Q-REAL – Blindleistungsmanagement in der realen Anwendung

Die durch die Energiewende zunehmende dezentrale Energieerzeugung stellt die Netzbetreiber vor große Herausforderungen. Durch den abnehmenden Bestand an konventionellen Kraftwerken stehen den Übertragungsnetzbetreibern weniger Anlagen für die Spannungshaltung zur Verfügung. Gleichzeitig steigt der Anteil an erneuerbaren Energieanlagen im Verteilungsnetz, welche einen Beitrag zur Spannungshaltung im Netz leisten können. Somit zeigt sich, dass zukünftig eine enge, netzbetriebliche Zusammenarbeit zwischen Verteilnetz- und Übertragungsnetzbetreibern sowie die Entwicklung von intelligenten Anlagensteuerungskonzepten für die Bereitstellung von Blindleistung erforderlich sind, um die Spannungsstabilität auf allen Netzebenen auch weiterhin im volkswirtschaftlichen Interesse zu gewährleisten.

Um diese Herausforderungen hinsichtlich der Komplexität des spannungsebenenübergreifenden Blindleistungsmanagements zu bewerkstelligen, ergeben sich für die Weiterentwicklung der Konzepte aus dem Projekt Q-Integral hin zu einem automatisierten, adaptiven und resilienten System die Notwendigkeit umfassender Untersuchungen von der Komponenten- über die Planungs- bis hin zur Netzführungsebene.

Dabei hat der Kooperationspartner OTH das Ziel, ein übergreifendes Blindleistungsmanagement durch innovative Regelungsverfahren beim Netzplanungsprozess zu erforschen. Die entwickelten Regel- und Einsatzstrategien werden dafür in Feldversuchen erprobt. Zusammen mit dem Partner KBR ist die Entwicklung eines industrieinternen Blindleistungsmanagementsystems geplant, um benötigte Blindleistung für das Verteilungsnetz bereitzustellen. Eine anwendungsnahe Erprobung soll auch hier anhand eines Feldversuchs bei Industriepartnern erfolgen.

Die Projektziele des Elenia-Instituts adressieren vorrangig die Umsetzbarkeit des entwickelten Blindleistungsmanagementsystems in der Netzführung. Weiter soll ein Verfahren zur Ermittlung der elektrischen Verluste von erneuerbaren Energieanlagen (EEA) bei der Bereitstellung von Blindleistung entwickelt werden.

Das Fraunhofer ISE beschäftigt sich mit der Untersuchung der wirtschaftlichen Randbedingungen von stromrichterbasierter Q-Bereitstellung sowie ihre Auswirkung auf die Netzstabilität und Netzrückwirkungen.

• Hierfür werden die entwickelten Konzepte zur Blindleistungsbereitstellung in Feldversuchen praxisnah erprobt. Dabei wird die Parametrierung ansteuerbarer EEA eines Parknetzes aktiv angepasst und mittels installierter Messtechnik analysiert.
• Des Weiteren werden eingehende Untersuchungen zu ausgewählten Q-Quellen, im Besonderen zu netzbildende Wechselrichter (GFC), durchgeführt. Dabei werden mithilfe von Simulationen Randbedingungen einer stabilen Netzführung sowie eine optimale Positionierung der GFC im Übertragungs- und/oder Verteilungsnetz untersucht. Darüber hinaus wird die Oberschwingungsbelastung durch die zunehmende Integration von stromrichtergekoppelten EEA bzgl. den Auswirkungen auf die Betriebsmittel und die Schutzsysteme bewertet.
• Für die Bewertung der ökonomischen Auswirkungen in größeren Netzbereichen werden anhand von Laborversuchen Alterungseffekte von Umrichtern bei Blindleistungsbereitstellung quantifiziert und allgemeingültige elektrische Verlustmodelle von Wind-, Batterie- und PV-Umrichter entwickelt.