Technische Herausforderungen für die Lieferung von Systemdienstleistungen durch dezentrale Erzeuger in aktiven Verteilungsnetzen

Konferenz: Internationaler ETG-Kongress 2013 – Energieversorgung auf dem Weg nach 2050 - Symposium 1: Security in Critical Infrastructures Today
05.11.2013 - 06.11.2013 in Berlin, Deutschland

Tagungsband: Internationaler ETG-Kongress 2013 – Energieversorgung auf dem Weg nach 2050

Seiten: 9Sprache: DeutschTyp: PDF

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Autoren:
Kurrat, Michael; Hemdan, Nasser G. A.; Engel, Bernd (TU Braunschweig, Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen - elenia, Deutschland)
Canders, Wolf Rüdiger; Henke, Markus (TU Braunschweig, Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen, Deutschland)
Schumacher, Walter (TU Braunschweig, Institut für Regelungstechnik, Deutschland)

Inhalt:
Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die technischen Herausforderungen bei der Lieferung von Systemdienstleistungen durch dezentrale Erzeuger im aktiven Verteilungsnetz. Die Aussagen fußen auf konkreten Simulationsbeispielen für aktive Verteilungsnetze und zeigen insbesondere die technischen Randbedingungen an den Schnittstellen zum Hochspannungsnetz auf. Die Verteilungsnetze werden im Nieder- und Mittelspannungsbereich modelliert. Dazu werden CIGRE Benchmark-Netze mit ihren charakteristischen Eigenschaften, Lastgängen und Erzeugungsleistungen verwendet. Für die dezentralen Stromerzeuger werden eigene Zeitreihen verwendet. Exemplarisch erfolgen die Betrachtungen für jeweils eine Woche in den drei unterschiedlichen Jahreszeiten. Für die dezentralen Erzeugungsleistungen wird dabei ein mittlerer Durchdringungsgrad angenommen. Im gewählten Ansatz für das aktive Verteilungsnetz übernehmen steuerbare Blockheizkraftwerke im Verbundbetrieb sowie dezentrale Speicher den erforderlichen ausgleichenden Part. Zur Analyse der durch Speicher hervorgerufenen Ausgleichsvorgänge werden Simulationsmodelle für Li-Ion-Batteriespeicher, Redox-Flow-Speicher und Schwungradspeicher erstellt und in die Netzsimulation eingebunden. Hierbei wurden insbesondere mit deren individuellen Systemeigenschaften in die Analyse miteinbezogen. Zentrale Merkmale der Speichermodelle sind das durch die Netzparameter beeinflusste Betriebsverhalten und die physikalischen Speicherparameter. Mit Hilfe der Simulationen können Aussagen zur Bemessung der Speicher hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Kapazität und zur Auswahl der Speicherorte getroffen werden. Der Speicherort beeinflusst maßgeblich die vom Speicher angestoßenen Netzausgleichsvorgänge. Die meisten dezentralen Energieerzeuger sind über Leistungselektronik ans Netz gekoppelt und müssen daher geregelt werden. Sobald sie an der Primärregelung und/oder Spannungshaltung beteiligt werden und durch die Anordnung im lokalen Netzabschnitt elektrisch eng gekoppelt sind, können Stabilitätsprobleme auftreten. Der Beitrag gibt ein einfaches Modell an, mit dem die Ursachen dieser Probleme analysiert werden können.