STRATA - Smart transformation for resilience and community services through digital grid layers - Dezentrale Leistungsregelung im Niederspannungsnetz

Abstract

Das deutsche Teilvorhaben des ERA-NET-Projekts STRATA untersucht den Einsatz eines Smart Digital Node (SDN) mit mehreren Private Digital Nodes (PDN), um PV, Wärmepumpen, EV und Speicher effizient in Verteilnetze zu integrieren. Ziel ist es, Spannungsbandverletzungen und Überlastungen zu vermeiden, die Hosting-Kapazität zu erhöhen und Netzausbaukosten durch die Nutzung netzdienlicher Flexibilität zu senken.

Dazu wurden ein Regelungs-,Daten-und Hardwarekonzept sowie passende Geschäftsmodellansätze entwickelt. Der SDN überwacht Spannung und Auslastung im Netz und sendet Vorgaben an verteilte PDN, wo lokale EMS Anlagen wie PV-Wechselrichter, Wärmepumpen und Wallboxen steuern. Für die Kommunikation wurden Protokolle wie MQTT, Modbus und EEBUS vorgesehen.

Die Konzepte wurden in realen und generischen Netzszenarien sowie in quasidynamischen Simulationen untersucht. Parallel wurde der regulatorische Rahmenanalysiert, insbesondere §14a EnWG und relevante VDE- und FNN-Vorgaben. Die Ergebnisse zeigen, dass das Konzept grundsätzlich regelkonform umsetzbar ist, jedoch eine robuste Kommunikationsinfrastruktur und klare vertragliche Regelungen erfordert.

Ein zentraler Beitrag ist die Entwicklung und Umsetzung eines Blind-und Wirkleistungsreglers am SDN, der in Power Factory und im Labor demonstriert wurde. Mess-und Stellwerte wurden über die Smart-Meter-Gateway-Infrastruktur übertragen. Labortests bestätigten die prinzipielle Übertragbarkeit der entwickelten Regelstrategien, machten aber auch praktische Herausforderungen sichtbar, etwa bei Implementierung, Parametrierung und Kommunikationsausfällen.

Das Projekt zeigt, dass der SDN/PDN-Ansatz mit standardisierten Schnittstellen, netzdienlicher Flexibilitätsnutzung und regulatorisch eingebetteten Steuerkonzepten einen vielversprechenden Weg darstellt, die Energiewende im Verteilnetz kosteneffizient und betriebssicher zu unterstützen und die Grundlage für zukünftige Feldtests und Geschäftsmodelle zu schaffen.