GFM-Benchmark

Herstellerübergreifende Vergleichsmessungen netzbildender Stromrichter zur Analyse des Stands der Technik

Laufzeit: 06/2023 - 05/2024
Kooperationspartner: 50Hertz Transmission GmbH, Transnet BW GmbH, Amprion GmbH, Tennet TSO GmbH
Projektfokus:          
Vorbereitung eines netzbildenden Wechselrichters zu Vermessung im Multi-Megawatt Lab.
© Fraunhofer ISE
Vorbereitung eines netzbildenden Wechselrichters zu Vermessung im Multi-Megawatt Lab.

Für die Erreichung der Klimaschutzziele ist, neben dem Ausbau der erneuerbaren Erzeugung, für einen stabilen Systembetrieb zu jedem Zeitpunkt, die Übernahme umfangreicher Systemdienstleistungen sowie essenzielle 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 entsprechen werden neue Nachweisverfahren notwendig. Das Fraunhofer ISE entwickelt gemeinsam mit seinen Partnern ein entsprechendes Verfahren und testet dieses mit verscheiden netzbildenden Geräten. Daraus werden einerseits Optimierungen des Nachweisverfahrens abgeleitet, auch wird ein umfangreicher Marktüberblick über den aktuellen Stand der Technik netzbildender Wechselrichter möglich.

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

Daher ist es inzwischen unbestritten, dass für das erfolgreiche Erreichen der Klimaschutzziele, neben dem Ausbau der erneuerbaren Erzeugung, für die Gewährleistung der Systemstabilität notwendig ist, große Leistungen an netzbildenden Stromrichteranlagen im Netz zu installieren. Diese 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.  Die geplanten netzbildenden ÜNB-Assets wie STATCOMs, Netzbooster und HGÜ-Konverter-Stationen können den Systembedarf an netzbildender Leistung perspektivisch nur zu einem bestimmten Teil, jedoch nicht vollständig decken. Daher müssen diese netzbildenden Eigenschaften auch zu einem signifikanten Umfang 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 noch kein allgemeingültiges Verfahren, um netzbildende Eigenschaften nachzuweisen.

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

Zusammenfassend verfolgt das Projekt drei Ziele:

1) Analyse des aktuellen Stand 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 notwendigen Weiterentwicklungspotential für netzbildende Wechselrichter zu Systemstabilisierung.

Die Ergebnisse des Projekts werden der Fachöffentlichkeit in verschiedenen Workshops präsentiert. Der erste online-Workshop wird am 20. Oktober 2023 von 9:00 bis 12:00 Uhr stattfinden, in diesem wird das Projekt genauer vorgestellt sowie der erste Entwurf des Verfahrens zur Vermessung sowie der Anforderungen. Darüber hinaus wird die Möglichkeit zu Diskussion und Impulsen bestehen. 

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Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema:

Geschäftsfeldthema

Leistungselektronik und Netzintegration

Geschäftsfeld

Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme