AP 5.3 – Aufbau einer Demonstrationsanlage für „MicroGrids“

Zielsetzung

Das dritte Arbeitspaket dieses Clusters schafft ein Versuchsnetz als physikalischen Demonstrator, welcher zur Validierung der Ergebnisse aus den Arbeitspakten AP5.1 und AP5.2 eingesetzt wird. In dem Versuchsnetz werden gängige Verfahren zur Erkennung von Versorgungsinseln implementiert und auf die Wirksamkeit in Bezug auf die veränderte Netzstruktur durch die hohe Durchdringung der Netze mit dezentralen Erzeugern getestet. Zu untersuchen sind ebenfalls neue Ansätze zur Inselnetzerkennung.

Methodik

Das Versuchsnetz ist so projektiert, dass ein strukturvariabler Betrieb möglich ist, vgl. Abbildung 1. Es können unterschiedliche Netzzustände in Bezug auf Erzeugung, Anbindung an das Verteilnetz und Lasten praktisch umgesetzt werden. Dies beinhaltet sowohl eine Variation der Erzeugungsleistung, als auch die Art der Leistungsbereitstellung. Dazu können stochastische Leistungsprofile, welche durch Arbeitspakt 5.2 gewonnen werden, als Eingang in das Netz fungieren. Zusätzlich ermöglicht das Demonstrationslabor durch variabel konfigurierbare Netzersatzelemente die Betrachtung der Einflüsse unterschiedlicher Netztopologien auf die Ergebnisse der im Cluster enthaltenen Arbeitspakete sowie auf die Wirksamkeit der getesteten Inselnetzerkennungsverfahren.

Abbildung 1: Konzept strukturvariables Demonstrationsnetz

Ergebnisse

Messungen haben die Wirksamkeit von Ergebnissen aus den unterschiedlichen Arbeitspaketen belegen können. So konnte beispielsweise die Optimierung der Parameter der virtuellen Synchronmaschine in Hinsicht auf einen designierten Verlauf der Systemausgänge praktisch validiert werden. Außerdem ist die Stabilität und der zeitliche Verlauf der Systemzustände bei variierenden Topologien und unterschiedlichen Reglerparametern untersucht worden. Abbildung 2 zeigt beispielhaft sowohl die inhomogene Leistungsverteilung auf die sich im Netz befindenden Erzeugungsanlagen mit sich unterscheidenden Reglerparametern, als auch die Auswirkung des Zuschaltens der Last im Inselnetzbetrieb auf die Frequenz. Diese Messungen sind für unterschiedliche Strukturen und Parameter der an das Netz angekoppelten Anlagen ausgeweitet worden.

Abbildung 2: Messung geregeltes Inselnetz

Publikationen

• Chen, Y., Hesse, R., Turschner, D., Beck, H.-P. (2012): Investigation of the Virtual Synchronous Machine in the Island Mode, 3rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe), Berlin.
• Chen Y., Werther B., Schwake B., Beck, H.-P. (2013): Netzstabilisierung durch die „Virtuelle Synchronmaschine“ (VISMA) mit überlagerter Frequenz- und Spannungsregelung“, ETG-Kongress 2013, Berlin.

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Beck

beck@spamiee.tu-clausthal.de