VDE|FNN definiert technische Anschlussregeln für HGÜ-Systeme und über HGÜ-Systeme angeschlossene Erzeugungsanlagen
18.08.2020

Rückenwind für Strom von der See

VDE FNN legt Prüfkriterien für HGÜ-Systeme und Offshore-Windenergieanlagen vor und schafft damit eine wichtige Grundlage zur Netzstabilität von Systemen mit Wechselrichtern.

Die Nutzung von Offshore-Windenergie soll weiter ausgebaut werden – dazu hat die Bundesregierung kürzlich ihr Ziel von 15 Gigawatt (GW) Leistung auf 20 GW bis 2030 angehoben. Der Bund, die Länder an der Küste sowie die Übertragungsnetzbetreiber haben einen gemeinsamen Fahrplan für den Ausbau der Windkraft auf See verabschiedet. Wichtig dabei: der effiziente Transport des gewonnenen Stroms zu den Kunden. Systeme zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) haben sich durch ihre verlustarme Übertragungsweise über weite Strecken als besonders wirkungsvoll erwiesen. VDE FNN hat nun für diese Systeme Prüfkriterien vorgelegt, um bereits vor der Installation das netzstabilisierende Verhalten der Systeme zu kontrollieren.

„Durch den Kohle- und Kernkraftausstieg fallen immer mehr Großkraftwerke weg. Sie haben bisher entscheidend zur Netzstabilität beigetragen“, erklärt Heike Kerber, Geschäftsführerin Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (VDE FNN). „Diesen Gap müssen wir füllen. Wenn die HGÜ-Systeme bestimmte Kriterien erfüllen, wie etwa das spannungseinprägende Verhalten tragen sie dazu bei. Dies ist eine wichtige Grundlage, um das Energiesystem auf Erneuerbare Energien umzubauen.”

Pionierarbeit für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

Aus vielen Lebensbereichen ist bekannt: Anforderungen definieren ist das eine, wie man diese genau prüft das andere. Deshalb stellt VDE FNN Herstellern und Betreibern von HGÜ-Systemen sowie Netzbetreibern eine konkrete Umsetzungshilfe bereit, um die notwendigen Nachweise gemäß den Anschlussbedingungen für HGÜ-Anlagen (VDE-AR-N 4131) zu erbringen. Dazu gehört etwa ein exemplarischer Prüfablauf, beispielhafte Testnetze und -szenarien sowie ein visualisiertes Referenzverhalten von Anlagen für die spannungseinprägende Regelung, die von Netzbetreibern vorgegeben wird. Damit kann das Verhalten der Anlagen im System vorab simuliert werden.

Heike Kerber: „Mit den Kriterien hat VDE FNN für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung Pionierarbeit geleistet. Auf Grundlage von Simulationen und Tests können die Eigenschaften der HGÜ-Anlagen überprüft werden.” Durch die Tests kann das spannungseinprägende Verhalten der HGÜ-Anlagen nachgewiesen werden, welches einen positiven Beitrag zur Netzstabilität beiträgt.

Die im Hinweis beschrieben Methoden und Nachweisverfahren zum spannungseinprägenden Verhalten sind prinzipiell auf leistungselektronische Erzeugungsanlagen anwendbar und nicht allein auf HGÜ-Systeme und Offshore-Windenergieanlagen begrenzt. Die Umsetzungshilfe ist als FNN Hinweis "Spannungseinprägendes Verhalten von HGÜ-Systemen und nichtsynchronen Erzeugungsanlagen mit Gleichstromanbindung" im VDE Shop erhältlich.

Kontakt

Shiqi Wang
02_01_Bild

Technik-Wissen: spannungseinprägendes Verhalten

Bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung wird am Ende der Übertragung Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und in das bestehende Netz eingespeist. Diese Aufgabe übernehmen in den HGÜ-Anlagen Wechselrichter mittels Leistungselektronik, die auf zwei Arten angesteuert werden können:

02_01_Bild

Bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung wird am Ende der Übertragung Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und in das bestehende Netz eingespeist. Diese Aufgabe übernehmen in den HGÜ-Anlagen Wechselrichter mittels Leistungselektronik, die auf zwei Arten angesteuert werden können:

Stromgeführt: Dabei ist der Ausgangsstrom die Führungsgröße, das heißt der Ausgangsstrom wird geregelt. Die Anlage verhält sich üblicherweise wie eine Stromquelle. Aus Sicht der Netzstabilität fehlen dann entscheidende Funktionen, die zum Betrieb des Netzes notwendig sind.

Spannungseinprägend: Die Wechselrichter regeln ihre Spannung und Frequenz, die Führungsgröße ist die Spannung am Ausgang.
Erzeugungsanlagen mit spannungseinprägenden Wechselrichter haben netzbildende Eigenschaft und können mit diesen Eigenschaften konventioneller Kraftwerke ersetzen.