ISBN 978-3-8439-4730-5

978-3-8439-4730-5, Reihe Energietechnik

Julia Seidel
Technisch-wirtschaftliche Bewertung der Frequenzhaltung mit Photovoltaikanlagen

184 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2020), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Energiewende führt zu einem Ausbau erneuerbarer Erzeugung sowie zu einem sich verändernden Stromversorgungssystem. Auch bei einem steigenden Anteil an Leistungselektronik und weniger Synchrongeneratoren muss die Systemstabilität gesichert sein. Wird die Photovoltaik (PV) in die Bereitstellung von Regelleistung zur Frequenzhaltung einbezogen, kann diese aus dem aktiven Kraftwerkspark erbracht und die konventionelle Mindesterzeugung reduziert werden.

Diese Arbeit zeigt, welchen Beitrag die PV zur Frequenzhaltung leisten kann. Die Bereitstellung negativer manual Frequency Restoration Reserve wird mittels verschiedener Nachweisverfahren bewertet. Hierzu werden die Betriebsfahrt sowie Genauigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Die Anforderungen der Präqualifikation für den Regelleistungsmarkt werden erfüllt.

Im Labor wird nachgewiesen, dass PV-Wechselrichter auch schnellere Regelleistungsprodukte, wie die Frequency Containment Reserve (FCR), erbringen können. Dadurch soll die Frequenz in einem umrichterdominierten Netz stabilisiert werden. Mittels einer Parameteranalyse wird ein neues Regelleistungsprodukt mit einer Aktivierungszeit von einer Sekunde definiert (fast Frequency Containment Reserve, fFCR). Diese substituiert einen Teil der bestehenden Primärregelung und wird gemeinsam mit der FCR eingesetzt. Dies führt selbst bei einer geringeren Netzanlaufzeitkonstante und einem niedrigeren Verbraucherselbstregeleffekt zu einem stabilen Frequenzverlauf, der ansonsten nicht gegeben wäre.

Die Implementierung der fFCR erfordert stündliche Zeitscheiben und eine unsymmetrische Ausschreibung. Die wirtschaftliche Analyse mittels einer Opportunitätskostenrechnung ergibt, dass sich die Bereitstellung negativer Regelreserve für Anbieter mit PV-Systemen rentiert. Bei vermehrt auftretenden negativen Preisen am Spotmarkt oder bei einer Abregelung aufgrund von Überkapazitäten fluktuierender Erzeugung kann sich auch die Bereitstellung positiver Regelleistung wirtschaftlich lohnen.