Verlustmodelle die Blindleistungserbringung von STATCOMS Windenergieanlagen, sowie verlustminimierende Netzbetriebsführungsstrategien

Im Rahmen des Projektes enera war eine Zielsetzung die Vorteile hochdynamisch regelnder und in der Fläche verfügbarer blindleistungsstellfähiger Systeme (vor allem Windenergieanlagen) zu zeigen und damit die Netzintegration von Erneuerbaren zu verbessern. Dies konnte weitestgehend demonstriert werden. Dabei wurden in dem Projekt folgende blindleistungsstellfähige Systeme eingesetzt:

• Windenergieanlagen
• STATCOM
• Speichersystem

Bei der Bereitstellung von Blindleistung entstehen aber sowohl bei konventionellen Quellen (Generatoren, Drosseln, Spulen, Transformatoren), wie auch bei leistungselektronischen Quellen Verluste. Diese sind bei Einspeisern aber stark Arbeitspunktabhängig, da die zusätzliche Blindstrombelastung der Quellen je nach Wirkleistungsarbeitspunkt eine unterschiedlich große zusätzliche Scheinleistung bedeutet.

Anhand von simulierten Blindleistungssollwerten bei unterschiedlichen Netzbetriebsführungsstrategien mit leistungselektronischen blindleistungsstellfähigen Systemen (WEA, STATCOM und E-Storage) und einem vereinfachten Verlustmodell der Komponenten, wurde die Verlustleistung abgeschätzt (Minderertrag bei WEA und zusätzlicher Energiebezug bei STATCOM und Speicher). Die Untersuchungen haben gezeigt, dass eine offensive Nutzung der Blindleistung aus den stellfähigen Systemen erhebliche Mindereinnahmen bei den Windenergieanlagen verursacht, bzw. erhebliche Strombezugskosten bei SATCOM und Speicher verursacht. Das Projekt hat somit die Notwendigkeit einer Vergütung von Blindleistung bestätigt.

Um die Vorteile der hochdynamsichen Systeme mit möglichst geringen Verlustkosten im Gesamtsystem zu kombinieren, ist eine verlustminimierte Netzbetriebsstrategie notwendig. Für einen entsprechenden Regler war in einem ersten Schritt die Entwicklung und Bereitstellung eins detaillierten Verlustmodells notwendig. Auf Basis dieses Modells kann ein Netzregler, zusammen mit dem Verlustmodell der anderen Netzbetriebsmittel, die Gesamtverluste bestimmen und bei einem Blindleistungsbedarf die jeweils günstigste Blindleistungsquelle wählen. In einem zweiten Schritt kann ein solches Modell auch für eine Gesamtverlustoptimierung (OPF - Optimized Power Flow) eingesetzt werden. Im Rahmen des Projektes wurde aber noch kein OPF-Funktionalität verwendet, sondern Blindleistungssollwerte wurden von der Quelle mit den geringsten Verlusten und/oder den geringsten Kosten bereitgestellt.

Auch eine Abrechnung der Verlustkosten ist über das entwickelte Modell möglich.