2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16026Due to the increasingly regenerative power generation and the reduction of conventional power plants, a significant number of synchronous generators will be removed from the power grid. Since the basic operation principles of frequency-based energy grids are directly determined by the behavior of the synchronous generators, it is necessary to adapt and further develop the grid to the new conditions. By imprinting a voltage, synchronous generators electrotechnically realize a grid-forming behavior. In the future, this functionality must be provided by converters, which have faster dynamic behavior and more various control options than synchronous generators. A possibility to assign an operating point to a grid-supporting voltage source converter based on the network state is an angle-based integrated grid operation, the so-called angle control. This is expected to have several advantages compared to the state-of-the-art frequency control approach. Unlike frequency deviations, angle errors in power imbalances occur only locally. This allows power balancing where the imbalance occurred and prevents accruing compensation power from being transported over long distances. Thus, the overall system load can be reduced and possible grid congestion problems can be avoided. In the project DisrupSys, angle-based integrated grid operation in converter-dominated power supply systems is being researched and developed while maintaining the active and reactive power balance. The focus is on the transformation of the integrated grid. Converters, storage and grid control technology are being investigated. These are to be used by a new grid control method in such a way that an overall better and more effective utilization of the technical possibilities and functions of an electrical grid equipped with these technologies can be achieved. A demonstration of the developed prototypical system based on simulations and real-time simulations is planned.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.