Smart Grid Controller

Durch die zunehmende Anzahl von Elektrofahrzeugen und Photovoltaik-Anlagen entstehen neue Herausforderungen für bestehende Niederspannungsnetze. Um diese zusätzlichen dezentralen Verbraucher und Erzeuger besser ins Netz integrieren zu können, wurde im Projekt Smart Grid Controller von GE Global Research ein innovatives Regelkonzept für Spannungsstufenschalter entwickelt. Dieses adaptive Regelkonzept wurde von der Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. im Vergleich sowohl mit etablierten Regelkonzepten von Spannungslängsreglern (LVR) und regelbaren Ortsnetztransformatoren (rONT) als auch mit konventionellem Netzausbau in technischer sowie wirtschaftlicher Hinsicht bewertet.

Netzgebiete 700

Abbildung 1: Untersuchte Netzgebiete im Projekt Smart Grid Controller

Ausgewählte Ergebnisse

Durch standardisierte Referenznetze (vgl. https://www.ffe.de/publikationen/vortraege/603-konferenz-zukuenftige-stromnetze) konnte eine Differenzierung der Anwendungsgebiete von rONT und LVR vorgenommen werden. Durch die Definition eines Inhomogenitätsfaktors (IHF) konnte quantifiziert werden, wie homogen die Last- bzw. Erzeugerleistung auf den einzelnen Netzsträngen verteilt ist. Der IHF ermöglicht eine einheitliche Auswertung über ein breites Spektrum von Referenznetzen. Diese statistischen Auswertungen zeigen, dass der rONT in sehr homogenen Netzen eine bessere Wirksamkeit als der LVR aufweist. Der LVR erzielt die besten Ergebnisse in Netzen mit mittlerer Inhomogenität. Nur sehr wenige Probleme in Netzen mit sehr hoher Inhomogenität  können durch keine der Maßnahmen ausgeregelt werden.

 

IHF 400pxVergleich Boxplot ONT3 400px

Abbildung 2: Ausgewählte Ergebnisse der Analysen in den Referenznetzen und einem realen Netz

Mithilfe von detaillierten Lastflussberechnungen wurden die untersuchten Reglerkonzepte für rONT  und LVR bezüglich ihrer technischen Eignung zur Spannungsstabilisierung in verschiedenen Typnetzen und realen Netzgebieten verglichen:

Es zeigt sich, dass der rONT mit Leistungskompoundierung und beide Varianten des Längsreglers (mit konstantem Sollwert oder Leistungskompoundierung) in vielen Anwendungsfeldern gut geeignet sind, um die Anzahl von Spannungsbandverletzungen gegenüber dem Referenzfall deutlich zu reduzieren. Die adaptive Regelung bei dem rONT versucht, zur Erhöhung der Lebensdauer die Anzahl von Schaltvorgängen so gering wie möglich zu halten und erreicht dieses Ziel, indem sie das Netz näher an den Spannungsgrenzen (mit Sicherheitsabstand) betreibt, was das resultierende Spannungsband verbreitert. Der LVR ist charakterisiert durch ein begrenztes Anwendungsfeld (inhomogene Landnetze mit ausgeprägten Strängen), weist hier aber eine gute Eignung auf. Bei thermischen Problemen ist häufig der Netzausbau (Parallelverkabelung oder Transformatortausch) die einzig mögliche Option.

Die Ergebnisse des Projekts zeigen, dass die Integration einer großen Anzahl an Elektrofahrzeugen und auch dezentralen Erzeugungsanlagen durch innovative Reglerkonzepte für die Spannungshaltung im Niederspannungsnetz gewährleistet werden kann.

Das Projekt wurde im Rahmen der Modellkommune für Elektromobilität in Garmisch-Partenkirchen („eGAP“) vom Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie gefördert.

Unser besonderer Dank für die erfolgreiche Zusammenarbeit gilt dem Projektpartner GE Global Research und dem eGAP-Team.

Das Projekt Smart Grid Controller lief von Januar bis Dezember 2015. Der ausführliche Endbericht wurde jetzt veröffentlicht und steht nun zum Download zur Verfügung.

StMWi

egap 300

GE

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