TY - CHAP A1 - Grab, Robin A1 - Rauch, Johannes A1 - Götz, Rebekka A1 - Brückl, Oliver A1 - Eichner, Stefan A1 - Engel, Bernd T1 - Q-Dynamik: Blindleistungsstellgeschwindigkeiten im Verteilnetz T2 - Zukünftige Stromnetze: 27.-28. Januar 2021, 03.-04. Februar 2021, Tagungsunterlagen N2 - Mit der Energiewende geht eine starke Dezentralisierung der Energieeinspeisung einher. So sind im Deutschland des Jahres 2020 rund 31.000 Windenergieanlagen (WEA) in Betrieb, während bei der Solarenergie vor kurzem die zweimillionste Photovoltaik-Anlage (PVA) installiert wurde. Fast alle diese dezentralen Energieressourcen (DER) sind nach den Einspeiserichtlinien der Vergangenheit und der Gegenwart in der Lage, Blindleistung bereitzustellen, um die Spannung im Netz zu regeln und zum Blindleistungsausgleich beizutragen. Weitere potentielle dezentrale Blindleistungsquellen wie Blockheizkraftwerke, Kompensationsanlagen und perspektivisch sogar Verbraucher und Speicher sind im Verteilnetz zu finden. Durch den stetigen Rückbau konventioneller Großkraftwerke, welche dem Übertragungsnetz bisher als Blindleistungsquellen zur Verfügung standen, bedarf es einer Untersuchung mit der Fragestellung, in welchem Maß die neue Erzeugungslandschaft auch in diesem Feld als Ersatz dienen kann. Ein mögliches Hindernis für einen breitangelegten Einsatz von DER zu Zwecken des spannungsebenenübergreifenden Blindleistungsmanagements ist mangelndes Wissen über die Regeldynamik dieser verteilten Blindleistungsquellen. Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber, die DER aktiv für Blindleistungsausgleich oder statische Spannungsregelung einsetzen, geben in der Regel ihre Blindleistungsanforderungen in kleineren Stufen mit erheblichen Latenzzeiten zwischen zwei Schritten weiter. Befürchtet wird, dass schnellere Sprünge in der Blindleistungsvorgabe zu instabilen Betriebszuständen oder anderweitigen Fehlfunktionen im Netz führen können. Eine genauere Kenntnis der dynamischen Fähigkeiten vorhandener Blindleistungsquellen sowie der Auswirkungen auf die Netzstabilität und den Netzschutz könnte dazu beitragen, die Geschwindigkeit der Blindleistungsbereitstellung zu optimieren und somit temporäre Spannungsschwankungen und -verluste zu minimieren und die Spannungsstabilität insgesamt zu verbessern. Durch eine entsprechende Regelungs- und Einsatzstrategie kann ein optimales Zusammenspiel der verschiedenen Technologien zur Deckung der Blindleistungsbedarfe für unterschiedliche Zeitbereiche erzielt werden. Hierfür ist eine genaue Kenntnis der Blindleistungsstellgeschwindigkeiten und des dynamischen Regelverhaltens erforderlich. Dieser Beitrag stellt dazu Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt „Q-Integral“ vor. Um die relevanten Zeitkonstanten der Blindleistungsbereitstellung vollständig aufzuführen, werden zunächst typische Kommunikationszeiten für die Übermittlung von Sollwerten diskutiert. Anschließend werden Untersuchungen zu theoretischen und praktischen Reaktionszeiten verschiedener Blindleistungsquellen vorgestellt. Dafür werden verschiedene Technologien wie Umrichter für PVA, Batteriespeicher und WEA sowie Synchrongeneratoren, die bei thermischen Kraftwerken die dominierende Technologie sind, betrachtet. Abschließend werden diese Werte mit realen Blindleistungsstellgeschwindigkeiten von ausgedehnten Wind- und Solarkraftwerken verglichen. KW - Blindleistung KW - Blindleistungsmanagement KW - Q-Dynamik KW - Blindleistungsquellen KW - Verteilungsnetz Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-58762 SN - 978-3-948176-12-9 SP - 46 EP - 55 PB - Conexio-PSE GmbH CY - Pforzheim ER - TY - CHAP A1 - Rauch, Johannes A1 - Brückl, Oliver A1 - Engel, Bernd ED - Schulz, Detlef T1 - Analysis and optimization of the steady state voltage deviation demand for reactive power planning using installed reactive power sources T2 - NEIS 2022; Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems, 26-27 September 2022, Hamburg N2 - The provision of reactive power is one option for maintaining the grid voltage, that is defined as an ancillary service in Germany. This paper presents an approach for determining deficient voltage deviation demands within an electrical grid for long term reactive power planning investigations. In contrast to previous approaches, which evaluate the Q-behavior of extended ward elements or grid assets, voltage deviations are analyzed bus-specifically. So further reactive power planning investigations are able to scale and optimize additional reactive power sources directly on planning voltage limits using load flow sensitivity techniques. The focus lies on the analysis of the steady state demand at base case conditions. Therefore, a grid planning process is conceptualized. An optimal power flow algorithm based on Differential Evolution is used for an optimal reactive power dispatch of installed reactive power sources, e. g. reactive power compensation systems or (renewable) energy sources to minimize the total voltage deviation according to voltage limits of Transmission System Operators planning principles. Methodological and processuals specifications as well as an application use case with an exemplary transmission system are presented in this paper. KW - Reactive Power KW - Reactiver Power Planning KW - Voltage Control KW - Optimal Power Flow KW - Differential Evolution Y1 - 2022 UR - https://ieeexplore.ieee.org/document/10048083 SN - 978-3-8007-5983-5 SN - 2510-6902 SP - 175 EP - 182 PB - VDE-Verlag CY - Berlin ER - TY - CHAP A1 - Rauch, Johannes A1 - Brückl, Oliver A1 - Engel, Bernd ED - Schulz, Detlef, T1 - Optimal Reactive Power Planning by covering deficient voltage demands with additional reactive power sources using a sensitivity approach T2 - NEIS 2023 : Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems, Hamburg, September 4 – 5, 2023 N2 - The determination of the optimal location, types and size of additional required reactive power sources is a main interest of Reactive Power Planning (RPP) investigations and of this paper. The planning problem addresses the maintenance of voltage stability, which is an ancillary service in Germany, and can be formulated as a mixed-integer optimization prob-lem. The aim of this work is a techno-economically efficient coverage of the deficient steady state voltage deviation demands (VDD) by placing new reactive power sources with adequate size or extending the reactive power potential of existing sources. An optimization model is set up to solve the planning problem by using load flow voltage sensitivities, which quantify and evaluate the technical efficiency of new reactive power sources in relation to the present voltage deviation demands. Operating and investment costs are used as economic decision parameters. Within an application example, which is carried out with an exemplary transmission system, the solution of the planning problem is discussed. KW - reactive power planning KW - voltage control KW - optimal power flow KW - sensitivity analysis KW - system planning Y1 - 2023 UR - https://ieeexplore.ieee.org/document/10556672 SN - 978-3-8007-6134-0 SP - 223 EP - 230 PB - VDE Verlag CY - Berlin ER -