Zeitschrift für Grundlagen erneuerbarer Energien und Anwendungen
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Abstrakt

Dynamische Steuerungsstrategie und Fehlerschutz für Mikronetze mit hohem Anteil erneuerbarer Energie

Dehua Zheng

Ein Mikronetz ist eine Gruppe von miteinander verbundenen Lasten und verteilten Energieressourcen (einschließlich Mikroturbinen, Dieselgeneratoren, Energiespeichern, erneuerbaren Ressourcen und allen anderen Arten verteilter Energieressourcen) auf Verteilungsebene mit definierten elektrischen Grenzen, die über eine Schwarzstartfähigkeit verfügen und im Inselmodus und/oder netzgekoppelten Modus betrieben werden können. Aufgrund der Unsicherheit, Intermittierung und Diskontinuität der erneuerbaren Ressourcen treten im Mikronetz vorübergehende Störungen und dynamische Störungen auf. Da der Fehlerstrom im System gering ist und das Mikronetz nur eine sehr geringe Trägheit aufweist, sind die Störungskontrolle und der Fehlerschutz von Mikronetzen schwieriger als bei herkömmlichen Netzen.

Die größte Herausforderung beim Schutz und der dynamischen Steuerung von  Mikronetzen besteht darin, herauszufinden, ob im System ein Fehler oder eine Störung vorliegt. Im Mikronetz können vorübergehende Merkmale auftreten, die den vorübergehenden und dynamischen Störungen bei den anfänglichen Fehlern ähneln. Wenn ein Fehler vorliegt, sollte die vorübergehende Störungskontrolle verwendet werden, um einen Zusammenbruch des Systems zu verhindern und sicherzustellen, dass die richtigen Leistungsschalter ausgelöst werden.  Wenn jedoch vorübergehende und dynamische Störungen auftreten, sollten die Leistungsschalter nicht ausgelöst werden, selbst wenn die anfänglichen Merkmale der vorübergehenden und dynamischen Störungen denen der Fehler sehr ähnlich sind. Daher hat Herr Zheng sein Team dazu angeleitet, Technologien für die dynamische Störungskontrolle, die vorübergehende Störungskontrolle und den Fehlerschutz vorzuschlagen und zu entwickeln, und sie wurden alle  in praktischen Projekten erfolgreich angewendet.

Die wesentlichen Neuerungen sind:

(1) Durch die Nutzung der dynamischen Störungskontrolltechnologie des Energiespeichersystems kann ein sicherer und stabiler Betrieb unter der Bedingung einer hohen Durchlässigkeit für erneuerbare  Energien erreicht werden und eine 100-prozentige Nutzung der erneuerbaren Energieerzeugung im Mikronetzsystem unterstützt werden.

(2) Durch Echtzeitüberwachung, Analyse und Steuerungstechnologie für Last und Stromerzeugung und unter Verwendung von Strom- und Energiespeicherenergie werden vorübergehende Störungen bzw. dynamische Störungen wirksam unterdrückt, um ein ungeplantes nahtloses Umschalten vom Netzanschlussmodus in den Inselmodus oder umgekehrt zu erreichen (Zeit weniger als 10 Millisekunden), wodurch der sichere und stabile Betriebsgrad des Systems verbessert wird.

(3) Basierend auf der Park-Transformation und der Fehleridentifikationstechnologie für die schnelle Änderungsrate von Zweigstrom und Spannungsharmonischen werden die genaue Positionierung und schnelle Isolierung der fehlerhaften Komponenten des Mikronetzes realisiert.

(4) Basierend auf der umfassenden Behandlungstechnologie auf der Strom- und Lastseite  beträgt die Gesamtverzerrungsrate (THD) von Spannung  und Strom beim Betrieb auf einer Insel weniger als 3 %.

In- und ausländische Experten schätzten die Technologien zur dynamischen Störungskontrolle und vorübergehenden Störungskontrolle sowie den Fehlerschutz für Mikronetze ein und meinten, sie hätten das international führende Niveau erreicht.