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Veröffentlicht am 26. Januar 2009 Drucken

Technischer Aufbau der Frequenzregelung im UCTE

Dieser Artikel ist ein Auszug aus der Diplomarbeit "Technische Bewertung der Bereitstellung von Sekundärregelleistung mit Mikro-KWK-Anlagen" , welche im Rahmen des Projekts "KW21 2E" an der FfE angefertigt und am Lehrstuhl für Energiewirtschaft der TU-München eingereicht wurde.

Die UCTE ist für die Koordination des Betriebs sowie die Erweiterung des europäischen Netzverbundes zuständig. Mitglieder dieser Union sind Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) aus 24 Ländern (UCTE). In der Abbildung werden sämtliche Mitgliedsländern des UCTE-Verbundnetzes sowie anderer europäischer Netze aufgeführt.

Mitgliedstaaten in den verschiedenen Verbundnetzen in Europa

Ein sicherer und reibungsloser Netzbetrieb setzt die Wahrung des Gleichgewichts zwischen Energieeinspeisung und –abnahme voraus. Eine Störung dieses Gleichgewichts zieht unweigerliche Änderungen der Netzfrequenz nach sich. Da eine, in einem vorgegebenen Toleranzbereich, konstante Netzfrequenz die Grundlage einer gesicherten Energieversorgung darstellt, wird bei einer Störung der Einsatz von aufeinander abgestimmten Mechanismen zur Frequenzhaltung erforderlich.

Die Aufgabe der Frequenzhaltung wird in der UCTE in drei Regelstufen eingeteilt:

  • Primärregelung (primary control)
  • Sekundärregelung (secondary control)
  • Minutenreserve (tertiary control)

Schema der Frequenzregelung im UCTE-Netz

In der Abbildung wird der schematische Ablauf dieser Regelung veranschaulicht (nach UCTE Appendix 1). Die diesen drei Regelstufen übergeordnete Zeitanpassung wird hier nicht betrachtet.

Nachfolgend werden die einzelnen Stufen der Regelung beschrieben.

1. Primärregelung

Das Ziel der Primärregelleistung (PRL) ist, mit Hilfe der Turbinendrehzahlregler das Gleichgewicht zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung herzustellen. Störungen verursachen eine Frequenzabweichung, auf welche die Primärregelung reagiert und diese innerhalb definierter Sicherheitsgrenzen aufhält. Die Primärregelung hat ein proportionales Verhalten und ist aufgrund der Beteiligung aller Netzbetreiber in der UCTE gemäß dem Solidaritätsprinzip sehr schnell.

Jede Maschine, die Primärregelleistung bereitstellen soll, wird über eine "Statik" geregelt. Diese stellt einen Zusammenhang zwischen Frequenz und Leistung dar. Die Statik SG wird wie folgt definiert:

mit:

f: Frequenz

fN: Nennfrequenz

?f = f-fN

PG: Generatorleistung

PGN: Generatornennleistung

?PG = PG - PGN

Die Statik SG hat je nach Maschine eine unterschiedliche Steilheit und evtl. einen Unempfindlichkeitsbereich, d. h. einen Bereich um ?f, innerhalb dessen keine Leistungsänderung stattfindet.

2. Sekundärregelung

Ziele

Nach einer Störung und einer erfolgreichen Stabilisierung der Frequenz durch die Primärregelung liegt immer eine Frequenzabweichung vor. Dieses Ungleichgewicht wird durch den Einsatz der Sekundärregelleistung (SRL) behoben.

Die Sekundärregelung hat zwei Ziele. Zum Einen soll sie die Frequenz wieder auf den Nennwert zurückführen und zum Andern soll sie die Primärregelung ablösen. Insbesondere die Leistungen, die im Rahmen der Primärregelung von anderen ÜNB bereitgestellt werden, sollen durch die SRL abgelöst werden, damit diese wieder zur Verfügung stehen.

Funktionsweise der Sekundärregelung nach dem Netzkennlinienverfahren

Um unterscheiden zu können, ob eventuelle Leistungsflussänderungen aufgrund eines Fehlers in der Regelzone oder durch die Beteiligung an der Primärregelung verursacht worden sind, wird das Netzkennlinienverfahren (network characteristic method) angewendet. Die Beschreibung dieses Verfahrens ist auf Seite 11 der Diplomarbeit "Technische Bewertung der Bereitstellung von Sekundärregelleistung mit Mikro-KWK-Anlagen" beschrieben.

3. Minutenreserve

Die Minutenreserve (MR) kommt zum Einsatz, wenn Sekundärregelleistung zur Störungsbehebung allein nicht ausreicht bzw. eine längere Störung vorliegt. Sie wird seltener als die SRL verwendet. Der Abruf erfolgt per Telefonanruf, nicht automatisch wie bei dem Abruf von SRL.

Ansprechpartner: Dipl.- Ing. Tomás Mezger

 

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