Netzspannung bei Solarstromeinspeisung
Netzspannung bei Solarstromeinspeisung
Niederspannungsnetz: Netzberechnung unter Berücksichtigung von Solarstromeinspeisern
Niederspannungsnetz: Netzberechnung unter Berücksichtigung von Solarstromeinspeisern

F&E-Schwerpunkte

Ein Schwerpunkt der Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten des Instituts für Elektrische Energiesysteme Power Engineering Saar betrifft das Gebiet der dezentralen Energieerzeugung in Hoch-, Mittel- und Niederspannungsnetzen sowie deren Auswirkungen auf die Netzschutztechnik. Hier wirkt sich vorteilhaft aus, dass innerhalb des Instituts sowohl das Arbeitsgebiet der Systemtechnik von Elektroenergieversorgungsnetzen mit der klassischen Netzphysik als auch das Arbeitsgebiet der Leistungselektronik durch zwei Professoren gemeinsam bearbeitet werden. Der ständige Erfahrungsaustausch und Diskussionsprozess fördert Synergien gerade an der Schnittstelle des Elektroenergieversorgungsnetzes zu dezentralen Energieeinspeisern wie Windkraftwerke und Solarstromanlagen.

Weitere Schwerpunkte sind die Entwicklung algorithmischer Modelle für dezentrale Energieerzeugungsanlagen (DEA) wie PV-Anlagen und Windkraftanlagen zur Untersuchung der dynamischen Netzvorgänge für den Normalbetrieb von Elektroenergieversorgungsnetzen aber auch für den Kurzschlussfall. Ebenfalls ist die Entwicklung algorithmischer Modell für Schutzgeräte zentraler Forschungsschwerpunkt. Diese Modelle werden im Netzberechnungsprogramm ATPDesigner/ATP in der Programmiersprache MODELS implementiert und können zur Berechnung der dynamischen Netzvorgänge in Elektroenergieversorgungsnetzen eingesetzt werden. Damit können die komplexen Wechselwirkungen zwischen dem Netz und den dezentralen Energieerzeugungsanlagen in allen Spannungsebenen untersucht werden. Auch die Untersuchung von Netzschutzkonzepten und Wechselwirkung mit dezentralen Energieerzeugungsanlagen, die ebenfalls mit dynamischen Modellen im Netzberechnungsprogramm ATPDesigner/ATP verfügbar sind, ist ein Schwerpunkt.

Das Netzberechnungsprogramm ATPDesigner/ATP bietet somit Möglichkeiten, die im Zuge der Energiewende immer drängender werdenden netzphysikalischen Probleme, die sich den Netzbetreibern eröffnen, mit einem innovativen und erweiterbaren Software-Tool zu untersuchen. Das Institut Power Engineering Saar bietet seinen Partnern in der Region aber auch darüber hinaus eine massgeschneiderte Unterstützung an, diese technischen Probleme zu erkennen, zu untersuchen und mögliche Lösungsvorschläge zu erarbeiten.
ATPDesigner und Dezentrale Energieerzeugungsanlagen
Das Netzberechnungsprogramm ATPDesigner/ATP bietet ein generisches Modell für dezentrale Energieerzeugungsanlagen mit Netzstromrichtern an, das den Vorgaben der sog. Mittelspannungsrichtlinie MSR2008 Technische Richtlinie Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz - Richtlinie für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz (Stand: Juni 2008) entspricht. So können mit einem Parkregler z.B. Windparks nachgebildet werden. Das generische DEA-Modell kann zusammen mit Schutzgeräte wie z.B. Distanzschutz, UMZ-Schutz oder auch Sicherungen zur Berechnung dynamischer Netzvorgänge im Sinne von Momentanwerten u(t) und i(t) verwendet werden.

ATPDesigner - Windpark mit Parkregler

ATPDesigner - Leistungen am Netzanschlusspunkt
Grundlagenforschung
  • Berechnungsmethoden der Spannungen am Netzanschlusspunkt (NAP) dezentraler Erzeugungsanlagen mit Hilfe der symmetrischen Komponenten
  • Einfaches "Hand"-Rechenmodell zur Ermittlung der Spannungsanhebung am Netzanschlusspunkt (NAP) einer Solarstrom- oder Windkraftanlage
  • Validierung theoretisch erarbeiteter Ergebnisse im eigenen Labor für Netzintegration mit Wechselrichtern, Batterien, etc.
Innovative Methoeden der Netzberechnung
  • Entwicklung von algorithmischen Modellen zur Berücksichtigung von leistungselektronisch einspeisenden dezentralen Erzeugungsanlagen
  • Entwicklung eines Verfahrens zur Berücksichtigung der Wirk- und Blindleistungsregelung von dezentralen Erzeugungsanlagen in der Netzplanung
  • Entwicklung neuartiger Regelungsverfahren für ein- und mehrphasige Netzumrichter
  • Entwicklung algorithmischer Modelle für Netzschutzgeräte im Netzberechnungsprogramm ATPDesigner/ATP
Dezentrale Energieerzeuger
  • Entwicklung algorithmischer Modelle dezentraler Energieerzeuger mit Netzstromrichter z.B. mit dem Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM)
  • Berechnung der dynamischen Netzvorgänge mit dem Netzberechnungsprogramm ATPDesigner/ATP
  • Berechnung der Netzrückwirkungen dezentraler Energierzeugungsanlagen
  • Untersuchung der stationären und transienten Netzstabilität
Batteriespeicher
  • Innovative Energieversorgungskonzepte mit Batteriespeicher und dezentralen Energierzeugern
  • PV-Anlagen und Lithium-Ionen-Batteriespeicher
  • Optimale Auslegung von Netzstromrichter
  • Berechnung der Netzrückwirkungen
Netzschutztechnik
  • Entwicklung algorithmischer Modelle von Schutzgeräten für das Netzberechnungsprogramm ATPDesigner/ATP
  • Berechnung der dynamischen Netzvorgänge und der Echtzeit-Reaktionen der Schutzgeräte
  • Analyse der Auswirkungen dezentraler Energieerzeuger auf Netzschutzkonzepte
  • Prüfung von Netzschutzgeräten und Netzschutzkonzepten im Labor für Netzschutztechnik