren zusammen. Steigt der Energieverbrauch, rotieren die Generatoren langsamer, bei sinkendem Verbrauch steigt die Rotationsgeschwindigkeit. Die Netzfrequenz ist eine der wichtigsten Größen für das Funktionieren des Stromnetzes. Weiterlesen

Verlauf der Netzfrequenz

Das letzte Rasterdiagramm zur Langzeitbetrachtung der Netzfrequenz ist schon etwas älter. Aber in der Zwischenzeit wurde natürlich weiter gemessen. Deswegen gibt es jetzt ein neues Rasterdiagramm für den Zeitraum von Juni 2011 bis (einschliesslich) Februar 2013.

Netzfrequenz 06.2011-02.2013

Netzfrequenz 06.2011-02.2013

Seit der letzten Betrachtung des Verlaufes der Netzfrequenz haben sich keine Veränderungen ergeben. Interessant ist hauptsächlich die Wiederholung. Die Netzfrequenz folgt weiter dem Sonnenauf- und Untergang, wobei hier besonders die abendliche Linie hervorsticht.

Über die Netzfrequenzmessung

Warum wird hier gemessen?
Für meine Diplomarbeit über die Untersuchung des Zusammenhanges der Netzfrequenz und der eingesetzten (Sekundär)Regelleistung wurden Werte zur Netzfrequenz benötigt. Da ich keine Quelle gefunden habe und (zum damaligen Zeitpunkt) auch keine Geräte, die für so eine Netzfrequenzmessung geeignet waren, wurde das Netzfrequenzmessgerät kurzerhand einfach selber entwickelt.

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Frohe Weihnachten

20121224Ich wünsche allen Lesern und Netzfrequenzinteressierten frohe Weihnachten! 😉

Als Weihnachtsgeschenk gibt es heute die Frequenzdaten des 24. Dezember 2012 zum Download von mir. Die Datei beinhaltet nicht nur die Frequenzdaten des kompletten Tages, zusätzlich gibt es noch eine Spalte mit der errechneten Trompetenkurve (eine kurze Erklärung dazu hatte ich bereits hier geliefert, eine längere sollte ich wohl mal nachliefern…).

Viel Spaß beim Angucken und analysieren! 🙂