F-HIL RELOADED - Entwicklung einer Prüfinfrastruktur zur normativen Validierung dynamischer Vorgänge von netzbildenden dezentralen Erzeugungsanlagen

Die Gewährleistung einer sicheren Energieversorgung bei zunehmender Nutzung volatiler Energiequellen sowie flexibler Verbraucher stellen bereits heute eine Herausforderung für Verteilnetzbetreiber dar. Durch den weiteren Ausbau dezentraler Windenergie- und Photovoltaikanlagen und gleichzeitigen Rückbau von zentralen Kraftwerken, müssen nun die neuen dezentralen Erzeugungseinheiten die stabilisierenden Funktionen im Stromnetz übernehmen.

Das lässt sich zukünftig durch eine entsprechende Auslegung und Regelung der elektronischen Stromrichter erreichen, über die die dezentralen Erzeugungseinheiten an das Netz gekoppelt sind. Solche netzbildenden Stromrichter sind in der Lage die Spannungsamplitude und Frequenz zu stabilisieren. Sie sind somit ein wichtiger Baustein der zukünftigen sicheren und stabilen Energieversorgung.

Die Entwicklung geeigneter Prüfsequenzen sowie entsprechender Richtlinien für netzbildende Anlagen stellen dabei eine wichtige Komponente dar, der derzeit noch wenig Beachtung geschenkt wird. Die eingehende Prüfung der netzbildenden Funktionen und der Interoperabilität von Stromrichtern, also des Zusammenspiels mit den verschiedensten anderen Netzkomponenten, ist im Zuge einer ausschließlichen Energieversorgung aus erneuerbaren Energiequellen unabdingbar.

Aus Sicht des VDE Forums Netztechnik/Netzbetrieb sind die Anforderungen an die Erzeugungsanlagen im Hinblick auf die Stabilität des Verbundnetzes derzeit nicht ausreichend und es müssen ergänzend systemstützende bzw. netzbildende Fähigkeiten und Funktionen für Erzeugungsanlagen definiert werden, wie die aktuell veröffentlichte Roadmap Systemstabilität verdeutlicht. Das Vorhaben „F-HiL Reloaded“ widmet sich diesen Herausforderungen und fördert die Entwicklung von innovativen Prüf- und Testsystemen mit den zugehörigen Prüfabläufen und Prüflingen, wie z.B. netzbildenden DC-Wallboxen für Elektrofahrzeuge.

Das in der folgenden Abbildung dargestellte Test-, Prüf- und Validierungssystem wird als eine Kombination aus einem Echtzeitrechner, einer dynamischen Hybridverstärkereinheit und einer einstellbaren Leitungsimpedanz zur realitätsnahen Nachbildung von Netzzuständen (z.B. Netzimpedanz, schwache oder starke Netzanbindung) realisiert. Zur Quantifizierung der Projektergebnisse sind DC-Wallboxen für bidirektionale Elektrofahrzeuge im Lade- und Entladebetrieb, sowie Rapid-Control-Prototyping-Systeme (RCP) mit den entsprechenden netzbildenden Eigenschaften und Regelungen als Prüflinge vorgesehen.