Die zunehmende Anzahl an über Umrichter angebundenen Erzeugungsanlagen und die gleichzeitige Abnahme der Zahl konventioneller Synchronmaschinen führt zukünftig zu einer Abnahme der vorhandenen Schwungmasse im Netz. Damit wird die Frequenzhaltung in Verbundsystemen schwieriger. Der Erbringung von Regelenergie wird also zukünftig eine noch größere Bedeutung zugesprochen werden. Batteriespeicher eignen sich aufgrund ihres schnellen Regelverhaltens sehr gut, um die Frequenzstabilität zu verbessern und zukünftig als Ersatz für die reduzierte Anzahl an Synchronmaschinen zu dienen. Derzeit besteht im europäischen Verbundsystem ein Markt für die Vorhaltung und Erbringung von Regelreserven (Primär-, Sekundär-und Tertiärregelreserven). Andere Regelleistungsprodukte wie Enhanced Frequency Response (EFR) und Virtuelle Schwungmasse (VSM) sind zwar in Diskussion, aber noch nicht in diesen Markt integriert. Die regulatorischen Anforderungen für speicherbegrenzte Einheiten zur Teilnahme an dem vorhandenen Markt für Primärregelreserven sind relativ strikt, sodass ein wirtschaftlicher Betrieb aufgrund der hohen Investitionskosten oftmals schwierig ist. Im vorliegenden Beitrag wird der Betrieb von Batteriespeichern zur Vorhaltung und Erbringung von Primärregelreserven untersucht und dabei ebenfalls das dazu notwendige Lademanagement abgebildet. Dafür werden verschiedene Nachladestrategien gegenübergestellt und der Einfluss verschiedener Auslegungsgrößen von Batteriespeichern auf die Ergebnisse untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass mithilfe geeigneter Umsetzung des Lademanagements die gegebenenfalls dafür anfallenden Kosten reduziert werden können. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass ein Trend zur Auslegung von Batteriespeichern hin zu kleineren Kapazitäten und im Vergleich dazu größeren Leistungen und zudem eine Anpassung der regulatorischen Rahmenbedingungen sinnvoll sind. Die zukünftige Einführung von energieärmeren Regelleistungsprodukten würde einen Trend dahingehend weiter verstärken. Die Anpassung der regulatorischen Rahmenbedingungen zur Erbringung von Primärregelreserven wäre sinnvoll, um einerseits einen diskriminierungsfreien Zugang von Batteriespeichern zum Primärregelenergiemarkt zu ermöglichen und zudem eine geeignete Auslegung von Batteriespeichern für zukünftige Regelleistungsprodukte frühzeitig zu fördern. Schlüsselwörter: Primärregelung; Batteriespeicher; Lademanagement Modeling the dynamic voltage support of inverter-based generation and storage units. An increasing amount of inverter-based generating units and the concurrent decrease of conventional synchronous generators leads to an ever decreasing inertia of the electrical grid. This trend causes greater frequency stability issues and therefore raises the significance of regulation reserves in the near future. Battery storages are well suited to improve frequency stability and act as a replacement for the decreasing amount of synchronous generators in the grid. At present, there are markets in the European transmission system for regulation reserves (Frequency ...
Über leistungselektronische Konverter an das Verbundsystem angebundene Einspeiser stellen, anders als direkt angebundene Synchrongeneratoren, keine rotierende Masse für das Verbundsystem zur Verfügung. Das bedeutet, dass sich die Dynamik im schwingungsfähigen Verbundsystem grundsätzlich und in den kommenden Jahren in immer stärkerem Ausmaß verändern wird. Je kleiner die Schwungmasse ist, desto schneller ändert sich die Frequenz bei einem Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch. Zur Aktivierung von Regelreserven bleibt damit weniger Zeit, bis kritische Frequenzwerte erreicht werden, bei denen die Integrität des Verbundsystems nicht mehr gewährleistet werden kann. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Betrachtung von schnellerer Regelleistung im Zusammenspiel mit der Schwungmasse im System. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Frequenzstabilität im Verbundsystem ergeben sich drei Lösungsansätze, die auf der schnelleren Bereitstellung von Regelleistung basieren: Sicherstellung einer ausreichend großen reellen Schwungmasse, Einspeisung von zusätzlicher Erzeugungsleistung basierend auf dem Frequenzgradienten df/dt und schnellere Einspeisung von zusätzlicher Erzeugungsleistung basierend auf der Frequenzabweichung f. Der Bedarf hängt neben den vorauszusetzenden Systemeigenschaften von der Zusammensetzung und Parametrierung dieser Regelleistungen ab. Schlüsselwörter: Schwungmasse; Regelleistung; Frequenzregelung; Trägheitskonstante; Frequenzgradient Development of requirements for faster control reserves for the European power system. The increasing penetration of power electronic interfaced power sources, in contrast to traditional synchronous generators, leads to a decrease of inertia in the power system. That will result in significant changes in the dynamics of the European power systems in terms of frequency deviations and oscillations. The lower the inertia becomes, the higher the rate of change of frequency after imbalances of generation and load in the system. Thus, there is less time to activate control reserves to avoid system frequencies that may endanger the integrity of the system. This paper is investigating the requirements and interaction of control reserves faster than the current frequency containment reserves. To maintain a sufficient frequency stability of the system, three options are presented: Ensuring sufficient real inertia in the system, providing synthetic inertia based on the rate of change of frequency, and providing control reserves based on the frequency deviation, but activated faster than current primary control reserves. The requirements depend on the system properties and combination and parameterization of these reserves.
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