Untersuchung der Verbundsystemstabilität unter besonderer Berücksichtigung des Verhaltens wechselrichterbasierter Erzeugung

Abstract

Ein grundlegender Paradigmenwechsel in der Wechselrichterregelung ist im Gange, um in Zukunft rein wechselrichterbasierte und klimaneutrale Stromnetze zu ermöglichen. Im Gegensatz zu netzfolgenden Wechselrichtern, die auf eine von extern gebildete Netzspannung zur Stromeinspeisung angewiesen sind, sind netzbildende Wechselrichter analog zu Synchrongeneratoren in der Lage, diese Netzspannung selbstständig zu bilden und zu erhalten. Dieser Paradigmenwechsel in der Wechselrichterregelung wird von zahlreichen Detailfragen begleitet. Dabei stehen in dieser Arbeit die Fragestellungen zu möglichen Auswirkungen auf die Verbundsystemstabilität und zum notwendigen Mindestanteil an Anlagen mit netzbildenden Eigenschaften im Vordergrund. Zur Analyse der systemischen Auswirkungen hoher Durchdringungsraten wechselrichterbasierter Erzeugung dienen hierfür aufgebaute dynamische Wechselrichtermodelle samt netzfolgender bzw. netzbildender Regelung. Die mit diesen Modellen durchgeführten Übertragungsnetzuntersuchungen zeigen auf, dass netzbildende Wechselrichter die essentiellen Eigenschaften von Synchrongeneratoren, also das Spannungsquellenverhalten kombiniert mit einer Trägheitsbereitstellung, grundsätzlich aufweisen, denn die ermittelten Mindestanteile an Netzbildung mithilfe von Synchrongeneratoren oder netzbildender Wechselrichtern sind praktisch identisch. Der simulative und systemtheoretische Vergleich einer Vielzahl verschiedener netzbildender Regelungskonzepte zeigt allerdings teilweise deutliche Unterschiede hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Frequenzstabilität auf.