Ortsnetz-Inselbetriebsversuch mit einem 2,5-MVA/2,2-MWh-Batteriespeicher: Messergebnisse und Vergleich mit einem Controller Hardware-in-the-loop Setup

Im Zuge der Diskussion der zunehmend dezentralen und fluktuierenden Erzeugung von Strom durch Anlagen auf Basis erneuerbarer Energieträger und der daraus drohenden Instabilität des Stromnetzes wird die Versorgung von Ortsnetzen bei Netzausfall durch Großbatteriespeicher überlegt. Es wird untersucht, inwieweit mit dem Smart Grid-Batteriespeicher (SGBS), der eine Leistung von 2,5 MVA und eine Kapazität von 2,2 MWh aufweist, ein Mittelspannungs-Ortsnetz oder ein Teil davon im Inselbetrieb versorgt werden kann. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Betrachtung des Einschaltvorganges einer bestimmten Anzahl an Trafostationen.

Da es im konkreten Fall aufgrund des gewählten Aufstellungsortes nicht möglich ist, ein Ortsnetz oder einen Teil davon direkt mit dem SGBS einzuschalten, wird versucht, unter Versuchsbedingungen gewisse Einschaltvorgänge nachzubilden und diese mit realen Einschaltvorgängen zu vergleichen. Parallel dazu werden durch ein C-HIL-Setup dieselben Lastschaltungen wie im Inselnetzversuch simuliert, um im Vorhinein eine Abschätzung betreffend die zu erwartende Funktion vornehmen zu können.

Es wird gezeigt, dass es möglich ist, mithilfe von Inselnetzversuchen solche Einschaltvorgänge realitätsnah nachzubilden und Aufschluss über deren dynamisches Verhalten zu erlangen.

In case of power outage, smart grid battery storage systems (SGBS) are possible solutions to provide electric energy to a local area network. The paper describes test and validation of such a SGBS with nominal power of 2.5 MVA and a capacity of 2.2 MWh in island operation mode with focus on the required grid support functions. After validation of the control concepts with a C-HIL simulation the SGBS was tested in field trials. For the case of transient switch-on behavior during the safety critical process of black start a test setup with a 1000 kW load bank and 50 kW–200 kW induction machines has been realized. Both results, C-HIL and field tests, are presented and compared in this paper.

1. Die Messung zeigt auch einen deutlichen Wirklaststoß während des Anlaufvorganges des leerlaufenden Motors. Dieser war nicht unmittelbar Gegenstand des Vergleiches, müsste aber bei einer Überarbeitung der Versuche eine Verfeinerung der Modellierung nach sich ziehen, indem Anlaufmoment und Trägheitskonstante der realen Maschine exakt vermessen werden müssten. Vermutlich ist der Rotor der Asynchronmaschine genauer zu berücksichtigen (Maschine mit Doppelkäfig oder Hochstab anstatt Einfachkäfig).

Diese Arbeit ist Teil des Forschungsprojektes „BatterieSTABIL“, gefördert aus Mitteln des Klima- und Energiefonds der österreichischen Bundesregierung.

Die Forschungspartner des Projektes sind die Netz NÖ GmbH, die Technische Universität Wien, Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe, Arbeitsgebiet Elektrische Anlagen und das Austrian Institute of Technology (AIT).

Herrn Dipl.-Ing. (FH) Werner Hengst, Geschäftsführer der Netz Niederösterreich GmbH, sei vielmals für die Anregung zur Durchführung dieser Versuche gedankt. Ohne sein vielfältiges Interesse und die Bereitstellung der erforderlichen Mittel wäre dieser Beitrag nicht möglich gewesen.

Ein herzlicher Dank ergeht an Herrn Ulrich Asimus vom Betrieb Hochspannung der Netz Niederösterreich GmbH für den mühevollen Auf- und Abbau des Versuches.

Herrn Ing. Kurt Reinagel von der Abteilung Zählerwesen der Netz Niederösterreich GmbH danken wir besonders herzlich für die Durchführung der PQMS-Messungen sowie für seine Expertise bei der Auswertung der Versuche.

Authors and Affiliations

1. Netz Niederösterreich GmbH, EVN Platz 1, 2344, Maria Enzersdorf, Österreich

   Manfred Wurm

2. AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Giefinggasse 2, 1210, Wien, Österreich

   Peter Jonke

3. Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe (ESEA), Technische Universität Wien, Gusshausstrasse 25/370, 1040, Wien, Österreich

   Jürgen Marchgraber & Wolfgang Gawlik

4. EVN AG, EVN Platz 1, 2344, Maria Enzersdorf, Österreich

   Wolfgang Vitovec

Corresponding author

Correspondence to Manfred Wurm.

Nach einem Vortrag bei der OVE-Energietechnik-Tagung, 57. OVE-/OGE-Fachtagung der Energietechnik-Branche, die am 16. und 17. Oktober 2019 in Innsbruck stattfand.

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