Über das Projekt HYBKomp


Motivation

Die zunehmende Integration dezentraler Erzeugungsanlagen in Mittel- und Niederspannungsnetzen erfordert die Erweiterung und Ertüchtigung der elektrischen Netze. Die Netzbetreiber sind hierbei bestrebt, erforderliche Netzerweiterungen aus wirtschaftlichen Gründen mit möglichst geringem Aufwand zu realisieren. Daher werden die Netze zunehmend an ihren Auslegungsgrenzen betrieben. Ebenso steigt die räumliche Ausdehnung insbesondere der Mittelspannungs-Netze und damit auch der technische Aufwand zum Beispiel zur Fehlerbehandlung. Der Einsatz intelligenter Betriebsmittel kann hier einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, notwendige Netzausbaumaßnahmen zu reduzieren oder zumindest zu verzögern und damit Kosten einzusparen.

Ziel

Ziel ist die Entwicklung und Realisierung einer hybriden Kompensationsanlage sowie deren Erprobung im Verteilnetz. Im Gegensatz zu den heute eingesetzten Komponenten ist dieser in der Lage, in Mittelspannungsverteilnetzen verschiedenartige Systemdienstleistungen mit einer einzigen Anlage bereitzustellen. Zu den zu erfüllenden Aufgaben zählen die Erdschlussstromkompensation, insbesondere unter Berücksichtigung neuer Anforderungen wie der Kompensation höherfrequenter Harmonischer und Wirkstromanteile, die Oberschwingungskompensation, die Stabilisierung des Netzes durch Einspeicherung und Rückspeisung von Energie bei variierender regenerativer Einspeisung sowie die Blindleistungskompensation.

Das System umfasst dabei einen multifunktionalen Umrichter, ein Speichersystem bestehend aus einer RedOx-Flow-Batterie und einem Schwungmassenspeicher sowie die entsprechenden Mess-, Steuerungs- und Kommunikationseinrichtungen. Durch die Kombination von Speichersystemen mit unterschiedlichen Eigenschaften – RedOx-Flow-Batterien zur längerfristigen Speicherung und Bereitstellung größerer Energiemengen und Schwungmassenspeichern zur kurzfristigen Speicherung und Bereitstellung größerer Leistungen – kann ein solches System flexibel auf wechselnde Anforderungen bezüglich Wirkleistungsspeicherung und -Bereitstellung reagieren.

Vorgehensweise

In einem ersten Schritt werden durch Analyse, elektrotechnische Modellierung und Simulation eines Beispiel-Verteilnetzes in den Netzgebieten der beteiligten Verteilnetzbetreiber die Anforderungen an den Hybrid-Kompensator spezifiziert. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird zunächst ein Kleinleistungsaufbau des Umrichters als Plattform für die Erforschung, Implementierung und Validierung der benötigten Funktionalitäten und Algorithmen im Laborumfeld realisiert. Hierzu werden verfügbare multifunktionale Umrichterkonzepte analysiert und eine geeignete Konfiguration ausgewählt. Die Speichersysteme und das Netzverhalten werden durch entsprechende Quellen bzw. Lasten und Netznachbildungen im Laborumfeld simuliert. Zeitgleich wird das Speichersystem bestehend aus RedOx-Flow-Batterie und Schwungmassenspeicher hinsichtlich Leistung und Kapazität ausgelegt.

Zur Validierung der Funktionsfähigkeit im realen Netzbetrieb wird nach erfolgreicher Laborerprobung der Einzelkomponenten ein Feldaufbau errichtet. Der Laboraufbau wird auf Feldniveau hochskaliert; es werden alle Komponenten zusammengeführt und in das Netz eines Verteilnetzbetreibers integriert. Der Feldaufbau und sein Verhalten unter realen Betriebsbedingungen werden überwacht und analysiert, um Aufschluss über die Eigenschaften des Systems zu erlangen und Maßnahmen zur Optimierung zu ermöglichen.

Projektlaufzeit

Das Projekt HYBKomp wurde zum 01. September 2017 gestartet und erstreckt sich über einen Zeitraum von 42 Monaten. Entsprechend ist geplant, dass das Projekt HYBKomp zum 28.02.2021 endet.

SchaubildHerausforderungen