Bewertung und Management der Frequenzstabilität in energiereichen, langsam reagierenden Stromnetzen

Zusammenfassung Die Integration der erneuerbaren Energiequellen (RES) in das Stromnetz führt zu einer signifikanten Transformation der konventionellen Stromerzeugungslandschaft. Dieser Übergang von traditionellen synchronen Generatoren zu inverterbasierten RES bringt einzigartige Herausforderungen mit sich, um die Frequenzstabilität des Netzes aufrechtzuerhalten, da die Systeminertie verringert ist. Die inhärente stochastische Natur der RES-Stromerzeugung, der Lastnachfrage und der Netzinertie fügt der Bewertung der Frequenzstabilität weitere Komplexität hinzu. Bestehende Studien haben Einschränkungen, einschließlich der Vernachlässigung der stochastischen Natur der RES-Erzeugung und der Schwankungen der Lastnachfrage, der Abhängigkeit von begrenzten Kennzahlen und der fehlenden umfassenden täglichen Bewertung. Um diese Mängel der bestehenden Ansätze zu adressieren, führt dieses Papier eine neuartige Methodik zur Bewertung der Frequenzstabilität in Stromnetzen mit hoher RES-Durchdringung ein. Es schlägt drei Indizes zur Bewertung der Frequenzempfindlichkeit, Resilienz und Zulässigkeit des Netzes bei variierender RES-Integration vor. Unter Verwendung eines stochastischen Ansatzes berücksichtigt die Studie Unsicherheiten in der RES-Erzeugung und der Lastnachfrage und bietet einen umfassenden Rahmen für die tägliche Analyse der Frequenzstabilität. Darüber hinaus präsentiert es eine systematische Methode, um die notwendige inertiale Unterstützung zur Aufrechterhaltung der gewünschten Frequenzzuverlässigkeit in RES-dominierten Netzen zu bestimmen. Die Wirksamkeit dieser Methoden wird durch eine Fallstudie zu einem modifizierten IEEE 39-Bus-Testsystem validiert, die deren Anwendbarkeit zur Gewährleistung eines zuverlässigen Netzbetriebs unter hohen RES-Szenarien demonstriert.