28.04.2023 – Um eine Steuerung der Netze bei einem hohen Anteil von Photovoltaik- und Windkraftwerken abzusichern, arbeiten Forschende des Fraunhofer IEE mit verschiedenen Partnern an digitalen Assistenzsystemen für Netzbetreiber.
Noch wird die Netzfrequenz wesentlich über die Trägheit der Schwungmassen von Großkraftwerken stabilisiert. In naher Zukunft jedoch werden auch verteilte Anlagen die Netzdynamik über ihre Stromrichterregelung bestimmen. Vor diesem Hintergrund erforscht das Konsortium im Projekt LI-SA zum einen, wie mögliche Instabilitäten im Stromnetz rechtzeitig erkannt werden können. Den Schwerpunkt von LI-SA bildet die Entwicklung eines modularen Assistenz-Tools, das die heutigen Assistenzsysteme um dynamische Stabilitätsbetrachtungen ergänzt.
Bisher waren derartige Assistenzsysteme nicht erforderlich, weil die Netzbetreiber sich auf das träge Verhalten der konventionellen Kraftwerke und ihre jahrzehntelange Erfahrung verlassen konnten. Der rasante Zubau stromrichtergekoppelter Anlagen verändert jedoch die Dynamik der Stromsystems und machen neue Tools erforderlich, um das hohe Stabilitätsniveau zu halten oder sogar zu verbessern.
Künftig wird die Netzfrequenz nicht mehr allein über die Trägheit der Schwungmassen von Großkraftwerken stabilisiert. Foto: shutterstock_carlos_castilla_
Konventionellen Photovoltaik- und Windkraftanlagen reagieren innerhalb von Bruchteilen von Sekunden und je nach Technologie beziehungsweise eingesetzter Regelung unterschiedlich, da technische Niveaus verschiedener Baujahre nebeneinander existieren: die konventionellen Stromrichter folgen der Spannung am Netzanschlusspunkt, während neue netzbildende Einheiten am Netzanschluss eine Spannung einprägen und sich eher wie Synchrongeneratoren verhalten. „Im Forschungsprojekt LI-SA wird die jeweils momentan verfügbare Trägheit der Anlagen in stromrichterdominierten Netzen erfasst und damit die Frequenzstabilität bewertet. Weitere wichtige Aspekte sind Stabilitätsanalyse und -bewertung der Stromrichterregelungen.“ berichtet Projektleiterin Dr. Diana Strauß-Mincu
Erprobt wird das Tool mit einer Simulation der realen Vorgänge im Stromversorgungssystem: Ein digitaler Zwilling des Netzes ermöglicht anhand bekannter Netzdaten eine dynamische Sicherheitsbewertung.
Das Kick-off-Treffen des Forschungsprojekt LI-SA fand im März 2023 statt. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz in den kommenden drei Jahren mit 4 Millionen Euro. Neben dem Koordinator Fraunhofer IEE beteiligen sich das Fraunhofer IOSB, die Unternehmen PSI Software AG und Avasition GmbH sowie die Übertragungsnetzbetreiber TenneT TSO GmbH und TransnetBW GmbH. (pq)