Gefährliche Schwankungen in Solaranlagen lassen sich einfangen

Der chinesische Photovoltaik-Spezialist Sungrow zeigt, dass sich gefährliche Schwankungen in großen Solaranlagen durchaus in den Griff bekommen lassen. Dadurch ließen sich die Erzeuger stabiler betreiben und das Risiko für Stromnetze senken.

Erste praktische Tests

In China testet das Unternehmen erstmals die Unterdrückung sogenannter Breitbandoszillationen direkt in einem großen Solarpark. Der Wechselrichterhersteller hat nach eigenen Angaben an einer 500-Megawatt-Anlage in der Provinz Qinghai gezielt elektrische Schwingungen erzeugt und anschließend unterdrückt. Der Feldversuch soll zeigen, dass sich die bislang vor allem unter Laborbedingungen untersuchten Störungen auch in einem laufenden Kraftwerk beherrschen lassen.

Breitbandoszillationen sind schnelle elektrische Schwankungen, die insbesondere in leistungselektronisch dominierten Stromnetzen auftreten können. Sie können die Netzstabilität beeinträchtigen und im Extremfall dazu führen, dass Erzeugungsanlagen vom Netz getrennt werden müssen. Ihre Entstehung hängt unter anderem von der Stärke des Stromnetzes und den Regelparametern der eingesetzten Wechselrichter ab.


Für den Versuch stellte Sungrow an dem mit Photovoltaik-Wechselrichtern des Unternehmens ausgestatteten Kraftwerk gezielt Bedingungen eines schwachen Netzes her. Die Ingenieure identifizierten dabei drei wesentliche Einflussgrößen: die Leistung der Anlage, das Kurzschlussverhältnis (Short-Circuit Ratio, SCR) des Netzes sowie die Einstellungen der Wechselrichterregelung. Durch die Anpassung dieser Parameter konnten sie eine lokale Breitbandoszillation kontrolliert auslösen und anschließend verschiedene Netzsituationen untersuchen.

Zum Einsatz kam dabei unter anderem eine patentierte Technologie zur Anpassung an die Netzstärke. Sie soll innerhalb von 40 Millisekunden erkennen, wie stark das angeschlossene Stromnetz ist, und anschließend die Regelstrategie der Wechselrichter entsprechend anpassen. Dadurch sollen Spannung und Frequenz stabilisiert werden. Zusätzlich testete Sungrow eine sogenannte Grid-Forming-Regelung, bei der die Wechselrichter das Netz aktiv stützen, anstatt lediglich auf dessen bestehende Bedingungen zu reagieren. Nach Angaben des Unternehmens soll diese Technik einen stabilen Betrieb ermöglichen und zudem kurzzeitige Überspannungen begrenzen.

Mehrfache Störungen

Dass solche Schwingungen praktische Folgen haben können, zeigen frühere Vorfälle. Beim deutschen Offshore-HGÜ-Projekt BorWin1 wurden 2014 Oszillationen zwischen 250 und 350 Hertz beobachtet. Dabei wurden Filterkondensatoren beschädigt, die Anlage blieb anschließend rund sechs Monate außer Betrieb. 2019 führten subsynchrone Schwingungen im britischen Offshore-Windpark Hornsea zu umfangreichen Abschaltungen.

Sungrow sieht den aktuellen Feldversuch als Schritt, um die Kontrolle solcher Störungen aus Simulationen in Laboren in reale Stromnetze zu übertragen. Künftig sollen die Verfahren weiterentwickelt und auch für die koordinierte Regelung verschiedener erneuerbarer Energiequellen eingesetzt werden.


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