Stromrichterbasierte Netze und Systemstabilität

Im Geschäftsfeldthema »Stromrichterbasierte Netze und Systemstabilität« erforschen, entwickeln und erproben wir den sicheren Betrieb unserer zukünftigen Stromnetze basierend auf 100% erneuerbarer Energien.

Stromnetze durchlaufen derzeit einen grundlegenden Wandel von einem elektromechanischen zu einem auf Stromrichter basierenden System. In diesem Kontext entwickeln wir Methoden für die Regelung und Stabilitätsanalysen dezentraler stromrichterbasierten Netze. Dabei untersuchen wir Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Stromrichtern, aber auch zwischen Stromrichtern und anderen Netzkomponenten. Mit unseren Konzepten für Netzbildende Wechselrichter bieten wir Lösungen an, die in jeder Millisekunde eine wichtige Stütze für das Stromnetz bilden.

Der Nachweis dieser neuen Systemdienstleistungen und Verhaltensweisen ist zentral für den zuverlässigen Netzbetrieb. Hierfür entwickeln wir Verfahren, etwa für den Nachweis des netzbildenden Verhaltens von Stromrichtern oder neuen Netzregelungsverfahren, die wir mit unserer umfangreichen und hochmodernen Laborinfrastruktur in unserem Multi-Megawatt Lab testen.

Ein wesentliches Instrument für die Transformation des Stromnetzes ist die Entwicklung von Netzanschlussrichtlinien, die die Eigenschaften aller am Netz befindlichen Generatoren festlegen. Um die Erkenntnisse für die Praxis zu nutzen, arbeiten wir aktiv in Gremien mit, in denen Netzanschluss- und Prüfrichtlinien erarbeitet werden. Dabei unterstützen wir unsere Partner bei der richtlinienkonformen Umsetzung der sich kontinuierlich weiterentwickelnden Anforderungen.

Arbeitsgebiete

Im Thema »Stromrichterbasierte Netze und Systemstabilität« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

  • Dynamische Modellierung von Stromrichtern, Anlagen und Netzabschnitten
  • Systemdienstleistungen von Stromrichtern zur Gewährleistung der Netzstabilität
  • Entwicklung und Bewertung von Regelungsverfahren für stabile Stromnetze
  • Erarbeiten und begleiten von Netzanschlussregeln und Prüfrichtlinien
  • Trouble-Shooting in PV-Kraftwerken
  • Charakterisierung von Nieder- und Mittelspannungsstromrichtern

FuE-Leistungen

Wir entwickeln neue Methoden für die Regelung von dezentralen stromrichterbasierten Netzen sowie für die Stabilitätsanalyse dieser Netze. Wir analysieren die Wechselwirkungen zwischen Wechselrichtern oder zwischen Wechselrichtern und anderen Netzkomponenten. Die Bewertung der Konformität von Wechselrichtern mit neuen Systemdienstleistungen ist entscheidend für eine zuverlässige Netzregelung. Wir entwickeln neue Prüfverfahren für netzbildende Wechselrichter sowie neue Netzregelungsverfahren und testen sie mit unserer hochmodernen Laborinfrastruktur in unserem Multi-Megawatt-Labor.
Unser breites Spektrum an Services hierbei umfasst u.a.:

  • Dynamische Netzsimulation und Anlagenmodellierung gemäß Netzanschlussrichtlinien
  • Entwicklung von Methoden zur dynamischen Netzstabilitätsanalyse in stromrichterbasierten Netzen
  • Entwicklung von netzbildenden Regelungsalgorithmen für stabile Stromnetze
  • Analyse und Optimierung von Schutzsystemen für stromrichterbasierte Netze
  • Test von Netzregelungsstrategien und netzbildenden Wechselrichtern in unserem Multi-Megawatt-Labor
  • Akkreditierte Vermessung und Charakterisierung leistungselektronischer Geräte
  • Fehleranalysen, Troubleshooting und Tests im Labor
  • Beratung und Gutachten zu leistungselektronischen Fragestellungen

Vor dem Hintergrund der Abschaltung konventioneller Kraftwerke liegt unser Fokus auf der Fragestellung, wie eine zuverlässige Spannungs- und Frequenzregelung in zukünftigen stromrichterbasierten Netzen garantiert werden kann. Wir bieten mit unseren Konzepten simulierte und erprobte Lösungen für einen sicheren Betrieb zukünftiger Stromnetze basierend auf 100 % erneuerbaren Energien an und entwickeln unsere Ansätze und Methoden ständig weiter.

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze

Mit den Labors Power Converters Lab, Digital Grid Lab, Multi-Megawatt Lab und Medium Voltage Lab stehen weltweit einzigartige Möglichkeiten für Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Leistungselektronik und dynamischen Netzregelung zur Verfügung.

 
 

Akkreditiertes Lab

TestLab Power Electronics

Prüfung und Charakterisierung von Stromrichtern bis in den Multi-Megawattbereich für Photovoltaik- und Batterieanwendungen, Blockheizkraftwerke und DC-Schnellladesäulen für die Elektromobilität.

Typische Messkampagnen betreffen hierbei Netzanschlussrichtlinien, Wirkungsgrade, temperaturabhängiges Derating sowie kundenspezifische Tests und Benchmarks.

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

GFM-Benchmark

Herstellerübergreifende Vergleichsmessungen netzbildender Stromrichter zur Analyse des Stands der Technik

 

VerbundnetzStabil

Stabiles Verbundsystemverhalten bei umrichterbasierter Erzeugung

 

Q-REAL

Blindleistungsmanagement in der realen Anwendung

 

ImaStabil

Impedanzanalyse von PV-Kraftwerken zur Sicherstellung eines stabilen und zuverlässigen Betriebs am Netz

Kontakt

Roland Singer

Contact Press / Media

Roland Singer

Stromrichterbasierte Netze und Systemstabilität

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5948

Robin Grab

Contact Press / Media

Robin Grab

Netzverhalten dezentraler Generatoren

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-2084

Steffen Eyhorn

Contact Press / Media

Steffen Eyhorn

Testlab Power Electronics

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5957

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »Stromrichterbasierte Netze und Systemstabilität«: