Zum Hauptinhalt springen

Regelung WEA

Regelung von Windenergieanlagen als fiktives Turbinen-Generator-System

Der Ausbau erneuerbarer Energien wird stetig vorangetrieben. Entscheidend dabei ist aber nicht nur, wie viele Windparks errichtet werden, sondern genauso wichtig ist auch, wie sich jede einzelne Windenergieanlage vom Stromnetz her betrachtet verhält. Noch sind es die großen Dampfkraftwerke, die die Funktion für die Netzregelung übernehmen und mit ihrer Schwungmasse des Turbinen-Generator-Satzes eine wichtige Speicherfunktion, die Momentanreserve, erfüllen. Wenn immer mehr Windenergieanlagen errichtet werden, um damit konventionelle Dampfkraftwerke zu ersetzen, ist es naheliegend, dass die Funktion von den Dampfkraftwerken auf die dafür aufgestellten Windenergieanlagen übertragen werden müssen, damit ein gewisses Maß an Systemdienstleistungen, wie die Primärregelung und die Bereitstellung einer Momentanreserve, auch weiterhin für die Regelung des Stromnetzes zur Verfügung steht.

Zu diesem Zweck ist ein neues Verfahren vorgeschlagen und zunächst in Simulationen untersucht worden, das durch eine Änderung der heutigen Betriebsführung das Verhalten von einem konventionellen Dampfkraftwerk auf eine Windenergieanlage mit Vollumrichter überträgt. Somit können auf Netzstatiken basierende Regelungskonzepte eingesetzt und die Bereitstellung einer Momentanreserve verfügbar gemacht werden. An dieser Stelle ist ein grundlegender Unterschied zu den konventionellen Anlagenbetriebsführungen entwickelt worden: Die Regelung der Zwischenkreisspannung erfolgt nicht mehr über den netzseitigen, sondern über den generatorseitigen Wechselrichter mit Synchrongenerator und angeschlossenem Windrad. Für experimentelle Untersuchungen der Regelung wurde ein Prüfstand aufgebaut. Maschinenseitig besteht dieser aus einem Synchrongenerator, welcher von einem Asynchronmotor angetrieben wird. Für den Betrieb des Prüfstandes werden drei Schaltschränke (Windnachbildung, fiktiver Synchrongenerator mit neuem Regelungskonzept und Netz-emulator) benötigt. Die Schaltschränke sind in Abb. 1 zu sehen.

 

Der fiktive Synchrongenerator ist ein Modell, das auf einer Mikrorechnerkarte implementiert wurde. Dieses prägt dem Wechselrichter ein solches Verhalten auf, dass er zum Netz hin einen realen Synchrongenerator emuliert. Abb. 2 zeigt das Regelkonzept, das den fiktiven Synchrongenerator beinhaltet.

 

 

Die Regelung des fiktiven Synchrongenerators (rot hinterlegt) kann dann mit dem bereits aufgebauten Netzemulator verifiziert werden. Der Netzemulator soll dafür als Generator-Last-Satz geregelt werden, um ein möglichst realitätsnahes Verhalten zu emulieren. Die fiktive Last wird dabei über das nachgebildete Netz von dem fiktiven Synchrongenerator gespeist. Das fiktive Netz und die Regelung des fiktiven Synchrongenerators müssen gemäß den vorgegebenen Statiken auf eine Änderung der Last reagieren.