Disruptive Funktionen und Technologie für den winkelbasierten Verbundnetzbetrieb in Umrichter dominierten Energiesystemen mit überwiegend regenerativer Einspeisung


Project Acronym
DisrupSys
 
Project Title
Disruptive Funktionen und Technologie für den winkelbasierten Verbundnetzbetrieb in Umrichter dominierten Energiesystemen mit überwiegend regenerativer Einspeisung
 
Funding Code
03EI6056C
 
 
Principal Investigator
 
Co Principal Investigator
 
 
 
 
Status
Laufend
 
Duration
01-08-2021
-
31-07-2024
 
 
Contractor Organization(s)
 
Funding Program
7. Energieforschungsprogramm
 
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Abstract
Durch die zunehmend regenerativ geprägte Energieerzeugung und dem Wegfall von konventionellen Kraftwerken entfällt eine signifikante Anzahl an Synchrongeneratoren. Da das Grundprinzip des Betriebs frequenzbasierter Energienetze unmittelbar durch das Verhalten der Synchrongeneratoren bestimmt ist, ist es notwendig, dass Verbundnetz an die neuen Rahmenbedingungen anzupassen und weiterzuentwickeln. Durch die Einprägung einer Spannung realisieren die Synchrongeneratoren elektrotechnisch ein netzbildendes Verhalten. Dieses muss zukünftig von Umrichtern, welche ein schnelleres dynamisches Verhalten sowie vielfältigere Regelungsmöglichkeiten als Synchrongeneratoren aufweisen, zur Verfügung gestellt werden.
Eine Möglichkeit, einem spannungseinprägend-geregelten Umrichter auf Basis des Netzzustands kommunikationsbasiert einen Arbeitspunkt zuzuweisen, besteht in einem winkelbasierten Verbundnetzbetrieb, der so genannten Winkelregelung. Es wird erwartet, dass dies einige Vorteile im Vergleich zur herkömmlichen Frequenzregelung mit sich bringt. Im Gegensatz zu Frequenzabweichungen treten Winkelfehler bei Leistungsungleichgewichten nur lokal auf. Dies ermöglicht einen Leistungsausgleich dort, wo das Ungleichgeweicht entstanden ist, und verhindert, dass die notwendige Kompensationsleistung über weite Strecken transportiert werden muss. Die Netzbelastung kann damit reduziert und mögliche Netzengpässe vermieden werden.
Im DisrupSys Projekt wird der winkelbasierte Verbundnetzbetrieb in Umrichter dominierten Energieversorgungssystemen unter Wahrung des Wirk- und Blindleistungsgleichgewichts erforscht und entwickelt. Dabei steht im Fokus, wie das Verbundnetz dahingehend transformiert werden kann. Ausgangspunkt sind heute funktional bekannte Basistechnologien aus den Anwendungsdomänen Umrichter, Speicher und Netzleittechnik. Diese sollen durch ein neues Netzregelungsverfahren so nutzbar gemacht werden, dass eine insgesamt bessere und effektivere Ausnutzung der technischen Möglichkeiten und Funktionen eines mit diesen Technologien ausgestatteten elektrischen Netzes erfolgen kann. Eine Demonstration des entwickelten prototypischen Systems auf Basis von Simulationen und Echtzeitsimulationen ist vorgesehen.