Herstellerübergreifende Vergleichsmessungen netzbildender Stromrichter zur Analyse des Stands der Technik

Für die Erreichung der Klimaschutzziele ist, neben dem Ausbau der erneuerbaren Erzeugung, für einen stabilen Systembetrieb zu jedem Zeitpunkt, die Übernahme umfangreicher Systemdienstleistungen sowie essenzieller Eigenschaften, wie etwa die Bildung des Netzes, durch erneuerbare und Speicherkraftwerke notwendig. 

Um sicherzustellen, dass dieses netzbildende Verhalten in allen Netzzuständen den Anforderungen für einen stabilen Systembetrieb entspricht, werden neue Nachweisverfahren notwendig. Das Fraunhofer ISE entwickelt gemeinsam mit seinen Partnern ein entsprechendes Verfahren und testet dieses mit verschiedenen netzbildenden Geräten. Daraus wurden einerseits Optimierungen des Nachweisverfahrens abgeleitet, andererseits wurde ein umfangreicher Marktüberblick über den aktuellen Stand der Technik netzbildender Wechselrichter möglich.

Ausgangslage

Im heutigen Stromnetz werden die für den stabilen Netzbetrieb essenziellen Eigenschaften wie jene der Netzbildung – also die Bereitstellung einer Netzspannung mit einer stabilen Amplitude und Frequenz – nahezu ausschließlich durch konventionelle Großkraftwerke übernommen. 

Daher ist inzwischen unbestritten, dass es für das erfolgreiche Erreichen der Klimaschutzziele, neben dem Ausbau der erneuerbaren Erzeugung, unerlässlich ist, große Leistungen an netzbildenden Stromrichteranlagen im Netz zu installieren, um die Systemstabilität gewährleisten zu können. Die Anlagen müssen in der Lage sein, die netzbildenden Eigenschaften, wie etwa das Spannungsquellenverhalten, zu übernehmen.

Hierfür sind die seitens der Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) geplanten vollintegrierten Netzkomponenten (VINK) mit netzbildenden Eigenschaften bei weitem nicht ausreichend. Daher müssen diese netzbildenden Eigenschaften auch zu einem signifikanten Teil durch Kundenanlagen geliefert werden.

Bislang fehlende Leitplanken zum dynamischen Verhalten netzbildender Anlagen für ein systemdienliches Verhalten führen zu einem Interpretationsspielraum seitens der Hersteller bezüglich Umsetzung und Parametrierung entsprechender Geräte. Ferner existiert bisher kein allgemeingültiges Verfahren, um netzbildende Eigenschaften nachzuweisen.

Ziel

Um dies zu verbessern, soll das Projekt einen Überblick über das NBWR-Verhalten und der Umsetzungsinterpretation verschiedener Hersteller liefern. 

Zusammenfassend verfolgt das Projekt drei Ziele:

1. Analyse des aktuellen Standes der Technik bzgl. der Leistungsfähigkeit und der Umsetzung von netzbildenden Wechselrichtern
2. Breit angelegte Sammlung von Erfahrungen und Erkenntnissen mit der Nachweisführung bzw. Konformitätsprüfung des netzbildenden Verhaltens von Stromrichtern 
3. Ermittlung von notwendigem Weiterentwicklungspotential für netzbildende Wechselrichter zur Systemstabilisierung

Lösungsansatz

Hierfür werden Messungen mit einer möglichst großen Anzahl an Geräten verschiedener sich beteiligender Hersteller durchgeführt. Um einen Vergleich der untersuchten Geräte zu ermöglichen, wird in diesem Projekt zunächst ein entsprechendes Mess- und Bewertungsverfahren sowie ein Anforderungskatalog gemeinsam mit den beteiligten Übertragungsnetzbetreibern, 50Hertz Transmission GmbH, Amprion GmbH, Tennet TSO GmbH, TransnetBW GmbH sowie unter Einbezug sich beteiligender Hersteller von NBWR entwickelt.

Die Ergebnisse des Projekts werden der Fachöffentlichkeit in verschiedenen Workshops präsentiert.