morePV2grid More functionalities for increased integration of PV into grid

Im Projekt „morePV2grid“ (FFG 825441, Laufzeit 2010-2013) wurden zur Netzstützung geeignete, lokale Regelungskonzepte für PV-Wechselrichter entwickelt und validiert. Den Kern des Projekts bilden unterschiedliche Arten der Wirk- und Blindleistungsregelung zur statischen Spannungshaltung – insbesondere cosφ(P), Q(U) sowie Q&P(U). Deren Ziel ist die Erhöhung der netzverträglichen Dichte an PV-Anlagen. Der lokale Charakter ist dadurch begründet, dass die Regelungen ausschließlich auf lokal messbaren Größen basieren und damit keinerlei Kommunikationsanbindung erfordern. Die funktionale und effektive Validierung der Konzepte erfolgte durch eine mehrmonatige Feldtestreihe in einem realen Niederspannungsnetz mit erhöhter Dichte an PV-Anlagen.

Hinsichtlich der Funktionalität wurde nachgewiesen, dass sich die lokal autonomen (spannungsabhängigen) Regelungen der einzelnen Anlagen insgesamt stabil verhalten und keine unerwünschten (dynamischen) Wechselwirkungen mit benachbarten Anlagen auftreten. Hinsichtlich der Wirksamkeit der Regelungsarten wurden die auf Simulationen ihres Verhaltens basierenden Erwartungen erfüllt. Da speziell die Wirksamkeit von Blindleistung in Bezug auf die Spannungshaltung stark von elektrischen Charakteristika des örtlichen Netzes abhängt, kann keine allgemein gültige Aussage über die Quantität der Wirksamkeit der Blindleistung gemacht werden. Ein positiver Effekt besteht aber jedenfalls, weshalb die Anwendung empfohlen werden kann.

Im konkreten Testnetz waren die (elektrischen) Bedingungen für den Einsatz blindleistungsbasierter Spannungsreglungen relativ ungünstig aber dem Stand der Technik entsprechend. Trotzdem konnte die einspeisebedingte Spannungsanhebung durch eine lokale Blindleistungsregelung (z.B. mittels Q(U) bei min. cosφ = 0,85) um rund ein Drittel kompensiert und damit die Aufnahmefähigkeit des Netzes für dezentrale Einspeiser um ein Drittel erhöht werden. Zusätzlich wurde der Nachweis erbracht, dass der Einsatz einer spannungsabhängigen Wirkleistungsoptimierung P(U) die einspeisebedingte Spannungsanhebung zuverlässig auf einen höchstzulässigen Wert limitiert.

Mit einer kombinierten Anwendung von lokaler, spannungsabhängiger Wirk- und Blindleistungsregelung Q&P(U) lassen sich die Vorteile beider Regelungsarten aus der Sicht des Netzbetriebs optimal nutzen. Im Übrigen verursacht ein vernünftiger Einsatz solcher lokaler Regelungen dem PV-Anlagenbetreiber nur geringe finanzielle Belastungen. Diese beschränken sich auf einmalige Mehrkosten für die Dimensionierung des Wechselrichters auf die nötige Scheinleistung (typisch 5-10 %) sowie auf den energetischen Minderertrag durch ein eventuelles Eingreifen der Wirkleistungsoptimierung (typisch < 1 % pro Jahr).

Die Ergebnisse des Projekts zeigen auf, dass ein „Smart Grid“ bereits durch lokal autonome, intelligente Reglungen – und damit völlig ohne Kommunikationsinfrastruktur – möglich und praxistauglich ist. Als Erweiterung derartiger lokaler Regelungskonzepte ist deren Einbindung in eine übergeordnete Regelung möglich. Dabei bleibt der lokale Regelkreis bestehen und wird durch die Möglichkeit der Rekonfiguration von Einstellungen aus der Ferne ergänzt. Diese Herausforderung wird im Projekt „DG DemoNet – Smart LV Grid“ (FFG 829867, Laufzeit 2011-2014) angenommen.