Projekt ImaStabil „Impedanzanalyse von PV-Kraftwerken zur Sicherstellung eines stabilen und zuverlässigen Betriebs am Netz“

Im Gegensatz zu konventionellen Großkraftwerken sind PV-Kraftwerke aus einer Vielzahl
an Erzeugungseinheiten aufgebaut. Die elektrischen Eigenschaften am Netzanschlusspunkt ergeben sich dabei v. a. aus dem Zusammenspiel der eingesetzten Wechselrichter.
Ferner spielen kraftwerksinternen Kabel und Transformatoren hierbei eine Rolle. Für die
Stabilitäts- und Oberschwingungsanalyse solch komplexer Anlagen gibt es bis heute keine
zufriedenstellenden Lösungen. Dies zeigt sich u. a. durch unerwünschte Resonanzeffekte
oder hohe Oberschwingungspegel (OS-Pegel), die trotz umfangreicher Netzanschlussverfahren zunehmend auftreten. Mit dem Verfahren der Impedanzspektroskopie von Wechselrichtern wurde in abgeschlossenen Forschungsprojekten bereits eine Methode zur Bestimmung des wirksamen Impedanzverlaufs und der internen OS-Quellen von Wechselrichtern entwickelt, womit sich das frequenzabhängige Verhalten einzelnen Einheiten gut beschreiben lässt. In dem hier vorgeschlagenen Vorhaben soll diese erfolgsversprechende
Methode zur Analyse von Resonanzen und Oberschwingungen von der Einheiten- auf die
Anlagenebene erweitert werden. In diesem Zuge soll der Nutzen des Verfahrens für die
Qualitätssicherung bei der Planung von PV-Kraftwerken anhand von Messungen in realen
PV-Kraftwerken erprobt werden. Ferner werden herstellerübergreifend verschiedene
Wechselrichtergeräte und Betriebsmittel von PV-Kraftwerken mittels Impedanzspektroskopie im Labor vermessen, um daraus realitätsnahe Simulationsmodelle zu erstellen und
durch Feldmessungen zu validieren. Auf dieser Grundlage können durch Anwendung des
impedanzbasierten Stabilitätskriterium aussagekräftige Analysen der Spannungsqualität
für die PV-Kraftwerke durchgeführt werden. Auf Basis dieser erstmaligen Erprobung der
Impedanzanalyse auf Anlagenebene lassen sich nicht nur die Aussagekraft der OS-Bewertungsverfahren für PV-Kraftwerke verbessern, sondern auch die Analysezeiten beschleunigen. Mit Hilfe der Projekterkenntnisse können zudem beim Auftreten von OS-Problemen in bestehenden PV-Kraftwerken zielgerichtete Abhilfemaßnahmen leichter bestimmt
und Lebensdauerprobleme behoben werden.