OffWiPP Offshore Windparks als Kraftwerke; Teilvorhabenbeschreibung Siemens Energy: Netzbildende MMC-Regelung und Erhöhung der Verfügbarkeit von Offshore Windparks

Im Verbundvorhaben OffWiPP („Offshore-Windparks als Kraftwerke“) wurden Betriebsführungs- und Regelungskonzepte untersucht, mit denen über HGÜ (HVDC) angebundene Offshore-Windparks zukünftig netzbildende und netzstützende Systemdienstleistungen bereitstellen können. Im Fokus standen Anforderungen aus relevanten Grid Codes und Leitlinien (u. a. VDE/FNN, EU HVDC Network Code, GC0137) für das Kurzzeitverhalten, insbesondere die inhärente Reaktion auf Phasensprünge und Spannungsamplitudensprünge, die Bereitstellung von Momentanreserve bei Frequenzgradienten sowie Robustheit in schwachen Netzen. Auf Basis industrieller Regelungsstrukturen modularer Multilevel-Umrichter (MMC) wurden zwei stufenweise weiterentwickelte Konzepte erarbeitet und in transienten Simulationsmodellen (PSCAD sowie Matlab/Simulink) untersucht: (1) „Limited Grid Forming“, bei dem die onshoreseitige HGÜ-Station netzbildend arbeitet, während die Offshore-Station im U/f-Modus verbleibt und der Windpark grid-following betrieben wird; und (2) „Full Grid Forming“, bei dem zusätzlich die offshoreseitige HGÜ-Station und die Windenergieanlagen netzbildend betrieben werden. Die Ergebnisse zeigen, dass durch geeignete netzbildende Regelungsstrukturen eine unmittelbare Wirkleistungs- bzw. Blindleistungsreaktion auf Spannungswinkel- und Spannungsamplitudensprünge erreicht werden kann und dass Momentanreserve über die in Konverterkomponenten gespeicherte Energie bereitgestellt werden kann. Zudem wurde die Stabilität bei sprunghaften Änderungen der Netzimpedanz bis hin zu sehr schwachen Netzbedingungen demonstriert. Die Rolle des DC-Choppers wurde neben Fault-Ride-Through auch im Kontext schneller Leistungsanpassungen (z. B. bei Überfrequenzereignissen) bewertet. Die im Projekt entwickelten Ansätze bilden eine Grundlage für die schrittweise Einführung netzbildender Funktionalitäten in zukünftigen Offshore-HGÜ-Anbindungen und unterstützen die Übertragungsnetzbetreiber bei der Definition und Validierung entsprechender Anforderungen.