Die Energiewende führt zu einem Ausbau erneuerbarer Erzeugung sowie zu einem sich verändernden Stromversorgungssystem. Auch bei einem steigenden Anteil an Leistungselektronik und weniger Synchrongeneratoren muss die Systemstabilität gesichert sein. Wird die Photovoltaik (PV) in die Bereitstellung von Regelleistung zur Frequenzhaltung einbezogen, kann diese aus dem aktiven Kraftwerkspark erbracht und die konventionelle Mindesterzeugung reduziert werden.
Diese Arbeit zeigt, welchen Beitrag die PV zur Frequenzhaltung leisten kann. Die Bereitstellung negativer manual Frequency Restoration Reserve wird mittels verschiedener Nachweisverfahren bewertet. Hierzu werden die Betriebsfahrt sowie Genauigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Die Anforderungen der Präqualifikation für den Regelleistungsmarkt werden erfüllt.
Im Labor wird nachgewiesen, dass PV-Wechselrichter auch schnellere Regelleistungsprodukte, wie die Frequency Containment Reserve (FCR), erbringen können. Dadurch soll die Frequenz in einem umrichterdominierten Netz stabilisiert werden. Mittels einer Parameteranalyse wird ein neues Regelleistungsprodukt mit einer Aktivierungszeit von einer Sekunde definiert (fast Frequency Containment Reserve, fFCR). Diese substituiert einen Teil der bestehenden Primärregelung und wird gemeinsam mit der FCR eingesetzt. Dies führt selbst bei einer geringeren Netzanlaufzeitkonstante und einem niedrigeren Verbraucherselbstregeleffekt zu einem stabilen Frequenzverlauf, der ansonsten nicht gegeben wäre.
Die Implementierung der fFCR erfordert stündliche Zeitscheiben und eine unsymmetrische Ausschreibung. Die wirtschaftliche Analyse mittels einer Opportunitätskostenrechnung ergibt, dass sich die Bereitstellung negativer Regelreserve für Anbieter mit PV-Systemen rentiert. Bei vermehrt auftretenden negativen Preisen am Spotmarkt oder bei einer Abregelung aufgrund von Überkapazitäten fluktuierender Erzeugung kann sich auch die Bereitstellung positiver Regelleistung wirtschaftlich lohnen.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Durch die zunehmende Bedeutung dezentraler Einspeisung aus erneuerbaren Energien ändert sich zukünftig die Lastcharakteristik der Verteilnetze. Bei einer
hohen elektrischen Leistung aus erneuerbaren Energie ist im Schwachlastfall eine zunehmende Rückspeisung aus den Verteilnetzen in die überlagerten Hochspannungsnetze zu erwarten. Diese Veränderung der Versorgungsstruktur erfordert eine Anpassung der Lastabwurfkonzepte, da die bestehenden Maßnahmen zur
Stabilisierung der Netzfrequenz auf einem von den Großkraftwerken zu den
Endverbrauchern gerichteten Lastfluss beruhen. Innerhalb einer Simulations- und Optimierungsumgebung wird die Verringerung der Wirksamkeit dieser Konzepte durch dezentrale Einspeisung aufgezeigt. Die Prozesse und technischen Anforderungen für einen gezielten Lastabwurf innerhalb des Verteilnetzes unter Beibehaltung dezentraler Einspeisung werden in dieser Arbeit identifiziert und in einem Versuchsaufbau gezeigt, dass mit verfügbaren Smart Metering-Technologien ein solches Konzept systemtechnisch bereits umsetzbar ist. Um eine möglichst nahtlose Integration in die zukünftige Mess- und Kommunikationsinfrastruktur in Deutschland zu ermöglichen, werden Handlungsempfehlungen für die Modernisierung der Zählerinfrastruktur formuliert. Zusammengefasst beschreibt die Arbeit eine Methodik, unter deren Anwendung ein selektiver Lastabwurf im Unterfrequenzfall bei Endverbrauchern umgesetzt werden kann.
Aktualisiert: 2019-08-12
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Die Substitution großer Kraftwerkskapazitäten auf Übertragungsnetzebene durch die steigende umrichterbasierte Einspeisung auf Verteilnetzebene führt zu zunehmenden Herausforderungen beim Netzbetrieb, insbesondere im Bereich der Frequenzhaltung. Zur Analyse des dynamischen Frequenzverhaltens nach einem normativen Leistungsausfall im europäischen Verbundsystem wird ein mathematisches Punktmodell entwickelt. Es zeigt sich, dass zur Wahrung des deutschen Anteils an der Momentanreserve alternative Erbringer erforderlich sind. Eine Bewertung von Netzregelungskonzepten zur Frequenzstützung durch dezentrale Energieumwandlungsanlagen erfolgt mittels dynamischer Simulationsrechnungen unter Berücksichtigung des Verteilnetzes. Die Ergebnisse belegen, dass der Einbezug synthetischer Schwungmassen aus Windkraftanlagen bei gleichzeitig schneller Wirkleistungsänderung durch dezentrale Energieumwandlungsanlagen einen wesentlichen Beitrag zur Frequenzhaltung liefern können. Darüber hinaus ist eine fahrplanbasierte Wirkleistungsregelung zwischen Übertragungs- und Verteilnetz entwickelt und deren Umsetzung validiert worden.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Die Substitution großer Kraftwerkskapazitäten auf Übertragungsnetzebene durch
die steigende umrichterbasierte Einspeisung auf Verteilnetzebene führt zu zunehmenden
Herausforderungen beim Netzbetrieb, insbesondere im Bereich der Frequenzhaltung.
Zur Analyse des dynamischen Frequenzverhaltens nach einem normativen
Leistungsausfall im europäischen Verbundsystem wird ein mathematisches
Punktmodell entwickelt. Es zeigt sich, dass zur Wahrung des deutschen Anteils an der
Momentanreserve alternative Erbringer erforderlich sind. Eine Bewertung von
Netzregelungskonzepten zur Frequenzstützung durch dezentrale Energieum-
wandlungsanlagen erfolgt mittels dynamischer Simulationsrechnungen
unter Berücksichtigung des Verteilnetzes. Die Ergebnisse belegen, dass der Einbezug
synthetischer Schwungmassen aus Windkraftanlagen bei gleichzeitig schneller
Wirkleistungsänderung durch dezentrale Energieumwandlungsanlagen einen wesentlichen
Beitrag zur Frequenzhaltung liefern können. Darüber hinaus ist eine fahrplanbasierte
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Aktualisiert: 2019-03-15
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