DisrupSys - Disruptive Funktionen und Technologie für den winkelbasierten Verbundnetzbetrieb in Umrichter dominierten Energiesystemen mit überwiegend regenerativer Einspeisung

Abstract

Das Grundprinzip des Betriebs elektrischer Energienetze ist unmittelbar durch das elektromechanische Verhalten von Synchrongeneratoren bestimmt. Dabei dient die Netzfrequenz als zentrale Führungsgröße und ist ein Indikator für das Gleichgewicht zwischen Wirkleistungserzeugung und -verbrauch. Mit dem Wegfall von Kernkraft- und Kohlekraftwerken sowie der zunehmend regenerativ geprägten elektrischen Energieerzeugung fällt auch eine signifikante Anzahl Synchrongeneratoren weg. Hieraus resultiert die Notwendigkeit, perspektivisch den Verbundnetzbetrieb an die neuen Rahmenbedingungen anzupassen und weiter zu entwickeln. Im Projekt DisrupSys werden vor diesem Hintergrund der winkelbasierte Verbundnetzbetrieb in Umrichter dominierten Energieversorgungssystemen unter Wahrung des Wirk- und Blindleistungsgleichgewichts erforscht und entwickelt. Dabei steht im Fokus, wie das Verbundnetz dahingehend transformiert werden kann. In DisrupSys wurde gezeigt, dass der Stromnetzbetrieb mit winkelbasierter Regelung grundsätzlich möglich ist. Im Vergleich zur Leistungs-Frequenz-Regelung führt die Winkelregelung aufgrund der inhärenten geografisch lokalen Regelleistungsbereitstellung zu einer geringeren systemweiten Leistungsflussverteilung sowie zu einer höheren Auslastungsmöglichkeit des Stromnetzes. Zudem erfolgt die Ausregelungsgeschwindigkeit schneller. Ein besonderes Merkmal der Winkelregelung ist ihre Gridforming-Funktionalität sowie die instantane Bereitstellung von Regelleistung. Die Indikatoren zeigen, dass das Stromnetz hinsichtlich Spannung, Frequenz und Spannungswinkel stabiler ist.