Verbundvorhaben: ImaStabil - Impedanzanalyse von PV-Kraftwerken zur Sicherstellung eines stabilen und zuverlässigen Netzbetriebs; Teilvorhaben: Modellierung und Stabilitätsanalyse für PV-Kraftwerke basierend auf der differentiellen Impedanzspektroskopie sowie deren messtechnischer Validierung
Zeitraum
2023-04-01 – 2026-03-31
Bewilligte Summe
1.123.899,03 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI4060A
Leistungsplansystematik
Netze [EB1820]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI4)
Förderprogramm
Energie
Im Gegensatz zu konventionellen Großkraftwerken sind Photovoltaik (PV) Kraftwerke aus einer Vielzahl an Erzeugungseinheiten aufgebaut. Die Elektrischen Eigenschaften am Netzanschlusspunkt ergeben sich dabei vor allem aus dem Zusammenspiel der eingesetzten Wechselrichter. Ferner spielen kraftwerksinterne Verkabelungen und Transformatoren hierbei eine entscheidende Rolle. Für die Stabilitäts- und Oberschwingungsanalyse solch komplexer Anlagen gibt es bis heute keine adäquaten Lösungen. Dies zeigt sich unter anderem durch unerwünschte Resonanzeffekte oder hohe Oberschwingungspegel (OS-Pegel), die trotz umfangreicher Netzanschlussverfahren zunehmend auftreten. Mit dem Verfahren der Impedanzspektroskopie von Wechselrichtern wurde in abgeschlossenen Forschungsprojekten bereits eine Methode zur Bestimmung des wirksamen Impedanzverlaufs und der internen OS-Quellen von Wechselrichtern entwickelt, womit sich das frequenzabhängige Verhalten einzelner Einheiten gut beschreiben lässt. Um diese Methode auch für komplexe erneuerbare Kraftwerke und Netze nutzen zu können, entwickelt das Fraunhofer ISE in diesem Zusammenhang Methoden zur Vermessung der frequenzabhängigen Impedanz sowie der internen Oberschwingungsquellen von Betriebsmitteln in PV-Kraftwerken im Labor um daraus generische Modelle zur Simulation der Oberschwingungsemission sowie der Analyse der Oberschwingungsstabilität abzuleiten. Unter Einsatz dieser Modelle werden anschließend Methoden zur Modellierung von Kraftwerken und der entsprechenden Netzanschlusspunkten entwickelt mit welchen anschließend die Simulation der Oberschwingungsemission sowie der Analyse der Oberschwingungsstabilität der Anlagen und Netzabschnitte möglich ist. Diese Methoden werden Anhand von Vermessungen der Netz- und Anlagenimpedanzen sowie der Oberschwingungsemission in drei unterschiedlichen PV-Kraftwerken validiert. Darüber hinaus werden Methoden zum Health Monitoring von PV-Kraftwerken mittels Impedanzmessungen entwickelt.