Analyse und Erstellung von dynamischen Simulationsmodellen zur Ermittlung zukünftig notwendiger Systemdienstleistungen
Eckdaten
Kontaktdaten
Tobias Busboom
Tel.: +49 04821 / 40 636 0
tobias.busboom@moe-service.com
M.O.E. GmbH
Fraunhoferstraße 3
25524 Itzehoe
Projektziele
Ziel ist die Erstellung von Windenergieanlagen- und vor allem Windpark-Modellen für die dynamischen Simulationen in Netzstudien. Es sollen möglichst vereinfachte Modelle erstellt werden, welche die elektrischen Eigenschaften des Windparks am Netzverknüpfungspunkt abbilden. Diese Modelle sollen in großen Netzstudien einsetzbar sein und nach Möglichkeit Ergebnisse aus der Anlagenzertifizierung berücksichtigen.
Im Zertifizierungsprozess für Windparks werden die detaillierten Simulationsmodelle der einzelnen Erzeugungseinheiten zusammen mit der Windparkperipherie (Kabel, Transformatoren, etc.) betrachtet. Diese Modelle bilden das elektrische Verhalten im Spannungseinbruch (LVRT) sehr genau nach und sind entsprechend rechenintensiv. Es gilt nun diese Modelle möglichst im Rechenaufwand zu reduzieren, um sie in großen Netzstudien anwenden zu können.
Tobias Busboom
Im Fokus
- Windpark-Modelle
- generische Modelle
- IEC 61400-27
- Netzreduktion
- Low-Voltage-Ride-Through
- Blindleistungsvermögen
M.O.E. wird im Rahmen des Projektes NEW 4.0 zum einen den Aspekt der Systemdienstleistungen und zum anderen die Verbesserung der Simulationsmöglichkeiten zur Betrachtung der Systemsicherheit bei Fehlern im Netz (dynamische Simulationen) beleuchten.
Das Verhalten von Windparks bei Spannungseinbrüchen wird heute bereits im Rahmen der Anlagenzertifizierung mit einem hohen Detailierungsgrad simuliert. Jedoch werden bei diesen Simulationen keine überregionalen Effekte betrachtet und die für weitergehende Systemstudien notwendigen Simulationsmodelle der Erzeugungsanlagen werden den Netzbetreibern in Deutschland derzeit nicht bereitgestellt. Eine zukünftige Forderung dieser Modelle ist jedoch in den Netzanschlussrichtlinien vorgesehen. Konkrete Anforderungen an die Modelle und Umsetzungsmöglichkeiten wurden in dem Norm-Entwurf der IEC 61400-27 betrachtet, haben aber noch keine nennenswerte Anwendung in der Praxis erfahren und sind nicht weiter in die Richtlinien eingeflossen.
Ziel in diesem Arbeitspaket ist es, unter Berücksichtigung nationaler und internationaler Richtlinien und Normen, Anforderungen an die zukünftigen Modelle zu definieren und entsprechende generische WEA- und EZA-Modelle zu erstellen. Diese werden mit den detaillierten Ergebnissen der aktuellen Simulationen verglichen.
Es werden zunächst die bestehenden Anforderungen an Simulationsmodelle auf Erzeugungsanlagenebene analysiert. Der bestehende Anforderungskatalog (national und international) an Simulationsmodelle von Windenergieanlagen wird überprüft. Ausgehend davon sollen in Absprache mit Netzbetreibern die Anforderungen an solche EZA-Modelle definiert werden. Im nächsten Schritt wird ein Vergleich des parametrierten generischen Modells mit einem validierten WEA-Modell sowie Messergebnisse durchgeführt und auf spätere mögliche Anwendungsbereiche wie Lastflussberechnungen, Frequenzstabilität, Spannungsstabilität, Systemstabilität bei Spannungseinbrüchen sowie Spannungserhöhungen (LVRT und OVRT). Zusätzlich sollen die gewonnenen Ergebnisse in die künftigen Richtlinien eingespeist werden.
Ein Nachweisverfahrens für die Validierung der Modelle wird erstellt und die Ergebnisse in die Richtlinien und Normen eingespeist.
Die Betrachtung aus der Sichtweise einer Zertifizierungsstelle mit detailliertem Wissen über Technologien von Windenergieanlagen und Windparks kann hier den Blickwinkel der Netzbetreiber sehr gut ergänzen. Die Ergebnisse werden mit den Netzbetreibern reflektiert und in die Normungs- und Richtlinienarbeit einfließen, um eine nachhaltige Berücksichtigung zu sichern.
Es wurden Methoden zur Vereinfachung von Windparkmodelle bei LVRT-Simulationen untersucht. Dabei wird das komplexe Windparkmodell, welches aus mehreren einzelnen Windenergieanlagenmodellen und der zugehörigen elektrischen Peripherie (Kabel, Transformatoren, etc.) besteht, durch ein Ersatzmodell abgebildet.
Die Modelle der Erzeugungsanlagen lassen sich bei gleichen Typ zusammenfassen. Die Kabel und Transformatoren werden durch eine Ersatzimpedanz dargestellt. Hierdurch lässt sich der Simulationsaufwand mit geringen Verlusten an Genauigkeit erheblich verringern.
Die Anwendbarkeit der vereinfachten Modelle wurde an einem Beispielnetzmodell getestet. Aktuell befindet sich der Anforderungskatalog für künftige Windparkmodell in der Bearbeitung. Weiterhin wird das Windparkmodell um mögliche weitere Funktionen (z.B. Blindleistungsübergangsfunktion durch Windparkregler) erweitert.
