Dynamik von netzbildenden Wechselrichtern in zukünftigen Verteilungsnetzen

Durch die voranschreitende Energiewende wird es erforderlich, inhärente Eigenschaften der Synchrongeneratoren aus konventionellen Kraftwerken, die für die Netzstabilität zwingend notwendig sind, zukünftig durch neue Komponenten bereitzustellen. Für die Momentanreserve stehen netzbildende Wechselrichter zur Verfügung, die in Kombination mit Energiespeichern die entstandene Lücke schließen können. Gleichzeitig befinden sich netzbildende Wechselrichter nach wie vor in der Entwicklungsphase, weswegen zum aktuellen Zeitpunkt noch viele Fragestellungen offen sind.

Im Rahmen dieser Arbeit wird das Verhalten von netzbildenden Wechselrichtern in verschiedenen Bereichen der Netzdynamik mittels Komponenten- und Systemtests analysiert. Ziel ist dabei, die charakteristischen Eigenschaften netzbildender Wechselrichter mit den zukünftigen Anforderungen zu vereinen und dabei eine wirksame Bereitstellung von Momentanreserve zur Frequenzstabilisierung zu gewährleisten. Durch den vermehrten Einsatz der Erneuerbaren Energien und Speicher wird vor allem auf die Besonderheiten beim Einsatz im Verteilungsnetz eingegangen.Das dynamische Verhalten netzbildender Wechselrichter wird hierfür mittels Prototypen-Wechselrichtern im Labor in den Bereichen der transienten Stabilität, den Dämpfungseigenschaften sowie dem Beitrag zur Frequenzstabilität analysiert. Des Weiteren wird auf potenzielle Nachweisverfahren dieser Eigenschaften eingegangen.

Neben den Komponententests wird zusätzlich noch eine systemische Integration in die Verteilungsnetze betrachtet. Hierfür werden Netzstudien im Momentanwertzeitbereich in einem spannungsebenenübergreifenden Netzmodell durchgeführt und die Eignung der Momentanreservebereitstellung aus dem Mittel- und Niederspannungsnetz nachgewiesen. Abschließend wird auch eine mögliche marktliche und regulatorische Integration einer verteilten Momentanreservebereitstellung diskutiert.