ImaStabil - Impedanzanalyse von PV-Kraftwerken zur Sicherstellung eines stabilen und zuverlässigen Netzbetriebs

Abstract

Ziel des Vorhabens war es, die Analyse von Oberschwingungen und der Resonanzstabilität von PV-Kraftwerken auf der Anlagenebene weiterzuentwickeln und dabei sowohl den Einfluss mehrerer Wechselrichter als auch der internen Verkabelung und der Transformatoren zu berücksichtigen. Im Rahmen des Vorhabens wurde nachgewiesen, dass sich auf Grundlage der vermessenen Impedanzen einzelner Wechselrichter sowie der Kenntnis der Anlagentopologie und der eingesetzten Betriebsmittel ein vereinfachtes Anlagenmodell erstellen lässt, das den Impedanzverlauf des PV-Kraftwerks plausibel abbildet. Der Ansatz erweitert die am Fraunhofer ISE etablierte differenzielle Impedanzspektroskopie von der Charakterisierung einzelner Erzeugungseinheiten auf die Anlagenebene, indem die Messdaten in ein Simulationsmodell des gesamten PV-Kraftwerks überführt werden. Zur Validierung dieses Ansatzes entwickelte morEnergy im Projekt ein neuartiges mobiles Anlagenimpedanzmessgerät. Grundlage hierfür waren unter anderem gemeinsame Untersuchungen des Fraunhofer ISE und der HSU zu den Einflussfaktoren auf die Wechselrichterimpedanz. Das Messgerät wurde als Demonstrator realisiert, zunächst im Labor anhand von Einheitenimpedanzmessungen validiert und anschließend im Feld erprobt. Den hierfür erforderlichen Zugang zu den PV-Kraftwerken vermittelte greentech und schuf damit eine wesentliche Voraussetzung für die Durchführung der Feldmesskampagnen. Ergänzend zu den zwei Feldmesskampagnen und den durchgeführten Prüfstandsmessungen wertete die Helmut-Schmidt-Universität insgesamt 5.417 Mittelspannungsimpedanzmessungen aus 14 Messkampagnen über einen Zeitraum von zehn Jahren aus. Dadurch konnten neben den Anlagenimpedanzen auch die frequenzabhängigen Eigenschaften realer Netzimpedanzen umfassend bewertet werden.