STABEEL2: Stabilität dezentraler Erzeuger im Elektroenergiever-sorgungsnetz bei der Erbringung von Systemdienstleistungen - Fortsetzung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Klaus Röbenack; Professor Dr.-Ing. Peter Schegner
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442893506

Mit dem Ziel der CO2-neutralen Energieversorgung und der daraus folgenden hohen Dynamik an Zubau von dezentralen Energiewandlungsanlagen (DEAs) auf der Basis von Wind- und Solarenergie werden hohe Anforderungen an den Netzbetrieb gestellt – insbesondere vor dem aktuellen angespannten energiepolitischen Hintergrund. Alle damit bzw. im Speziellen mit der Spannungsregelung verbundenen Betriebsstrategien müssen den Stabilitätsanforderungen genügen. Im heutigen Normalbetrieb sind dabei verschiedene Arten der Spannungsstützung parallel anzutreffen; bspw. die Vorgabe zentral optimierter Arbeitspunkte und die Q(U)-Regelung als Spielart der indirekten Spannungsregelung. Kerngedanke hierbei ist die gezielte adaptive Bereitstellung von Blindleistung, um einerseits die Netzspannung lokal beeinflussen zu können und andererseits die zum Betrieb des Netzes notwendige Blindleistung aufzubringen. Die Auswirkung der Gesamtheit aller Stelleingriffe auf das Netz wird seitens der einzelnen DEAs jedoch nicht berücksichtigt. Mögliche Wechselwirkungen von Q(U)- Regelungen werden dabei klassifiziert als Aspekte der (Kurzzeit-) Spannungsstabilität oder als slow-interaction converter-driven stability. Der dezentrale Regelungsansatz führt zu theoretisch interessanten und anspruchsvollen regelungstechnischen Fragestellungen, welche im vorangegangenen Projekt bereits in Teilen adressiert werden konnten. Basierend auf der Forschungsarbeit des Projektes STABEEL werden folgende Forschungsfelder formuliert: a) die Ausnutzung der Freiheitsgerade in der Q(U)-Regelung durch Berücksichtigung des Gegensystems zur Verbesserung der Spannungsqualität; b) die Kombination überlagerter Q(U)-Regelung und unterlagerter Stromregelung zu einer neuartigen I(U)-Regelung zur effizienteren Spannungsstützung und vereinfachten Analyse der entstehenden Regelkreise; c) der Ersatz von Kommunikationskanälen durch beobachterbasierte Zustandsschätzungen zur Umsetzung moderner verteilter Regelungsansätze in aktuellen Netzen. Das Projekt ist in drei Themenkomplexe (TK) unterteilt. Die Antragsteller widmen sich zu Beginn dem Abschluss des TK „Erkennung von Inkonsistenzen in regelungstechnischen Systemen“. Es erfolgt die Bewertung von Regelungsinkonsistenzen von DEAs durch Mustererkennung. Die Suche nach Fehlermustern soll unter anderem mit Hilfe Neuronaler Netze unterstützt werden. Der zweite TK widmet sich der Weiterentwicklung der Q(U)-Regelung. Ausgehend von einer Umformung der klassischen in eine „linearisierende“ Q(U)- Charakteristik soll das Konzept der I(U)-Regelung erarbeitet werden. Dabei ist die Interaktion zwischen Q(U) und I(U)-Regelung zu berücksichtigen, zu bewerten und experimentell zu verifizieren. Der dritte TK fokussiert auf vernetzte Reglerstrukturen. Hierbei stehen der Entwurf von Reglerstrukturen unter Annahme idealer sowie gestörten Kommunikationsbedingungen im Vordergrund. Den Abschluss liefert eine Untersuchung zum Ersatz von Kommunikationskanälen durch eine beobachterbasierte Schätzung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen