Regelung von PV-Anlagen mit Smart Metern

Die Groupe E und die IB-MURTEN untersuchen gemeinsam mit dem Smart Grid Lab der Berner Fachhochschule, wie sich Photovoltaik-Wechselrichter über vorhandene Schnittstellen am Smart Meter ansteuern lassen.

Steckbrief

Beteiligte Departemente Technik und Informatik
Institut(e) Institut für Energie- und Mobilitätsforschung
Forschungseinheit(en) IEM / Photovoltaiksysteme
Laufzeit (geplant) 01.01.2025 - 31.12.2025
Projektleitung Theo Zwahlen
Projektmitarbeitende Luciano Borgna
Leo Hofer
David Joss
Partner Groupe E
IB-Murten

Ausgangslage

Photovoltaik-Wechselrichter lassen sich auf verschiedene Arten steuern und regeln. Dadurch wird es interessant, sie system- und netzdienlich einzusetzen. Mit dem wachsenden Anteil an erneuerbarer Energie im Strommix gewinnt insbesondere die (Fern)Steuerung der maximal erlaubten Rückspeiseleistung an Relevanz. Ab 2026 beinhaltet das Stromgesetz die gesetzliche Grundlage, um solche Begrenzungen umzusetzen - mit der Möglichkeit der unentgeltlichen Nutzung der garantierten Flexibilität von bis zu 3 % der Jahresenergie durch Verteilnetzbetreiber.

Ziele

Ziel des Projekts ist aufzuzeigen, welche Herausforderungen beim Realisieren einer Ansteuerung von Photovoltaik-Wechselrichtern über Relaiskontakte des Smart Meters zu erwarten sind und wie zuverlässig die Ansteuerung funktioniert. Diese Erkenntnisse sollen helfen, Anschlussrichtlinien für den Anschluss an die Verteilnetze der Projektpartner auszuformulieren.

Vorgehen

Für die Versuche wurden oft eingesetzte Wechselrichter der gängigsten Hersteller im Smart Grid Lab der Berner Fachhochschule betrieben und mit einem Smart Meter angesteuert. Die Ansteuerung der Relaiskontakte im Smart Meter erfolgte über das Head End System (HES) des Netzbetreibers. Abhängig vom Wechselrichter war zur Ansteuerung von vier unterschiedlichen Leistungsschwellen eine zusätzliche Logik nötig, um die Zustände der zwei Relaiskontakte auf vier Digitaleingänge zu wandeln. Einige Wechselrichter unterstützen diese Decodierung bereits direkt. In einem zweiten Schritt erfolgten Feldtests, um die Ansteuerung auch im Produktivbetrieb zu erforschen. Untersucht wurde, ob die angesteuerte Begrenzung der Rückspeiseleistung am Netzanschluss eingehalten wird, wie die Geräte dazu parametriert werden müssen und ob andere aktive Wechselrichterfunktionen das Ergebnis beeinflussen.

Ergebnisse

Für alle getesteten Punkte konnte gezeigt werden, dass bei korrekter Parametrierung der Geräte ein erwartungsgemässes Verhalten resultiert.
Doch genau in der Parametrierung der Geräte liegt die grösste Herausforderung. Die Einstellungen sind über verschiedene Hersteller nicht einheitlich und oft nicht intuitiv vorzunehmen. Es müssen viele Parameter abweichend zur Grundeinstellung verändert werden, was ein hohes Risiko an Fehleinstellungen birgt. Oft lässt sich die Regelung nicht auf die DC-seitige Nennleistung programmieren. Eine Umrechnung auf die AC-Scheinleistung ist notwendig. Eine nicht korrekte Parametrierung kann somit zu unerwünschtem Verhalten führen. Instabilitäten, zu hohe Blindleistungsanteile und höhere Rückspeisungen als per Ansteuerung und gleichzeitig aktiver P(U)-Regelung erlaubt, konnten festgestellt werden.