Siemens AG
Siemens beteiligt sich vorrangig an der technischen Umsetzung der Projektziele. Im Vordergrund stehen vor allem Entwicklung und Test von Methoden zur Implementierung von Microgrids in Nieder- und Mittelspannungsnetzen und deren Nutzung als topologische Kraftwerke zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen für vorgelagerte Netze. Darüber hinaus erarbeitet Siemens Methoden zur Stabilisierung des elektrischen Netzes bei schnellen transienten Vorgängen und langsameren Ausgleichsvorgängen im stationären Betrieb zwischen Netz, Erzeugern, Lasten und Speichern. Weitere wichtige Vorhaben sind die Sicherung eines stabilen Netzbetriebes sowie die ökonomisch optimierte Betriebsführung der Aktuatoren. Sowohl im Inselnetzbetrieb als auch im Netzparallelbetrieb ist diese Optimierung entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Microgrids.
Neuartige Systemdienstleistungen, die künftig aus den topologischen Kraftwerken geliefert werden können, sollen den Übertragungsnetzbetreiber in die Lage versetzen, die konventionellen Must-Run Kapazitäten signifikant zu verringern. Der in Deutschaland nutzbare Anteil an erneuerbarer Erzeugung steigt dadurch erheblich.
IREN2 ist ein Beitrag zur Verwirklichung der Vision, Deutschland rein aus erneuerbarer Erzeugung versorgen zu können. Siemens möchte hierfür Grundlagen für innovative Systemtechnik in Microgrids erarbeiten und diese auch global vermarkten. Hierbei ist Deutschland aufgrund seiner internationalen Vorreiterrolle von besonderer Bedeutung.
Für Siemens stehen folgende Arbeitsziele im Fokus:
1. Analyse und Regelung des schnellen dynamischen Verhaltens eines Microgrids
In dem betrachteten Untersuchungsgebiet werden Aktuatoren mit unterschiedlichem dynamischen Verhalten gekoppelt. Unterschiedliche Dieselgeneratoren und mehrere Speicherumrichter und Photovoltaikumrichter bilden zusammen mit dem elektrischen Netz und den Verbrauchern ein komplexes dynamisches System.
Um einen stabilen Netzbetrieb sicherzustellen muss anhand von Simulationen und Messungen das dynamische Verhalten des Systems analysiert werden. Der Fokus liegt hier bei schnellen Regelungsvorgängen im Bereich von einigen Millisekunden bis hin zu einigen Sekunden. Daraus können Regelungsstrukturen und –parameter abgeleitet und Stabilitätsgrenzen bestimmt werden.
Ziel ist, für das betrachtete Untersuchungsgebiet ein bei Siemens entwickeltes Regelungsverfahren zu validieren und mit Hilfe von Simulationen und im praktischen Versuch nachzuweisen, dass das Verfahren ein Microgrid einerseits stabilbetreiben kann und andererseits ein von außen vorgegebenes Verhalten implementieren kann. Dieses Verfahren bildet die Grundlage sowohl für einen Inselnetzbetrieb, als auch das Erbringen von Systemdienstleistungen.
2. Integration und Test von Algorithmen zur Einsatzplanung
In IREN2 werden Methoden implementiert und getestet, die zu einem geplanten auch längerfristigeren Betrieb eines Microgrids und eines topologischen Kraftwerks unerlässlich sind. Es sind Lasten, Erzeuger, Speicher und das Netz so zu betreiben, dass geplante Vorgänge, z.B. Ab-/Ankoppeln von Netzabschnitten, oder Systemdienstleistungen, realisiert, und Anforderungen, die aus den Regelungsvorgängen resultieren, erfüllt werden können.
Ziel ist, ein bei Siemens entwickeltes Verfahren zu evaluieren und an neue Anforderungen anzupassen. Es soll der Nachweis erbracht werden, dass der Betrieb eines Microgrids und eines topologischen Kraftwerks aus Sicht der Planung möglich ist, und aufgezeigt werden, wo die systembedingten Grenzen hinsichtlich der Erbringung von Systemdienstleistungen sind.
3. Interaktion des topologischen Kraftwerks mit dem Übertragungsnetzbetreiber
Ausgehend von den oben beschriebenen systembedingten Grenzen ist mit dem Übertragungsnetzbetreiber zu diskutieren, in wieweit die von dem topologischen Kraftwerk ermöglichten Systemdienstleistungen in die Netzbetriebsführung integriert werden können. Daraus sollen Geschäftsmodelle und Wirtschaftlichkeitsrechnungen abgeleitet werden. Falls regulatorische Hemmnisse für eine wirtschaftliche oder technische Integration bestehen, sollen diese identifiziert und ein Änderungsvorschlag erarbeitet werden.
4. Ab- und Ankopplung an/vom Hauptnetz
Da Microgrids sich zeitweise vom Hauptnetz abkoppeln, sind die Mechanismen der Ab- und Ankopplung zu klären. Hierbei sind sowohl die Bedingungen der An- und Abkopplung festzulegen, als auch die Methodik der Synchronisierung mit dem Versorgungsnetz durch mehrere verteilte Umrichter-gestützte Einspeisungsanlagen zu erarbeiten.
5. Störverhalten des Microgrid-Betriebs
Zum Betrieb von Microgrids ist ein sicheres Verhalten bei Störungen notwendig. Die Funktionalität des Inselnetzes und des Betriebs eines topologischen Kraftwerks soll daher hinsichtlich elektrischer und datentechnischer Störungen untersucht werden. Systembedingte Grenzen sollen aufgezeigt und falls möglich Gegenmaßnahmen vorgeschlagen werden.
6. Schwarzstart
Zur Erhöhung der Versorgungssicherheit mit Hilfe von Microgrids soll ein Netzwiederaufbau „von unten“ untersucht werden. Dazu wird insbesondere untersucht, wie ein Microgrid einen isolierten Schwarzstart erreichen kann.
