Entwicklung von Methoden und Modellen zur Bewertung der Spannungsstabilität in Elektrizitätsversorgungssystemen mit hoher Durchdringung von Stromeinspeisungen aus erneuerbaren Quellen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Albert Moser
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243975358

Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien im Rahmen der politisch beschlossenen Energiewende verschärfen sich in Zukunft die Anforderungen an den sicheren Betrieb des elektrischen Netzes. Insbesondere in Deutschland werden Spitzenwerte installierter Wind- und Photovoltaik-Anlagen erreicht. In Prognosen des deutschen Bundesministeriums für Umwelt (BMU) wird jeweils rund 50 GW installierter Leistungen erwartet. Damit übersteigt die installierte Leistung aus erneuerbaren Quellen sogar die Spitzenlast, welche in Deutschland im Bereich von rund 80 GW liegt. Darüber hinaus konzentrieren sich Wind- und Photovoltaik-Anlagen dargebotsabhängig in wind- bzw. sonnenreichen Gebieten. Das führt dazu, dass sich zukünftig vermehrt große Erzeugungszentren mit sehr hohen Einspeisungen zu dargebotsreichen Zeiten ergeben. Zeitgleich werden konventionelle fossile, eher lastnah installierte Kraftwerke aus dem Markt verdrängt. Dies resultiert in einem drastischen Anstieg der zu transportierenden Leistungen sowie Entfernungen zwischen Einspeisung und Last und somit in einer erhöhten Belastung des Übertragungsnetzes.Ursprünglich ist das Übertragungsnetz für den Transport von Reserveleistung zwischen autarken Netzgebieten gebaut worden. Mit den zukünftigen Transportleistungen und -entfernungen ist es allerdings zu erwarten, dass die Gefahr für Verletzungen der Spannungsstabilität steigt. Neben der thermischen Belastbarkeit der Betriebsmittel kann deshalb die Spannungsstabilitätsgrenze die kritische Betriebsgröße des Elektrizitätsversorgungssystems werden.Die heute existierenden Modelle und Verfahren zur Bewertung der Spannungsstabilität eignen sich nicht, die veränderten Rahmenbedingungen der Energiewende genau abzubilden und zu bewerten.Ziel des Projekts ist es daher, Modelle und Verfahren zur Bewertung der Spannungsstabilität im Übertragungsnetz und Verteilungsnetz unter Berücksichtigung der sich regenerativ verändernden Erzeugungsstruktur zu entwickeln.Da die erneuerbaren Energien zu einem weit überwiegenden Teil in der Verteilungsnetzebene installiert sind, liegt ein Fokus in diesem Projekt in der Entwicklung eines realitätsnahen Modells von Verteilungsnetzen unter Berücksichtigung dezentraler Einspeisung aus erneuerbaren Energien. Bereits am Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft der RWTH Aachen entwickelte Modelle für das europäische Übertragungsnetz sowie eine Marktsimulation zur Ermittlung des optimalen Kraftwerkseinsatzes dienen der Ermittlung realistischer Netznutzungssituationen für zukünftige Zeiträume.Die in diesem Projekt neu entwickelten Modelle und Methoden erlauben eine detaillierte Analyse der möglichen Integration von erneuerbaren Energien im Zusammenspiel mit verschiedenen Last- und Einspeisesituation sowie beliebiger Netzstrukturen inklusive kritischer Ausfallsituationen von Netzbetriebsmitteln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen